CN110658415B - 一种低压配电线路故障检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低压配电线路故障检测方法及系统，获取低压用电采集装置发送的故障信息；根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型，以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置。本发明实现了低压故障预判和快速精确定位故障位置、停电范围，并按事故处理优先级安排现场工作力量，避免重复、错误动用抢修车辆造成的资源浪费，缩短停电时间，提高配电网应急抢修管理水平。

Description

一种低压配电线路故障检测方法及系统

技术领域

本发明属于配电线路故障检测技术领域，特别涉及一种低压配电线路故障检测方法及系统。

背景技术

电力配电网发生故障时，在故障上报后抢修人员进入现场抢修之前，对于故障信息只能依赖于用户的描述，不能准确定位故障源，获得相关故障设备信息、分析故障类型和影响范围等，目前我国0.4kV配电网主要通过95598电力热线接受用户报修停电事件，95598业务管理人员进行报修受理登记故障，将用户报修信息发送给95598远程工作站，95598远程工作站人员根据报修的地域，并指派查勘人员勘察现场，确认故障信息后派发抢修工单，安排抢修班组完成现场抢修任务。所有过程都是人工参与，造成处理时间长、故障定位不准确、重复保修等一系列问题。其问题的核心还是无末端可支撑信息化技术手段，造成对配电系统末端运行状态不清晰，不能建立有效、可见的电网拓扑，无法及时发送故障点、准确定位故障区域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压配电线路故障检测方法及系统，用于解决现有技术中不能快速精确定位故障位置及范围的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种低压配电线路故障检测方法，包括如下步骤：

1)获取低压用电采集装置发送的故障信息；

2)根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型，以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据所述拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置。

进一步地，搜索判定发生故障的位置的步骤为：

A、通过所述拓扑结构模型分析得到故障信息所属的低压用电采集装置的供电路径，设置故障信息所属的低压用电采集装置为预判节点，以故障信息所属的低压用电采集装置的上级节点为当前节点；

B、判断所述当前节点是否为表箱节点，若判断当前节点类型为表箱节点，则判断当前节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点。

进一步地，若判断当前节点类型不是表箱节点，包括如下步骤：

a、搜索当前节点下级非预判节点为佐证节点，判断所述佐证节点是否为表箱节点；

b、若判断所述佐证节点为表箱节点，则判断所述佐证节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点。

为了对故障节点进行精确判断，若所述未发送故障信息的低压用电采集装置存在运行不正常，则更改当前节点为预判节点，以该预判节点供电路径上的上级节点为当前节点，则重新判断当前节点是否为表箱节点，直至判断出故障节点。

进一步地，当判断出故障节点后，将判断结果发送给故障抢修管理装置进行故障抢修。

为了提高低压配电线路故障检修的精度，还获取了电力客服系统获得的用户电话故障报修信息。

进一步地，所述故障信息是低压用电采集装置发送的用户失电信息，所述失电信息指失电时间持续超过设定时间且经过过滤的信息。

本发明还提供了一种低压配电线路故障检测系统，包括实时数据采集模块、模型数据采集模块、拓扑分析模块及故障预判模块，所述实时数据采集模块、模型数据采集模块分别与所述拓扑分析模块连接，所述拓扑分析模块与所述故障预判模块连接；所述实时数据采集模块用于获取低压用电采集装置发送的故障信息；所述模型数据采集模块用于采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息；所述拓扑分析模块用于根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型；所述故障预判模块用于以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据所述拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置。

进一步地，所述故障预判模块用于通过所述拓扑结构模型分析得到故障信息所属的低压用电采集装置的供电路径，设置故障信息所属的低压用电采集装置为预判节点，以故障信息所属的低压用电采集装置的上级节点为当前节点，若判断当前节点类型为表箱节点，则判断当前节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若运行正常则判断预判节点为故障节点。

进一步地，若所述故障预判模块判断当前节点类型不是表箱节点，搜索当前节点下级非预判节点为佐证节点，并判断所述佐证节点是否为表箱节点；若判断所述佐证节点为表箱节点，则判断所述佐证节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点。

