CN112101435A - 一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，包括，根据配网主站系统的拓扑模型检查馈线出线开关是否与配网设备相连接；以出线开关为始，结合深度搜索策略进行路径搜索并记录下路径搜索终止处的设备，标记为可疑设备；利用CIM模型文件对比所述可疑设备在所述拓扑模型中的连接关系与CIM模型中的所述连接关系是否一致，结合诊断模型判断所述可疑设备是否连接异常。本方法拓扑关系进行路径搜索，结合CIM模型文件，通过对比可疑设备在配电网系统模型的连接关系与CIM模型中的连接关系是否一致，判断设备是否异常连接，提高了设备连接的正确性，降低后期维护人员的工作量，增加了配网运行的安全性。

Description

一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化的技术领域，尤其涉及一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法。

背景技术

基于设备连接关系建立的网络拓扑分析，是配电网系统中状态估计、负荷预测、网络重构、故障分析等高级应用的基础，因此确保设备连接关系的正确性尤为重要。在配电网系统中，馈线上各设备的连接关系是通过导入CIM模型文件生成的，但是在导入过程中可能出现异常错误，导致某些设备没有成功导入，造成主站电网模型与实际配网模型不一致，因此需要一种有效诊断配网模型异常连接的方法。

设备连接关系是对配网中开关、馈线、变压器等电力设备之间的实际物理连接的抽象描述。在配网系统中，开关、母线、变压器、馈线等设备具有一个或多个端子，不同设备的端子连接在一起形成一个连接节点，表示设备相连在一起。通过对电网模型端子、连接节点的搜索，可以找出哪些设备不再连接设备，这些设备称为可疑设备，可疑设备可能是正确的末梢设备，也可能是连接关系中断导致的异常连接设备。CIM模型文件保存着所有设备的正确连接关系，从CIM模型中查找这些可疑设备的连接关系，与电网模型中的连接关系进行对比，如果所连接的设备信息或设备数量不一致，则确定为连接异常设备。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，能够解决因导入文件失败造成的主站电网模型与实际配网模型不一致的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，根据配网主站系统的拓扑模型检查馈线出线开关是否与配网设备相连接；以出线开关为始，结合深度搜索策略进行路径搜索并记录下路径搜索终止处的设备，标记为可疑设备；利用CIM模型文件对比所述可疑设备在所述拓扑模型中的连接关系与CIM模型中的所述连接关系是否一致，结合诊断模型判断所述可疑设备是否连接异常。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：还包括，若所述馈线出线开关与所述配网设备相连接，则拼接成功，执行检查指令；若所述馈线出线开关未能与所述配网设备相连接，则记录为主配连接失败，重新进行连接。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：进行所述路径搜索包括，若遇到连接关系中断或联络开关则记录为一条路径；将路径搜索终止处的末梢设备记录为所述可疑设备；再次回溯搜索下一条路径，直至全部搜索出所有的路径和所述可疑设备。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：还包括，依次分析搜索到的所述可疑设备；若所述可疑设备与正常情况下的所述末梢设备不符，则结合所述CIM模型文件中端子、连接节点属性，找出所述可疑设备在所述CIM模型中所连接的设备。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：正常情况下的所述末梢设备包括，配变、联络开关。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：所述判断包括，对比所述可疑设备在所述配网主站系统中所连接的设备与在所述CIM模型中所连接的设备；若连接的设备信息和设备数量不一致，则所述配网主站系统中的所述连接关系与原始连接关系不一致，定义为异常连接。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：基于贝叶斯概率策略构建所述诊断模块，包括，

其中，j：异常连接发生时间段，int{x％×365}：向上取整函数，x％：异常发生概率。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：所述CIM模型文件包括，一条馈线上全部的所述设备的属性。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：端子是导电设备的电气连接点，包括所述设备所连接的连接节点属性；连接节点是所述导电设备的所述端子利用零阻抗连接在一起形成的节点，即同一节点上的端子所属设备表示相连在一起。

作为本发明所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的一种优选方案，其中：双端子设备包括，开关、刀闸和馈线段；单端子设备包括，母线、地刀和变压器绕组。

本发明的有益效果：本方法对馈线出线开关的连接关系检查，判断是否和配网设备拼接成功，再从出线开关开始，根据拓扑关系进行路径搜索，记录下路径搜索终止处的设备，当作可疑设备，最后结合CIM模型文件，通过对比可疑设备在配电网系统模型的连接关系与CIM模型中的连接关系是否一致，判断设备是否异常连接，提高了设备连接的正确性，降低后期维护人员的工作量，增加了配网运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例所述的一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例所述的一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的典型馈线接线方式示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的第一个实施例，提供了一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，包括：

