CN113346618A - 一种配电系统的监控方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配电系统的监控方法，包括构建地理信息系统的配电网络图；将至少两个独立的监控系统与地理信息系统通讯连接，并形成集中监控系统；根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。本发明适用于地域广阔经济落后的地区，在无法实现视频监控或SCADA系统全局覆盖的场景下，通过少量的视频监控及SCADA系统监控，最小化故障区域，在基于最小化的故障区域采用现场采集平台逐一对目标故障区域内的配电设备的配电参数进行监控采集，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示，提高了故障监控的效率及效益。
Description
技术领域
本发明涉及智能配电领域，具体涉及一种配电系统的监控方法及装置。
背景技术
城市配电网需要对配电网进行规划，配电网的配电规划包括高压配电、中压配电及低压配电。智能配电网是智能电网的基石，对实现配电网的最优运行、提供优质可靠电能的意义重大。
目前智能配电网中的配电设备多呈现分散式分布，地域分布广，其故障监控的难度较大，且配电网的元件较多，规模较大，导致配电系统的监控较为复杂。
现有技术中，有采用数据采集监控系统与地理信息系统结合的应用，如果配电网中的所有设备均可通过数据采集监控系统进行数据采集，可实现在地理信息系统显示配电设备的数据信息。但是，对于地域辽阔、经济落后的地区，通过数据采集监控系统全局覆盖来采集配电设备的信息，存在的可能性较小。因此，对于地域辽阔、经济落后的地区，如何实现对配电系统的监控是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种配电系统的监控方法及装置。
本发明的技术方案概述如下：
一方面，本发明提供一种配电系统的监控方法，包括：
构建地理信息系统的配电网络图；
将至少两个独立的监控系统与地理信息系统通讯连接，并形成集中监控系统；
根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。
进一步地，所述构建地理信息系统的配电网络图，包括：
收集GIS数据中的空间数据及属性数据，将空间数据与属性数据进行连接；
将GIS数据进行存储，在同一图层中，设置相同类型的设备，不同图层叠加后，得到配电网络图。
进一步地，独立的监控系统至少包括数据采集与监控系统、视频监控系统、生产管理系统。
进一步地，当独立的监控系统包括数据采集与监控系统、视频监控系统时，所述根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域，包括：
根据数据采集与监控系统采集的配电设备的运行状态信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第一故障区域；
根据视频监控系统采集的视频信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第二故障区域；
根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域。
进一步地，所述根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域，包括：
根据第一故障区域、第二故障区域得到第一故障区域与第二故障区域的交集，在地理信息系统中显示，确定目标故障区域。
进一步地，还包括：
在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
进一步地，所述在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示，包括：
在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，地理信息系统根据配电设备的距离自动规划现场采集平台的采集路线，并发送给现场采集平台；
目标故障区域内的现场采集平台采集根据采集路线采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的细节监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
相应地，本发明还提供一种配电系统的监控装置，包括：
构建模块，用于构建地理信息系统的配电网络图；
连接模块，用于将至少两个独立的监控系统与地理信息系统通讯连接，并形成集中监控系统；
确定模块，用于根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。
进一步地，所述确定模块包括：
第一确定模块，用于根据数据采集与监控系统采集的配电设备的运行状态信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第一故障区域；
第二确定模块，用于根据视频监控系统采集的视频信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第二故障区域；
第三确定模块，用于根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域。
进一步地，还包括：