为了对故障节点进行精确判断，若所述未发送故障信息的低压用电采集装置存在运行不正常，则更改当前节点为预判节点，以该预判节点供电路径上的上级节点为当前节点，则重新判断当前节点是否为表箱节点，直至判断出故障节点。

进一步地，当判断出故障节点后，将判断结果发送给故障抢修管理装置进行故障抢修。

为了提高低压配电线路故障检修的精度，还获取了电力客服系统获得的用户电话故障报修信息。

进一步地，所述故障信息是低压用电采集装置发送的用户失电信息，所述失电信息指失电时间持续超过设定时间且经过过滤的信息。

本发明的有益效果是：

本发明通过获取低压用电采集装置发送的故障信息；根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型，以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置。本发明实现了低压故障预判和快速精确定位故障位置、停电范围，并按事故处理优先级安排现场工作力量，避免重复、错误动用抢修车辆造成的资源浪费，缩短停电时间，提高配电网应急抢修管理水平。

进一步地，根据低压用电采集装置发送的故障信息、供电网络拓扑结构、地理信息系统信息，实现故障的快速精确定位和故障区间，同时与客服中心和抢修中心实现故障信息共享，实现故障的早发现和早处理，减少故障对人身和设备造成的安全隐患，增强供电的可靠性和安全性，促进营配贯通，提升供电运营管理效能，产生显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的一种基于智能电表的低压配电故障自动检测系统架构图；

图2为本发明的一种基于智能电表的低压配电故障自动检测系统的智能电表失电信号和上电信号发送图；

图3为本发明的一种基于智能电表的低压配电故障自动检测系统拓扑分析得到的配电网络结构图；

图4为本发明的一种基于智能电表的低压配电故障自动检测系统的故障判断工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

一种低压配电线路故障检测系统，如图1所示，包括实时数据采集模块、模型数据采集模块、拓扑分析模块和故障预判模块，实时数据采集模块、模型数据采集模块分别与拓扑分析模块连接，拓扑分析模块与故障预判模块连接；实时数据采集模块用于采集供电设备运行中的故障信息；模型数据采集模块用于采集，供电设备信息；拓扑分析模块用于建立电力设备及其之间连接关系的拓扑结构模型，故障预判模块用于判断故障信息所属的低压用电采集装置，本实施例的低压用电采集装置位置智能电表，以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据供电设备信息，搜索判定发生故障的位置及故障设备的位置。

智能电表是以微处理器应用和网络通讯技术为核心的智能化仪表，具有自动计量、测量、数据处理、双向通讯和功能扩展等能力，能够实现双向计量、远程/本地通信、实时数据交互等功能。是智能电网(特别是智能配电网)数据采集的基本设备之一，是实现信息集成、分析优化和信息展示的基础。

基于上述低压配电线路故障检测系统对低压配电线路故障进行检测时，包括以下步骤：

1)获取低压用电采集装置发送的故障信息；

2)根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型，以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置。

其中，搜索判定发生故障的位置的步骤为：

A、通过拓扑结构模型分析得到故障信息所属的低压用电采集装置的供电路径，设置故障信息所属的低压用电采集装置为预判节点，以故障信息所属的低压用电采集装置的上级节点为当前节点；

B、判断当前节点是否为表箱节点，若判断当前节点类型为表箱节点，则判断当前节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点。

进一步地，若判断当前节点类型不是表箱节点，包括如下步骤：

a、搜索当前节点下级非预判节点为佐证节点，判断佐证节点是否为表箱节点；

b、若判断佐证节点为表箱节点，则判断佐证节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点。

进一步地，若未发送故障信息的低压用电采集装置存在运行不正常，则更改当前节点为预判节点，以该预判节点供电路径上的上级节点为当前节点，则重新判断当前节点是否为表箱节点，直至判断出故障节点。

上述步骤中的无论哪一个步骤判断出故障节点后，均将判断结果发送给故障抢修管理装置进行故障抢修。

本实施例的步骤1)中在获取低压用电采集装置发送的故障信息时，还获取了电力客服系统获得的用户电话故障报修信息。

其中，低压用电采集装置上送的故障信息指低压用电采集装置上送的用户失电信息，该失电信息指失电时间持续超过设定时间且经过过滤的信息；低压用电采集装置运行正常是指该低压用电采集装置不存在用户失电信号，低压用电采集装置运行不正常是指该低压用电采集装置存在用户失电信号。