S1：根据配网主站系统的拓扑模型检查馈线出线开关是否与配网设备相连接。其中需要说明的是：

若馈线出线开关与配网设备相连接，则拼接成功，执行检查指令；

若馈线出线开关未能与配网设备相连接，则记录为主配连接失败，重新进行连接。

S2：以出线开关为始，结合深度搜索策略进行路径搜索并记录下路径搜索终止处的设备，标记为可疑设备。本步骤需要说明的是，进行路径搜索包括：

若遇到连接关系中断或联络开关则记录为一条路径；

将路径搜索终止处的末梢设备记录为可疑设备；

再次回溯搜索下一条路径，直至全部搜索出所有的路径和可疑设备。

进一步的，还包括：

依次分析搜索到的可疑设备；

若可疑设备与正常情况下的末梢设备不符，则结合CIM模型文件中端子、连接节点属性，找出可疑设备在CIM模型中所连接的设备。

具体的，正常情况下的末梢设备包括，配变、联络开关。

S3：利用CIM模型文件对比可疑设备在拓扑模型中的连接关系与CIM模型中的连接关系是否一致，结合诊断模型判断可疑设备是否连接异常。其中还需要说明的是，基于贝叶斯概率策略构建诊断模块，包括：

其中，j：异常连接发生时间段，int{x％×365}：向上取整函数，x％：异常发生概率。

进一步的，判断包括，

对比可疑设备在配网主站系统中所连接的设备与在CIM模型中所连接的设备；

若连接的设备信息和设备数量不一致，则配网主站系统中的连接关系与原始连接关系不一致，定义为异常连接。

具体的，CIM模型文件包括：

一条馈线上全部的设备的属性；

端子是导电设备的电气连接点，包括设备所连接的连接节点属性；

连接节点是导电设备的端子利用零阻抗连接在一起形成的节点，即同一节点上的端子所属设备表示相连在一起；

双端子设备包括，开关、刀闸和馈线段；

单端子设备包括，母线、地刀和变压器绕组。

较佳的是，检查出线开关主配网拼接具体包括，通过CIM模型文件导入配网设备连接关系时，会将配网设备与出线开关或通过小车与出线开关拼接在一起，对所有的出线开关的连接关系进行检查，查看是否直接或通过小车与配网设备相连，若找不到相连的配网设备，则作为拼接失败记录。

通俗的说，常见的馈线接线方式是树状结构，从出线开关开始经过若干分段开关连接到联络开关，构成干线路径，又有若干支线路径连接到干线路径，支线路径供电配变等用户负荷；从接线方式来看，配变属于受电设备，也是配网模型中的末梢设备；从出线开关开始根据拓扑关系进行路径搜索，找到联络开关就停止，记录下每条路径的最后设备，如果路径的最后设备为配变或联络开关，说明是正常的供电路径终止；否则作为连接关系中断的可疑设备记录。

优选的，CIM模型文件包含了一条馈线上所有设备的属性，本实施例只关注用来表达拓扑关系的属性：端子(Terminal)、连接节点(ConnectivityNode)，端子是导电设备的电气连接点，包含所属设备、所连接的连接节点等属性，开关、刀闸、馈线段等是双端子设备，母线、地刀、变压器绕组等是单端子设备；连接节点是导电设备的端子通过零阻抗连接在一起形成的节点，同一节点上的端子所属设备表示相连在一起。

本实施例中还需要说明的是，对可疑设备在CIM模型文件中根据端子、连接节点信息找出所连接的设备，与配网主站系统中可疑设备所连接的设备进行比较，如果所连接的设备信息或设备数量不一致，说明配网模型中的连接关系与原始连接关系不一致，该设备作为异常连接设备记录。

优选的是，本发明依据配网馈线常见的接线方式，结合电网模型与CIM模型文件，对配网设备的异常连接进行智能诊断，该方法对馈线出线开关的连接关系检查，判断是否和配网设备拼接成功，再从出线开关开始，根据拓扑关系进行路径搜索，记录下路径搜索终止处的设备当作可疑设备，最后结合CIM模型文件，通过对比可疑设备在配电网系统模型的连接关系与CIM模型中的连接关系是否一致，判断设备是否异常连接，提高了设备连接的正确性，降低后期维护人员的工作量，增加了配网运行的安全性。

实施例2

参照图2，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法的有益效果验证方法，包括：

(1)出线开关主配网拼接检查

参照图2，对图中的出口开关B1、B14、B15连接设备进行检查，B1、B14分别都与馈线设备相连，主配网拼接正确，B15处连接中断，未与配网设备相连，记录为连接异常设备。