采集及显示模块，用于在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过不同的监控系统采集信息，并结合地理信息系统，缩小故障区域范围，在缩小后的故障区域内规划采集路线，现场采集平台根据采集路线实现目标故障区域内的细节监控，并将目标故障区域内的监控数据在GIS中显示出来，可避免仅采用一个监控系统存在的误判现象；且本发明较适用于地域广阔经济落后的地区，在无法实现视频监控或SCADA系统全局覆盖的场景下，通过少量的视频监控及SCADA系统监控，最小化故障区域，在基于最小化的故障区域采用现场采集平台逐一对目标故障区域内的配电设备的配电参数进行监控采集，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示，提高了故障监控的效率及效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种配电系统的监控方法的流程示意图；
图2为本发明的一种配电系统的监控方法的另一流程示意图；
图3为本发明的一种配电系统的监控装置的方框示意图。
附图标记：100、构建模块；200、连接模块；300、确定模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
PMS(生产管理)系统为数据中心的数据部署查询服务。通过建立全面的设备运行、检修维护体系和相关业务管理流程，实现生产运行业务的全过程管理和设备的全生命周期管理。
视频监控系统，由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆、网线、光纤将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。
如图1-2所示，一种配电系统的监控方法，包括：
S1、构建地理信息系统的配电网络图；
具体包括：S11、收集GIS数据中的空间数据及属性数据，将空间数据与属性数据进行连接。其中，空间数据至少表示小区内的变压器、用电负荷、充电桩、电力电缆、开关等电力设备的位置信息；属性数据至少包括各设备的历史信息、类型、运行状况；
S12、将GIS数据进行存储，在同一图层中，设置相同类型的设备，不同图层叠加后，得到配电网络图。
S2、将至少两个独立的监控系统与地理信息系统(GIS)通讯连接，并形成集中监控系统。其中，独立的监控系统包括：数据采集与监控系统(SCADA系统)、视频监控系统、生产管理系统。
S3、根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。
本实施例以独立的监控系统包括数据采集与监控系统(SCADA系统)、视频监控系统为例进行说明。
当独立的监控系统包括数据采集与监控系统(SCADA系统)、视频监控系统时，S3包括：
S31、根据数据采集与监控系统采集的配电设备的运行状态信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第一故障区域。
S32、根据视频监控系统采集的视频信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第二故障区域。
S33、根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域。
S31具体为，根据数据采集与监控系统(SCADA系统)采集的配电设备的运行状态信息，并结合地理信息系统获得的配电网络图，确定第一故障判定矩阵，并得到第一故障区域。
S311、通过数据采集与监控系统(SCADA系统)采集获取配电网中的配电设备的运行状态信息，根据地理信息系统(GIS)获得的配电网络图获取配电网中配电设备的地理信息，
S312、根据数据采集与监控系统采集的配电网中的配电设备的运行状态信息，并结合配电网络图中开关的地理信息，设置第一矩阵A＝[a1(xa1,ya1),a2(xa2,ya2),a 3(xa3,ya3),···an(xan,yan))]T。
ai(xai,yai)(i＝1,2···,n)表示第i个配电设备的运行状态，xai及yai表示配电设备的经纬度信息，ai(xai,yai)＝1，表示第i个配电设备工作；ai(xai,yai)＝0，表示第i个配电设备断开。
S313、将第一矩阵A对角化为第一对角矩阵diag(A)；得到无分支结构配电网的配电设备邻接矩阵B，则得到矩阵P1’＝B×diag(A)，对矩阵简化后得到第一故障判定矩阵
其中，
表示位与位之间进行异或运算。
S314、通过第一故障判定矩阵P1对故障位置进行判定，缩小故障的判定范围，得到最小化的第一故障区域。
通过第一故障判定矩阵P1对故障位置进行判定，例如p14＝p41＝1,表示故障发生在配电设备a1(xa1,yc1)与a4(xa4,ya4)之间。现有技术中，对于辽阔及经济落后的地区，实际场景中并非所有的配电设备均安装有视频监控系统，因此无法通过视频监控系统获得所有配电设备的状态；且当视频监控系统发生错误时，通过视频监控系统获得所有视频监控系统的状态会存在误判。因此本发明通过上述步骤，使用最小的成本，缩小故障的判定范围，再结合终端获得故障范围，进行故障判定，避免仅依靠数据采集与监控系统而造成的误判。
S32具体为，根据视频监控系统采集的视频信息，并结合地理信息系统获得的配电网络图，确定第二故障判定矩阵，并得到第二故障区域。
S321、通过视频监控系统采集获取配电网中的配电设备的视频信息，根据地理信息系统(GIS)获得的配电网络图获取配电网中配电设备的地理信息。
S322、根据视频监控系统采集的配电设备的视频信息并进行处理，得到配电设备的异常数据，并结合配电网络图中配电设备的地理信息，设置第二矩阵C＝[c1(xc1,yc1),c2(xc2,yc2),c3(xc3,yc3),···c n(xcn,ycn))]T。
