CN111861224A - 面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法及系统 - Google Patents

面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法及系统 Download PDF

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申刚
原伟
孙冠男
崔屹
叶怡钧
德川美
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    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply

Abstract

本发明公开是关于面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法及系统，涉及电力系统应用技术领域，包括以下步骤：步骤一：以额定频率采集实际电力参数：线路电压U以及用户电流I，获取供电路线之间的位置分布、用户额定电流以及管理容量；步骤二：对供电路线之间的位置分布进行拓扑分析，获得主干线路以及用户分支线路；步骤三：以额定频率进行当前路线电力故障判断；步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户。本公开技术方案提高对源网荷电力故障用户责任划分分析的效率，节省人工排查的时间与人力物力的消耗，帮助企业直接定位责任用户，有助于提高故障分析中的经济性与安全性。

Description

面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法及系统
技术领域
本发明公开涉及电力系统应用技术领域，尤其涉及面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法及系统。
背景技术
对于电力故障的原因分析方法的研究已经进行了很多年，但是这些相关研究大多都只是停留在理论的层面上，场景模拟过于理想化，忽略了硬件采集设备的限制以及环境的快速变化所带来的影响，和现场的实际情况相差很大，起不到便捷定位责任用户的作用，不能投入到实际的运用中，设计一种分析对象易于选取，搭载多种专业算法如负载率分析、供电容量分析、负荷识别分析等，对事故数据进行快速分析，查明事故原因的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法是亟待解决的问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)硬件设备在解决电力故障及其原因分析中，存在一定的局限性，如扩展性差、应用范围局限、使用年限限制等；
(2)出现电力故障，排查责任需要人工排查，需要一定的时间和人力物力，存在经济上和安全上的问题；
解决上述技术问题的意义：
本发明针对现场对硬件设备的局限性以及电力故障责任排查中存在的经济性和安全性问题，制定了一套面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析算法。本算法主要通过软件来实现，避开了依靠硬件解决电力故障排查事故责任的方法。不仅使用周期长，而且可扩展性强、应用广泛。能够直接给出故障线路与责任用户，省去了现场人工递推排查的工作，既保证了人员安全，又能节约资源。
首先，选取的分析对象易于采集，本发明选取电压、电流作为分析对象，广泛通用。
其次，应用电力AI分析技术，搭载多种专业算法如拓扑分析、负载率分析、供电容量分析、负荷识别分析等，对事故数据进行快速分析，查明事故原因。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法。所述技术方案如下：
根据本发明公开实施例的第一方面，提供面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，该面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法包括以下步骤：
步骤一：以额定频率采集实际电力参数：线路电压U以及用户电流I，获取供电路线之间的位置分布、用户额定电流以及管理容量；
步骤二：对供电路线之间的位置分布进行拓扑分析，获得主干线路以及用户分支线路；
步骤三：以额定频率进行当前路线电力故障判断，若当前线路存在电路故障，则获取故障线路影响范围下发生断电的故障用户；若无，则继续循环进行当前线路故障判断；
步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户。
在一个实施例中，在步骤一中，额定频率为0.1s，以0.1s的频率对线路电压U以及用户电流I进行采集。
在一个实施例中，在步骤二中，对供电路线之间的位置分布进行拓扑分析，获得主干线路以及用户分支线路，其具体为：
编码步骤：获取供电路线之间的位置分布后，对供电路线进行编码；
拓扑分析步骤：对编码后的供电路线进行拓扑分析。
在一个实施例中，拓扑分析步骤：对编码后的供电路线进行拓扑分析，其具体为，
获取ID数据：获取线路ID、线路始端ID、线路末端ID、总电表ID、用户ID；
分析馈线树：遍历总电表ID，循环查找与总电表ID有连接关系的所有线路ID和用户ID，得出与总电表个数相同的物理上的馈线树；
输出所属馈线的用户ID：根据馈线树，结合用户ID，得出所属馈线的用户ID并输出物理馈线树。
在一个实施例中，物理馈线树包括馈线树编号、馈线树的线路ID、馈线树的线路始端ID、馈线树的线路末端ID。
在一个实施例中，步骤三：以额定频率进行当前路线电力故障判断，若当前线路存在电路故障，则获取故障线路影响范围下发生断电的故障用户；若无，则继续循环进行当前线路故障判断，其具体为：
断电分析步骤：获取实时电压U,以0.1s的频率，循环判断U是否由正数变为0，若是，则该线路所属的馈线树发生电力故障；否则为非断电状态；
输出分析结果步骤：记录断电发生时间为i以及断电线路ID并输出。