(2)确定连接异常可疑设备

从主配网拼接正确的出线开关B1、B14开始路径搜索，遇到末梢设备、

联络开关则停止，找出所有的供电路径，搜索结果如下表所示：

表1：馈线所有供电路径表。

对所有的供电路径的末梢设备进行检查，路径2、路径3、路径5、路径6、路径7的末梢设备为配变，判断为正常终止；路径4、路径8末梢设备为联络开关，判断为正常终止；路径1末梢设备为开关，判断为连接异

常可疑设备。如下所示：

表2：供电路径检查结果表。

(3)结合CIM模型文件判断

针对可疑设备开关B4，在馈线的CIM模型文件中查找该开关的2侧端子Te1、Te2，以及2侧端子所在连接节点Nd1、Nd2，再找出2侧连接节点各自连接的所有设备集CEq1、CEq2；在配电网系统模型中查找可疑设备B42侧连接的设备MEq1(B2、B3)、MEq2(无)，比较可疑设备在CIM模型与电网模型中2侧设备是否一致，若不一致，确定该设备为连接异常设备，需进行处理。如下所示：

表3：馈线模型设备表。

为了更好的对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择以传统的配网设备异常连接判断方法与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本发明方法所具有的真实效果。

传统的配网设备异常连接判断方法无法对模型文件导入错误或失败进行判断，准确度低，工作效率低，为验证本发明方法相较于传统方法具有较高的准确度，本实施例中将采用传统方法与本发明方法分别对某一发电厂的配网设备进行异常连接诊断测试。

将配网运行设备参数输入仿真平台模拟运行，采用归一化处理后的异常设备和正常设备作为测试样本，分别利用传统方法的人工操作进行人眼识别判断并记录测试结果数据，而采用本发明方法，则开启自动化测试设备并运用MATLB实现本发明的仿真测试，根据试验结果得到仿真数据；每种方法各测试100组数据，计算获得每组数据的时间、误差值，与仿真模拟输入的实际差值进行对比计算，结果如下所示：

表4：两种方法测试对比表。

参照表1，能够直观的看出，本发明方法相较于传统方法的各类设备识别误差较低，即准确度较高，验证了本发明方法的真实效果。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：包括，

根据配网主站系统的拓扑模型检查馈线出线开关是否与配网设备相连接；

以出线开关为始，结合深度搜索策略进行路径搜索并记录下路径搜索终止处的设备，标记为可疑设备；

利用CIM模型文件对比所述可疑设备在所述拓扑模型中的连接关系与CIM模型中的所述连接关系是否一致，结合诊断模型判断所述可疑设备是否连接异常。

2.根据权利要求1所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：还包括，

若所述馈线出线开关与所述配网设备相连接，则拼接成功，执行检查指令；

若所述馈线出线开关未能与所述配网设备相连接，则记录为主配连接失败，重新进行连接。

3.根据权利要求2所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：进行所述路径搜索包括，

若遇到连接关系中断或联络开关则记录为一条路径；

将路径搜索终止处的末梢设备记录为所述可疑设备；

再次回溯搜索下一条路径，直至全部搜索出所有的路径和所述可疑设备。

4.根据权利要求3所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：还包括，

依次分析搜索到的所述可疑设备；

若所述可疑设备与正常情况下的所述末梢设备不符，则结合所述CIM模型文件中端子、连接节点属性，找出所述可疑设备在所述CIM模型中所连接的设备。

5.根据权利要求4所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：正常情况下的所述末梢设备包括，配变、联络开关。

6.根据权利要求1～5任一所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：所述判断包括，

对比所述可疑设备在所述配网主站系统中所连接的设备与在所述CIM模型中所连接的设备；

若连接的设备信息和设备数量不一致，则所述配网主站系统中的所述连接关系与原始连接关系不一致，定义为异常连接。

7.根据权利要求6所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：基于贝叶斯概率策略构建所述诊断模块，包括，

其中，j：异常连接发生时间段，int{x％×365}：向上取整函数，x％：异常发生概率。

8.根据权利要求7所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：所述CIM模型文件包括，一条馈线上全部的所述设备的属性。

9.根据权利要求8所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：端子是导电设备的电气连接点，包括所述设备所连接的连接节点属性；

连接节点是所述导电设备的所述端子利用零阻抗连接在一起形成的节点，即同一节点上的端子所属设备表示相连在一起。

10.根据权利要求9所述的能源互联网中配网设备异常连接诊断方法，其特征在于：双端子设备包括，开关、刀闸和馈线段；

单端子设备包括，母线、地刀和变压器绕组。

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