CN115632476A - 一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，包括如下步骤：S1、台区拓扑识别，生成台区拓扑图；S2、台区变压器数据采集、台区出现柜、分支箱、表箱数据采集；S3、站房环境数据采集与站房设备联动；S4、故障预警与故障定位分析。本发明通过在台区安装边缘计算终端、台区末端感知单元、换相开关装置、配电站房传感器，依靠边缘计算终端和台区末端感知单元完成台区拓扑识别生成台区电气拓扑图，台区末端感知单元采集记录其所安装位置的电气信息，配电站房传感器采集站房信息，采用本发明在故障发生前及时故障预警，故障发生后及时上报与定位故障位置，加快运维人员排查问题速度，减少用户投入，维护供电企业形象。

Description

一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法

技术领域

本发明属于营配融合自动化领域，更具体地说，尤其涉及一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法。

背景技术

随经济发展人民生活水平的提升，对电的需求也不断增加，对台区安全可靠供电带来一定的考验。台区故障率发生率成上升趋势，故障发生前安全隐患无法及时发现，故障发生后响应速度慢现场定位故障工程量大。

现有的台区故障定位方法的故障定位效率较低，产生安全隐患时不能提前预警，故障发生后不能第一时间到达现场，延缓了故障消缺速度，因此我们提出一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，本方法能在故障发生前及时预警，故障发生后运维人员可第一时间到达现场快速找到故障点进行抢修，提高了供电质量，维护了供电企业的良好形象。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，包括如下步骤：

S1、台区拓扑识别，生成台区拓扑图；

S2、台区变压器数据采集、台区出现柜、分支箱、表箱数据采集；

S3、站房环境数据采集与站房设备联动；

S4、故障预警与故障定位分析；

所述基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法基于如下设备实现，包括：

台区主站、台区边缘计算终端、台区末端感知单元、5G通讯模块、本地多模通讯模块、台区换相开关装置、站房空调联动传感器、站房风机联动传感器、站房气体监测传感器、站房温湿度监测传感器。

优选的，所述台区主站部署只云服务器，显示台区拓扑图，显示台区设备预警点与故障点，派发预警排查工单与故障抢修工单。

所述台区边缘计算终端安装于台区变压器总出线处，采集台区变压数据，具备特征电流识别功能，控制所述台区末端感知单元完成台区拓扑识别，通过本地多模通讯模块实时读取台区末端感知单元采集记录数据进行分析，同时，实时采集配电站房传感器数据，通过5G模块将采集信息、预警信息以及故障信息上传至台区主站。

优选的，所述台区末端感知单元安装于台区出现柜、分支箱、表箱侧，实时记录出线柜、分支箱、表箱等节点电气数据和电缆温度数据，具备低压线路隔离开关功能，同时具备拓扑特征电流发送与识别功能。

优选的，所述5G通讯模块安装于边缘计算终端内，用于边缘计算终端与主站的通讯；

所述本地多模通讯模块，用于边缘计算终端与末端感知单元进行通讯；

所述本地多模通讯模块多模指的是hplc/微功率无线/rfmesh三种通讯方式，所述本地通讯模块包含头端模块和尾端模块，头端通讯模块安装在边缘计算终端内，尾端模块安装在末端感知单元内。

优选的，步骤S1中所述的生成台区拓扑图，具体为：

边缘计算终端通过本地通讯模块逐台给末端感知单元下发控制报文，控制台区末端感知单元发送特征电流，台区内末端感知单元识别到特征电流后，将识别信息通过自身安装本地多模通讯模块将识别结果上报至边缘计算终端。

优选的，步骤S3中，站房环境数据采集与站房设备联动，具体为：

站房温湿度监测传感器实时采集配电站房数据，站房气体监测传感器实时监测变压器气体数据，站房空调联动传感器接收边缘计算终端命令与站房空调设备实现联动控制，站房风机联动传感器接收边缘计算终端命令与站房风机设备实现风机联动控制。