下面对该系统的各个模块进行解释说明：

实时数据采集模块主要采集配电网的实时运行信息，包括配电自动化系统获得的10kV配电网设备运行信息，从系统获得的低压用户电压、电流、电量、开关状态等信息，从95598人工客服系统获得的用户电话故障保修信息，实时数据采集模块还采集了低压用电采集装置的信息，该低压用电采集装置为智能电表(下面简称电表)，其中，将电表发送的用户失电信息作为故障预判模块的故障判定主要依据。

智能电表除了具备用电计量、电量采集、数据通讯、峰谷计费等基础功能外，还具有用户“失电”故障信息和“上电”信息报警发送功能。用户“失电”信息同时具有过滤功能，仅将故障时间超过设定时间(本实施例的设定时间为30s)以上的停电信息报送给系统，如图2所示。

模型数据采集模块主要采集设备信息，包括从电力公司现有PMS(生产管理系统)获得的配用电设备网络节点及设备台账信息，从GIS(地理信息系统)获得的配用电设备地理位置信息及相关GIS服务，从营销用户档案管理系统提供电表资产数据及相关用户信息。模型数据采集模块为拓扑分析模块提供模型数据信息。

拓扑分析模块主要基于CIM(公共信息模型)进行拓扑分析和基于广度优先搜索法进行供电网络建模，CIM主要包括电力设备模型和连接关系模型。拓扑分析模块主要针对低压配电网的配变下侧与配变有从属关系的低压开关箱、低压分支、表箱和电表单元进行拓扑分析，对配电网络中的节点进行编号和拓扑分析，形成配电网络供电联络模型。

该方法从某顶点S出发，依次搜索S的各个未曾遍历过的相邻顶点，然后再从这些相邻顶点出发依次搜索他们的邻接顶点，直到图中所有节点遍历完成为止。利用配电线模型对任何一节点可进行电源点追踪到变电站母线，得到针对该节点的一条供电路径。

故障预判模块根据收到电表发送的“失电”告警信息后，对故障电表进行电源点追踪分析，判断电表节点所在拓扑树的位置及与其它节点的关系，按照这个用户的供电路径往上游搜索并判断相关节点“失电”故障信息状态，判定故障发生的位置，并具有将判定结果推送到TCM故障抢修管理系统的功能，结合地理信息系统GIS通过故障点的分布和拓扑关系进一步显示各故障点的相关性，并将预判结果推送到TCM故障抢修管理系统进行抢修处理。即故障预判模块电表发送的“失电”信息作为故障判断的启动条件，设置“失电”电表为报警电表，通过拓扑模型分析出报警电表的供电路径；设置“失电”电表为预判节点，报警节点上级节点为当前节点并进行类型判断直至判定结果是表箱节点；若当前节点为表箱节点，则对其下属非报警电表失电信号状态进行判定，如不存在失电信号则判定预判节点为故障节点；若存在失电信号，则更改当前节点为预判节点，向该预判节点供电路径上级进行表箱节点的查找判定，直至判断出故障节点。

具体的结合附图4对本发明的低压配电线路故障检测方法说明：

步骤1：当收到电表的“失电”告警信息后，以该“失电”电表作为报警电表，通过拓扑服务电源点追踪分析出报警电表的供电路径，以图3中的电表49报送“失电”信号为例，供电半径由下向上表箱B7—＞低压分支箱41—＞低压开关柜40—＞配变T2—＞台区高压侧3—＞馈线开关1。