ci(xci,yci)(i＝1,2···,n)表示第i个配电设备的视频状态，xci及yci表示配电设备的经纬度信息，ci(xci,yci)＝1，表示第i个配电设备正常；ci(xci,yci)＝0，表示第i个配电设备异常。
S323、将第二矩阵C对角化为第一对角矩阵diag(C)；得到无分支结构配电网的配电设备邻接矩阵D，则得到矩阵P2’＝D×diag(C)，对矩阵简化后得到第一故障判定矩阵
其中，
表示位与位之间进行异或运算。
S324、通过第二故障判定矩阵P2对故障位置进行判定，缩小故障的判定范围，得到最小化的第二故障区域。
通过第二故障判定矩阵P2对故障位置进行判定，例如p25＝p52＝1,表示故障发生在配电设备c2(xc2,yc2)与c5(xc5,yc5)之间。现有技术中，对于辽阔及经济落后的地区，实际场景中并非所有的配电设备均安装有视频监控系统，因此无法通过视频监控系统获得所有配电设备的状态；且当视频监控系统发生错误时，通过视频监控系统获得所有视频监控系统的状态会存在误判。因此本发明通过上述步骤，使用最小的成本，缩小故障的判定范围，再结合终端获得故障范围，进行故障判定，避免仅依靠视频监控系统而造成的误判。
S33包括：根据第一故障区域、第二故障区域得到第一故障区域与第二故障区域的交集，在地理信息系统GIS中显示，确定目标故障区域。
例如，通过第一故障判定矩阵P1对故障位置进行判定，得到故障发生在配电设备a1(xa1,ya1)与a4(xa4,ya4)之间；通过第二故障判定矩阵P2对故障位置进行判定，得到故障发生在配电设备c2(xc2,yc2)与c5(xc5,yc5)之间，此时，将第一故障区域、第二故障区域在地理信息系统GIS中显示，确定二者的交集为目标故障区域。
当第一故障区域与第二故障区域的不存在交集，则数据采集与监控系统(SCADA系统)、视频监控系统种的至少之一存在误判或其他错误，此时可引入步骤S3还可以包括S34、根据生产管理系统采集的设备数据信息，结合地理信息系统，确定第三故障区域。
S34具体为，根据生产管理系统(PMS)采集的设备数据信息，并结合地理信息系统获得的配电网络图，确定第三故障判定矩阵，并得到第三故障区域。
S341、通过生产管理系统(PMS)获取的设备数据信息，根据地理信息系统(GIS)获得的配电网络图获取配电网中设备的地理信息。
S342、根据FTU采集的设备数据信息，并结合配电网络图中设备数据信息，设置第三矩阵E＝[e1(xe1,ye1),e2(xe2,ye2),e3(xe3,ye3),···e n(xen,yen))]T。
ei(xei,yei)(i＝1,2···,n)表示第i个设备数据的状态，xei及yei表示开关的经纬度信息，ci(xei,yei)＝1，表示第i个数据正常；ci(xei,yei)＝0，表示第i个数据不正常。
S343、将设备数据状态矩阵对角化为对角矩阵diag(E)；得到无分支结构配电网的开关邻接矩阵F，则得到矩阵P3’＝F×diag(E)，对矩阵简化后得到第三故障判定矩阵
其中，
表示位与位之间进行异或运算。
S344、通过第三故障判定矩阵P3对故障位置进行判定，缩小故障的判定范围，得到最小化的第三故障区域。
通过第三故障判定矩阵P3对故障位置进行判定，例如p15＝p51＝1,表示故障发生在开关e1(xe1,ye1)与e4(xe5,ye5)之间。现有技术中，全局覆盖SCADA系统、视频监控系统及生产管理系统(PMS)价格昂贵，对于辽阔及经济落后的地区，实际场景中无法全局覆盖所有的管理系统，因此无法通过生产管理系统(PMS)获得所有设备的状态；且当生产管理系统(PMS)发生错误时，通过生产管理系统(PMS)获得所有开关的状态会存在误判。因此本发明通过上述步骤，使用最小的成本，缩小故障的判定范围，再结合其他故障判定方法，进行故障判定。
之后，进入步骤S35、根据第一故障区域、第二故障区域、第三故障区域得到第一故障区域、第二故障区域与第三故障区域的交集，在地理信息系统GIS中显示，确定目标故障区域。
S4、在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
具体地，S41、在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，地理信息系统根据配电设备的距离自动规划现场采集平台的采集路线，并发送给现场采集平台；
S42、目标故障区域内的现场采集平台采集根据采集路线采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的细节监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
本发明通过不同的监控系统采集信息，并结合地理信息系统，缩小故障区域范围，在缩小后的故障区域内规划采集路线，现场采集平台根据采集路线实现目标故障区域内的细节监控，并将目标故障区域内的监控数据在GIS中显示出来，可避免仅采用一个监控系统存在的误判现象；且本发明较适用于地域广阔经济落后的地区，在无法实现视频监控或SCADA系统全局覆盖的场景下，通过少量的视频监控及SCADA系统监控，最小化故障区域，在基于最小化的故障区域采用现场采集平台逐一对目标故障区域内的配电设备的配电参数进行监控采集，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示，提高了故障监控的效率及效益。
相应地，参考图3，本发明还提供一种配电系统的监控装置，包括：
构建模块100，用于构建地理信息系统的配电网络图；
连接模块200，用于将至少两个独立的监控系统与地理信息系统通讯连接，并形成集中监控系统；
确定模块300，用于根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。