在一个实施例中，步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户，其具体为：
短路分析步骤：以每秒的频率，查找1秒内电流数据中最大电流值I,记录I发生时间t，若I≥8倍额定电流时，即判定为短路状态；
过流分析步骤：若1倍额定电流＜I＜8倍额定电流时，即判定为过流状态；
超供电容量分析步骤：若用户负荷值＞管理容量时，即判定超供电容量状态。
在一个实施例中，步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户后还包括步骤五：送显步骤，所述送检步骤包括：将责任用户的短路、过流或超供电容量情况以及发生上述情况的时间送显。
根据本公开实施例的第一方面，一种适用于上述面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法的分析系统，该系统包括：电力故障用户责任划分综合分析平台、Android框架层、Android核心库层、Linux内核驱动层、硬件设备层；
电力故障用户责任划分综合分析平台提供人机交互，读取实际电力参数，输出责任用户故障信息；
Android框架层提供构建应用程序时用到的各种API应用程序编程接口；
Android核心库层用于使用JAVA语言来编写Android应用；
Linux内核驱动层为Android设备的各种硬件提供底层的驱动；
硬件设备层为上层应用提供硬件支持。
根据本公开实施例的第一方面，一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析程序，运行于终端，所述面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析程序实现上所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法。
本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
第一、本发明对电力数据的种类要求具有普遍性、通用性，易于采集。需要的必备参数包括电压、电流、负荷等。
第二、结合实际情况，可灵活选择硬件设备，对于硬件采集设备的特殊性要求不高，具有较强的普遍性、市场性和经济性。硬件设备成本低，且性能满足算法要求。
第三、本发明搭载多种专业算法如断电分析、供电容量分析、负荷分析、短路分析、过流分析算法，应用综合分析方法分析出责任用户。
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明所述一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法的步骤流程图；
图2是本发明所述一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的结构示意图；
图3是本发明适用于直流电用户的一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法实施例一的步骤流程图；
图4是本发明适用于交流电用户一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法实施例二的步骤流程图；
图5是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件登录界面的示意图；
图6是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件激活界面的示意图；
图7是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件分区展示电力故障用户界面的示意图；
图8是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件责任用户原因分析界面的示意图；
图9是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件查看所有电力故障线路展示界面的示意图；
图10是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件某一故障线路影响范围界面的示意图；
图11是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件某一故障线路的责任用户突出展示界面的示意图；
图12是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件责任用户引起线路故障原因展示界面的示意图；
图13是本发明一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统的配套软件退出界面的示意图。
附图标记：
1、电力故障用户责任 2、Android框架层 3、Android核心库层
划分综合分析平台
4、Linux内核驱动层 5、硬件设备层
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明公开实施例所提供的技术方案涉及一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，尤其涉及电力系统应用技术领域。在相关技术中，对于电力故障的原因分析方法的研究已经进行了很多年，但是这些相关研究大多都只是停留在理论的层面上，场景模拟过于理想化，忽略了硬件采集设备的限制以及环境的快速变化所带来的影响，和现场的实际情况相差很大，起不到便捷定位责任用户的作用，不能投入到实际的运用中。基于此，本公开技术方案所提供的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，针对现场对硬件采集设备的限制以及现场的实际情况相差很大，制定了一套面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析算法：首先，选取的分析对象要易于采集，本发明选取电压、电流作为分析对象，广泛通用。硬件设备能够达到对采集参数的要求。其次，应用电力AI分析技术，搭载多种专业算法如负载率分析、供电容量分析、负荷识别分析等，对事故数据进行快速分析，查明事故原因。最后，应用EBIM可视化技术，直观展示事故分析结论，明确责任方。