优选的，步骤S4中，故障预警与故障定位分析具体为：

边缘计算终端通过本地多模通讯模块实时读取台区内末端感知采集记录数据，同时，实时读取站房传感器采集数据下发控制命令至站房联动传感器，实现站房设备联动。

优选的，步骤S4中所述的故障包括：

1）停电故障定位：台区末端感知单元感知到节点停电时，通过多模通讯模块将停电信息上报至边缘计算终端，当收到第一条停电信息等待30秒后，进行故障定位分析，若边缘计算终端采集到停电事件则定位为至变压器故障停电生成故障事件上报台区主站，若边缘计算终端无停电事件，则根据台区拓扑图对上传的末端感知单元停电信息进行分析，找到台区末端感知单元中的停电最顶端的节点，生成停电故障事件上报台区主站，主站进行工单派发，运维人员第一时间到达现场进行抢修；

2）短路故障定位：台区末端感知单元感知到短路事件时，通过多模通讯模块将短路信息上报至边缘计算终端。边缘计算终端将短路故障信息上报至台区主站，主站进行工单派发，运维人员第一时间到达现场进行抢修；

3） 台区线缆温度过温预警：线缆持续过温会产生绝缘击穿，造成电缆发生相间短路跳闸现象，严重的会引起火灾，造成边缘计算终端实时读取末端感知单元采集的线缆温度，当线缆温度超过设定阈值时产生线缆过温预警事件，并上报台区主站，主站进行工单派发，运维人员到达现场进行故障排查隐患消除；

4）台区过载电流预警：线路过流持续发生时，引起线缆过热，严重时会烧毁线缆，甚至引发电火灾，台区主站通过边缘计算终端下发一级二级过流阈值参数到末端感知单元，末端感知单元/台区边缘计算终端在检测到台区一级过流预警值发生时，生成一级过流告警事件上报台区主站，台区主站根据台区拓扑图短信微信等方式通知台区内大负载用户进行降符合运行；

检测到台区一级过流预警值发生时，末端感知单元断开隔离此段线路，产生过流事件上报至台区边缘计算终端，边缘计算终端将过流信息上报至台区主站，主站派单给运维人员，运维人员第一时间进行响应，同时微信短信等方式告知台区受影响用户，故障已发生运维人员正赶往现场进行抢修；

5）站房温湿度异常预警，边缘计算终端实时读取站房温湿度监测传感器数据，温度湿度产生超过设定阈值时，边缘计算终端通过站房空调联动传感器实现空调制冷除湿联动；

6）SF6气体泄漏监测，泄漏的SF6会往室内低层空间积聚，造成局部缺氧和带毒，威胁运维人员的人身安全，边缘计算终端通过站房气体监测传感器检测到SF6气体浓度超标时，控制站房分机联动传感器排出站房SF6气体。

优选的，所述步骤S4所述的故障预警与故障定位分析还包括主站工单派发与用户需求响应，具体为：

1）主站收到边缘计算终端上报的故障事件，进行工单派发，运维人员接收到工单后，可第一时间到达现场进行隐患和故障消缺处理，可有效得提高响应速度；

2）边缘计算终端检测到台区过流若持续发生时，首先微信短信通知台区用户进行降负荷的需求响应，若需求响应效果不佳，台区电流持续上升至二级过流阈值，边缘计算终端及时断开台区用户负载，并短信微信告知台区用户。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，与传统的分析方法相比，本发明通过在台区安装边缘计算终端、台区末端感知单元、换相开关装置、配电站房传感器，依靠边缘计算终端和台区末端感知单元完成台区拓扑识别生成台区电气拓扑图，台区末端感知单元采集记录其所安装位置的电气信息，配电站房传感器采集配电信息；