采集及显示模块，用于在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
确定模块包括：
第一确定模块，用于根据数据采集与监控系统采集的配电设备的运行状态信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第一故障区域；
第二确定模块，用于根据视频监控系统采集的视频信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第二故障区域；
第三确定模块，用于根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域。
此外，装置实施例中的装置与方法实施例基于同样地发明构思。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质包括存储器和处理器，该存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，该至少一条指令和至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的配电系统的监控方法。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和电子设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (10)
1.一种配电系统的监控方法，其特征在于，包括：
构建地理信息系统的配电网络图；
将至少两个独立的监控系统与地理信息系统通讯连接，并形成集中监控系统；
根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。
2.如权利要求1所述的一种配电系统的监控方法，其特征在于，所述构建地理信息系统的配电网络图，包括：
收集GIS数据中的空间数据及属性数据，将空间数据与属性数据进行连接；
将GIS数据进行存储，在同一图层中，设置相同类型的设备，不同图层叠加后，得到配电网络图。
3.如权利要求1所述的一种配电系统的监控方法，其特征在于，独立的监控系统至少包括数据采集与监控系统、视频监控系统、生产管理系统。
4.如权利要求1所述的一种配电系统的监控方法，其特征在于，当独立的监控系统包括数据采集与监控系统、视频监控系统时，所述根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域，包括：
根据数据采集与监控系统采集的配电设备的运行状态信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第一故障区域；
根据视频监控系统采集的视频信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第二故障区域；
根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域。
5.如权利要求4所述的一种配电系统的监控方法，其特征在于，所述根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域，包括：
根据第一故障区域、第二故障区域得到第一故障区域与第二故障区域的交集，在地理信息系统中显示，确定目标故障区域。
6.如权利要求1所述的一种配电系统的监控方法，其特征在于，还包括：
在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
7.如权利要求6所述的一种配电系统的监控方法，其特征在于，所述在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示，包括：
在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，地理信息系统根据配电设备的距离自动规划现场采集平台的采集路线，并发送给现场采集平台；
目标故障区域内的现场采集平台采集根据采集路线采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的细节监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
8.一种配电系统的监控装置，其特征在于，包括：
构建模块，用于构建地理信息系统的配电网络图；
连接模块，用于将至少两个独立的监控系统与地理信息系统通讯连接，并形成集中监控系统；
确定模块，用于根据至少两个独立的监控系统采集的配电设备的信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定目标故障区域。
9.如权利要求8所述的一种配电系统的监控装置，其特征在于，所述确定模块包括：
第一确定模块，用于根据数据采集与监控系统采集的配电设备的运行状态信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第一故障区域；
第二确定模块，用于根据视频监控系统采集的视频信息，结合地理信息系统构建的配电网络图，确定第二故障区域；
第三确定模块，用于根据第一故障区域、第二故障区域，确定目标故障区域。
10.如权利要求9所述的一种配电系统的监控装置，其特征在于，还包括：
采集及显示模块，用于在地理信息系统中显示所述目标故障区域内的配电设备，通过目标故障区域内的现场采集平台采集配电设备的配电参数，实现目标故障区域内的监控，并将目标故障区域内的监控数据在地理信息系统中显示。
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