图1示例性示出了本发明公开技术方案所提供的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法的步骤流程图。
该面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法包括以下步骤：
步骤S01：以额定频率采集实际电力参数：线路电压U以及用户电流I，获取供电路线之间的位置分布、用户额定电流以及管理容量；
步骤S02：对供电路线之间的位置分布进行拓扑分析，获得主干线路以及用户分支线路；
步骤S03：以额定频率进行当前路线电力故障判断，若当前线路存在电路故障，则获取故障线路影响范围下发生断电的故障用户；若无，则继续循环进行当前线路故障判断；
步骤S04：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户。
上述方案，首先，选取的分析对象易于采集，本发明选取电压、电流作为分析对象，广泛通用。其次，应用电力AI分析技术，搭载多种专业算法如拓扑分析、负载率分析、供电容量分析、负荷识别分析等，对事故数据进行快速分析，查明事故原因。
实施例一，如图3所示：当实时线路电压为单相电压、用户电流为单相电流：一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，包括以下步骤：
步骤S01:获取0.1s额定频率的线路电压Ui和用户电流I，得到用户额定电流I额定、管理容量Q额定；
步骤S02:根据供电线路直接的位置分布，对电路进行编码。通过拓扑分析，得到主干线路和用户分支线路；
拓扑分析：
输入：线路ID、线路始端ID、线路末端ID、总电表ID、用户ID；
过程：
1、遍历总电表ID，循环查找与总电表ID有连接关系的所有线路ID和用户ID，得出与总电表个数相同的物理上的馈线树。
2、根据馈线树，结合用户ID，得出所属馈线的用户ID。
输出：
1、物理馈线树：馈线树编号、馈线树的线路ID、馈线树的线路始端ID、馈线树的线路末端ID。
2、馈线树关联用户信息表。
作用：拓扑分析为下面进行电力故障查找责任用户提供物理上的联络树做准备。
步骤S03:以0.1s的频率，判断当前实时电压Ui是否由正数变为0，若当前实时电压U是由正数变为0，则退出步骤S03，进入步骤S04；若否，则为非断路状态，循环进行步骤S03；
步骤S04:当前实时电压Ui是由正数变为0，确定该线路所属的馈线树发生电力故障，查找责任用户；
面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统中输出：断电线路ID、断电发生时间t；
然后在面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统中输入：故障用户实时电流(0.1s的频率，单相电流Iy)；
步骤S05:以1s的频率，查找1s内电流I的最大电流值，记为I最大值,记录I发生时间(记为t)；
步骤S06:判断I最大值≥8倍I额定，若I最大值≥8倍I额定，则退出步骤S06，进入步骤S07；若I最大值＜8倍I额定，则退出步骤S06，进入步骤S08:
步骤S07:确认用户短路；
步骤S08:判断I额定＜I最大值＜8倍I额定，若是，则退出步骤S08，进入步骤S10；若否，则退出步骤S08，进入步骤S09；
步骤S09:进行供电容量分析，计算用户负荷值Q＝220*I最大值；
步骤S10:当I额定＜I最大值＜8倍I额定时，确认用户过流；
步骤S11:判断Q＞Q额定，若是，则进入步骤S12，若否，则继续循环步骤S11；
步骤S12:当Q＞Q额定时，确认用户同时发生超供电容量，用于找出引起电力故障的责任用户，解决故障事故。
实施例二，如图4所示：当实时线路电压为三相电压、用户电流为三相电流：一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，包括以下步骤：
步骤S01:获取0.1s额定频率的线路电压Uai，Ubi，Uci和用户电流I，得到用户额定电流I额定、管理容量Q额定；
步骤S02:根据供电线路直接的位置分布，对电路进行编码。通过拓扑分析，得到主干线路和用户分支线路；
拓扑分析：
输入：线路ID、线路始端ID、线路末端ID、总电表ID、用户ID；
过程：
1、遍历总电表ID，循环查找与总电表ID有连接关系的所有线路ID和用户ID，得出与总电表个数相同的物理上的馈线树。
2、根据馈线树，结合用户ID，得出所属馈线的用户ID。
输出：
1、物理馈线树：馈线树编号、馈线树的线路ID、馈线树的线路始端ID、馈线树的线路末端ID。
2、馈线树关联用户信息表。
作用：拓扑分析为下面进行电力故障查找责任用户提供物理上的联络树做准备。
步骤S03:以0.1s的频率，判断当前实时电压Ui是否由正数变为0，若当前实时电压U是由正数变为0，则退出步骤S03，进入步骤S04；若否，则为非断路状态，循环进行步骤S03；
步骤S04:当前实时电压Uai，Ubi，Uci是由正数变为0，确定该线路所属的馈线树发生电力故障，查找责任用户；
面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统中输出：断电线路ID、断电发生时间t；
然后在面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析系统中输入：故障用户实时电流(0.1s的频率，三相电流Iay，Iby，Icy)
步骤S05:以1s的频率，查找1s内电流I的最大电流值，记为I最大值,记录I发生时间(记为t)；
步骤S06:判断I最大值≥8倍I额定，若I最大值≥8倍I额定，则退出步骤S06，进入步骤S07；若I最大值＜8倍I额定，则退出步骤S06，进入步骤S08:
步骤S07:确认用户短路；
步骤S08:判断I额定＜I最大值＜8倍I额定，若是，则退出步骤S08，进入步骤S10；若否，则退出步骤S08，进入步骤S09；