其次，本发明的边缘计算终端实时读取自身、站房传感器以及台区末端感知单元采集记录的台区数据，边缘计算终端对数据进行分析处理，实现异常预警联动和故障精准定位；

再者，当数据对比设置阈值异常时边缘计算终端产生预警事件上报台区主站，主站系统派发工单给运维人员，运维人员收到工单后进行现场排查；

另外，台区发送故障停电时，边缘计算终端根据台区中的末端感知单元采集记录的数据分析进行停电故障点精准定位，将故障点上报台区主站，主站系统派发工单给运维人员，运行人员在第一时间到达故障现场，进行故障消缺；

综上，采用本发明在故障发生前及时故障预警，故障发生后及时上报与定位故障位置，加快运维人员排查问题速度，减少用户投入，维护供电企业形象。

附图说明

图1为本发明基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法的系统架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，采用了如图1的系统框架实现，包括：

台区主站、台区边缘计算终端、台区末端感知单元、5G通讯模块、本地多模通讯模块、台区换相开关装置、站房空调联动传感器、站房风机联动传感器、站房气体监测传感器、站房温湿度监测传感器。

所述台区主站部署只云服务器，显示台区拓扑图，显示台区设备预警点与故障点，派发预警排查工单与故障抢修工单。

所述台区边缘计算终端，安装在台区变压器总出线处，采集台区变压数据，具备特征电流识别功能，控制台区末端感知单元完成台区拓扑识别，通过本地多模通讯模块实时读取末端感知单元采集记录数据进行分析，通过RS485实时采集配电站房传感器数据，通过5G模块将采集信息、预警信息以及故障信息上传至台区主站。

所述台区末端感知单元，安装在台区出现柜、分支箱、表箱侧，实时记录出线柜、分支箱、表箱等节点电气数据和电缆温度数据，具备低压线路隔离开关功能，同时具备拓扑特征电流发送与识别功能。

所述5G通讯模块，安装在边缘计算终端内，用于边缘计算终端与主站的通讯。

所述本地多模通讯模块，用于边缘计算终端与末端感知单元进行通讯。本地多模通讯模块多模指的是hplc/微功率无线/rfmesh三种通讯方式，本地通讯模块包含头端模块和尾端模块，头端通讯模块安装在边缘计算终端内，尾端模块安装在末端感知单元内。

所述台区换相开关装置，安装在台区表箱侧，调节台区表计供电相位。换相开关通过RS485与末端感知单元进行通讯，边缘计算终端利用末端感知单元的透传功能与换相开关装置通讯。

所述站房空调联动传感器，安装在配电站房空调设备侧，与站房空调设备通过红外实现联动控制。与边缘计算终端通过RS485进行通讯。

所述站房风机联动传感器，安装在配电站房风机设备侧，与站房风机设备实现联动控制。与边缘计算终端通过RS485进行通讯。

所述站房气体监测传感器，安装在配电站房变压器附件，检测变压器气体SF6浓度，O3浓度。与边缘计算终端通过RS485进行通讯。

所述站房温湿度监测传感器，安装在配电站房内，监测配电站房内温湿度。与边缘计算终端通过RS485进行通讯。

一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，包括如下流程：

步骤1，台区拓扑识别，生成台区拓扑图；

边缘计算终端通过本地通讯模块（头端）逐台给末端感知单元下发控制报文，控制台区末端感知单元发送特征电流，台区内末端感知单元识别到特征电流后，将识别信息通过自身安装本地多模通讯模块将识别结果上报至边缘计算终端。

控制末端感知单元进行特征电流发送时，边缘计算终端会收到末端感知单元、末端感知单元、末端感知单元的识别结果，进一步的确定末端感知单元、末端感知单元、末端感知单元在一条线路上。进一步的控制末端感知单元进行特征电流发送时，边缘计算终端会收到末端感知单元、末端感知单元的识别结果。