步骤2：设置“失电”电表为预判节点，搜索设置报警节点上级节点为当前节点。

步骤3：判断当前节点类型，如果是表箱节点，则进行步骤4判断，否则进行步骤6判断。

步骤4：判断当前节点下属非报警电表失电信号状态，如不存在失电信号则判定预判节点为故障节点，进行步骤8操作，否则进行步骤5判断。

步骤5：更改当前节点为预判节点，搜索预判节点供电路径上级节点并设置为当前节点；进行步骤3操作。

步骤6：搜索当前节点下级非预判节点，设置为佐证节点，根据佐证节点类型判断，递归调用操作步骤6，直到佐证节点类型为表箱节点。

步骤7：判断佐证节点下属非报警电表失电信号状态，如不存在失电信号则判断为预判节点故障，进行步骤8操作，否则进行步骤5判断。

步骤8：设置预判节点为故障节点，置位故障节点下所有电表“失电”信息处理标志，防止故障重复判断。

步骤9：确定故障节点后，通知TCM故障抢修管理系统进行低压故障抢修操作。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低压配电线路故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取低压用电采集装置发送的故障信息；

2)根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型，以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据所述拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置；

搜索判定发生故障的位置的步骤为：

A、通过所述拓扑结构模型分析得到故障信息所属的低压用电采集装置的供电路径，设置故障信息所属的低压用电采集装置为预判节点，以故障信息所属的低压用电采集装置的上级节点为当前节点；

B、判断所述当前节点是否为表箱节点，若判断当前节点类型为表箱节点，则判断当前节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点；

若判断当前节点类型不是表箱节点，包括如下步骤：

a、搜索当前节点下级非预判节点为佐证节点，判断所述佐证节点是否为表箱节点；

b、若判断所述佐证节点为表箱节点，则判断所述佐证节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点；

若所述未发送故障信息的低压用电采集装置存在运行不正常，则更改当前节点为预判节点，以该预判节点供电路径上的上级节点为当前节点，则重新判断当前节点是否为表箱节点，直至判断出故障节点。

2.根据权利要求1所述的低压配电线路故障检测方法，其特征在于，当判断出故障节点后，将判断结果发送给故障抢修管理装置进行故障抢修。

3.根据权利要求1所述的低压配电线路故障检测方法，其特征在于，还获取了电力客服系统获得的用户电话故障报修信息。

4.根据权利要求1所述的低压配电线路故障检测方法，其特征在于，所述故障信息是低压用电采集装置发送的用户失电信息，所述失电信息指失电时间持续超过设定时间且经过过滤的信息。

5.一种低压配电线路故障检测系统，其特征在于，包括实时数据采集模块、模型数据采集模块、拓扑分析模块及故障预判模块，所述实时数据采集模块、模型数据采集模块分别与所述拓扑分析模块连接，所述拓扑分析模块与所述故障预判模块连接；所述实时数据采集模块用于获取低压用电采集装置发送的故障信息；所述模型数据采集模块用于采集配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息；所述拓扑分析模块用于根据采集的配用电设备网络节点及配用电设备地理位置信息，建立配用电设备的拓扑结构模型；所述故障预判模块用于以故障信息所属的低压用电采集装置为起源点，并根据所述拓扑结构模型，搜索判定发生故障的位置；

所述故障预判模块用于通过所述拓扑结构模型分析得到故障信息所属的低压用电采集装置的供电路径，设置故障信息所属的低压用电采集装置为预判节点，以故障信息所属的低压用电采集装置的上级节点为当前节点，若判断当前节点类型为表箱节点，则判断当前节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若运行正常则判断预判节点为故障节点；

若所述故障预判模块判断当前节点类型不是表箱节点，搜索当前节点下级非预判节点为佐证节点，并判断所述佐证节点是否为表箱节点；若判断所述佐证节点为表箱节点，则判断所述佐证节点下属的未发送故障信息的低压用电采集装置的运行情况，若均运行正常则判断预判节点为故障节点；

若所述未发送故障信息的低压用电采集装置存在运行不正常，则更改当前节点为预判节点，以该预判节点供电路径上的上级节点为当前节点，则重新判断当前节点是否为表箱节点，直至判断出故障节点。

6.根据权利要求5所述的低压配电线路故障检测系统，其特征在于，当判断出故障节点后，将判断结果发送给故障抢修管理装置进行故障抢修。

7.根据权利要求5所述的低压配电线路故障检测系统，其特征在于，还获取了电力客服系统获得的用户电话故障报修信息。

8.根据权利要求5所述的低压配电线路故障检测系统，其特征在于，所述故障信息是低压用电采集装置发送的用户失电信息，所述失电信息指失电时间持续超过设定时间且经过过滤的信息。

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