步骤S09:进行供电容量分析，计算用户负荷值Q＝1.73*380*I最大值；
步骤S10:当I额定＜I最大值＜8倍I额定时，确认用户过流；
步骤S11:判断Q＞Q额定，若是，则进入步骤S12，若否，则继续循环步骤S11；
步骤S12:当Q＞Q额定时，确认用户同时发生超供电容量，用于找出引起电力故障的责任用户，解决故障事故。
本发明接入的电力数据具有普遍性、通用性，易于采集特点。需要的必备参数包括线路电压、用户电流等；搭载多种专业算法如拓扑分析、断电分析、供电容量分析、短路分析、过流分析，应用综合分析方法分析出责任用户；结合计算机高速度计算，及时得到电力故障影响范围以及责任用户；适用性广泛，可扩展性强。使用简便，可结合计算机或手机端展示算法结果，用户实时掌握源网荷端的运行情况。
本发明还可应用EBIM可视化技术，结合计算机、手机APP等直观展示事故分析结论，明确用户责任划分。
如图5至图13所示，上述附图展示的内容为运用上述实施例的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法作为核心之一，针对用户实际需求所做软件产品的各功能界面。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，该面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法包括以下步骤：
步骤一：以额定频率采集实际电力参数：线路电压U以及用户电流I，获取供电路线之间的位置分布、用户额定电流以及管理容量；
步骤二：对供电路线之间的位置分布进行拓扑分析，获得主干线路以及用户分支线路；
步骤三：以额定频率进行当前路线电力故障判断，若当前线路存在电路故障，则获取故障线路影响范围下发生断电的故障用户；若无，则继续循环进行当前线路故障判断；
步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户。
2.根据权利要求1所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，在步骤一中，额定频率为0.1s，以0.1s的频率对线路电压U以及用户电流I进行采集。
3.根据权利要求1所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，在步骤二中，对供电路线之间的位置分布进行拓扑分析，获得主干线路以及用户分支线路，其具体为：
编码步骤：获取供电路线之间的位置分布后，对供电路线进行编码；
拓扑分析步骤：对编码后的供电路线进行拓扑分析。
4.根据权利要求3所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，拓扑分析步骤：对编码后的供电路线进行拓扑分析，其具体为，
获取ID数据：获取线路ID、线路始端ID、线路末端ID、总电表ID、用户ID；
分析馈线树：遍历总电表ID，循环查找与总电表ID有连接关系的所有线路ID和用户ID，得出与总电表个数相同的物理上的馈线树；
输出所属馈线的用户ID：根据馈线树，结合用户ID，得出所属馈线的用户ID并输出物理馈线树。
5.根据权利要求1所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，物理馈线树包括馈线树编号、馈线树的线路ID、馈线树的线路始端ID、馈线树的线路末端ID。
6.根据权利要求1所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，步骤三：以额定频率进行当前路线电力故障判断，若当前线路存在电路故障，则获取故障线路影响范围下发生断电的故障用户；若无，则继续循环进行当前线路故障判断，其具体为：
断电分析步骤：获取实时电压U,以0.1s的频率，循环判断U是否由正数变为0或者是否由正数变为0，若是，则该线路所属的馈线树发生电力故障；否则为非断电状态；
输出分析结果步骤：记录断电发生时间为i以及断电线路ID并输出。
7.根据权利要求1所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户，其具体为：
短路分析步骤：以每秒的频率，查找1秒内电流数据中最大电流值I,记录I发生时间t，若I≥8倍额定电流时，即判定为短路状态；
过流分析步骤：若1倍额定电流＜I＜8倍额定电流时，即判定为过流状态；
超供电容量分析步骤：若用户负荷值＞管理容量时，即判定超供电容量状态。
8.根据权利要求1所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法，其特征在于，步骤四：在故障线路影响范围下发生断电的故障用户中分析并确认引起故障的责任用户后还包括步骤五：送显步骤，所述送检步骤包括：将责任用户的短路、过流或超供电容量情况以及发生上述情况的时间送显。
9.一种适用于根据权利要求1～8任一所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法的分析系统，其特征在于，该系统包括：电力故障用户责任划分综合分析平台、Android框架层、Android核心库层、Linux内核驱动层、硬件设备层；
电力故障用户责任划分综合分析平台提供人机交互，读取实际电力参数，输出责任用户故障信息；
Android框架层提供构建应用程序时用到的各种API应用程序编程接口；
Android核心库层用于使用JAVA语言来编写Android应用；
Linux内核驱动层为Android设备的各种硬件提供底层的驱动；
硬件设备层为上层应用提供硬件支持。
10.一种面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析程序，其特征在于，运行于终端，其特征在于，所述面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析程序实现权利要求1～8任意一项所述的面向源网荷电力故障用户责任划分综合分析方法。
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