进一步的，控制末端感知单元进行特征电流发送时，边缘计算终端会收到末端感知单元的识别结果。进一步的根据末端感知单元识别、末端感知单元识别、末端感知单元识别识别的次数确定上下级关系。进一步的根据以上步骤完成其他节点的拓扑识别，生成台区末端感知单元拓扑图（含边缘计算终端/末端感知单元）。利用台区末端感知单元拓扑图中最末端末端感知单元进行换相开挂设备探测，生成最终台区拓扑图（含边缘计算终端/末端感知单元/换相开关）。

步骤2，台区变压器数据采集、台区出现柜、分支箱、表箱数据采集；

边缘计算终端实时采集变压器数据，末端感知单元实时采集出现柜、分支箱、表箱数据。

步骤3，站房环境数据采集与站房设备联动；

站房温湿度监测传感器实时采集配电站房数据，站房气体监测传感器实时监测变压器气体数据，站房空调联动传感器接收边缘计算终端命令与站房空调设备实现联动控制，站房风机联动传感器接收边缘计算终端命令与站房风机设备实现风机联动控制。

步骤4，故障预警与故障定位分析；

边缘计算终端通过本地多模通讯模块实时读取台区内末端感知采集记录数据，通过RS485实时读取站房传感器采集数据下发控制命令至站房联动传感器，实现站房设备联动；

具体包括：

停电故障定位：台区末端感知单元感知到节点停电时，通过多模通讯模块将停电信息上报至边缘计算终端。当收到第一条停电信息等待30秒后，进行故障定位分析，若边缘计算终端采集到停电事件则定位为至变压器故障停电生成故障事件上报台区主站，若边缘计算终端无停电事件，则根据台区拓扑图对上传的末端感知单元停电信息进行分析，找到台区末端感知单元中的停电最顶端的节点，生成停电故障事件上报台区主站。主站进行工单派发，运维人员第一时间到达现场进行抢修。

短路故障定位：台区末端感知单元感知到短路事件时，通过多模通讯模块将短路信息上报至边缘计算终端。边缘计算终端将短路故障信息上报至台区主站。主站进行工单派发，运维人员第一时间到达现场进行抢修。

台区线缆温度过温预警：线缆持续过温会产生绝缘击穿，造成电缆发生相间短路跳闸现象，严重的会引起火灾。造成边缘计算终端实时读取末端感知单元采集的线缆温度，当线缆温度超过设定阈值时产生线缆过温预警事件，并上报台区主站。主站进行工单派发，运维人员到达现场进行故障排查隐患消除。

台区过载电流预警：线路过流持续发生时，引起线缆过热，严重时会烧毁线缆，甚至引发电火灾。台区主站通过边缘计算终端下发一级二级过流阈值参数到末端感知单元，末端感知单元/台区边缘计算终端在检测到台区一级过流预警值发生时，生成一级过流告警事件上报台区主站，台区主站根据台区拓扑图短信微信等方式通知台区内大负载用户进行降符合运行。

检测到台区一级过流预警值发生时，末端感知单元断开隔离此段线路，产生过流事件上报至台区边缘计算终端。边缘计算终端将过流信息上报至台区主站，主站派单给运维人员，运维人员第一时间进行响应。同时微信短信等方式告知台区受影响用户，故障已发生运维人员正赶往现场进行抢修。

站房温湿度异常预警：边缘计算终端实时读取站房温湿度监测传感器数据，温度湿度产生超过设定阈值时，边缘计算终端通过站房空调联动传感器实现空调制冷除湿联动。

SF6气体泄漏监测：泄漏的SF6会往室内低层空间积聚，造成局部缺氧和带毒，威胁运维人员的人身安全。边缘计算终端通过站房气体监测传感器检测到SF6气体浓度超标时，控制站房分机联动传感器排出站房SF6气体。

上述方法该包括：

主站工单派发与用户需求响应；

主站收到边缘计算终端上报的故障事件，进行工单派发，运维人员接收到工单后，可第一时间到达现场进行隐患和故障消缺处理，可有效得提高响应速度。边缘计算终端检测到台区过流若持续发生时，首先微信短信通知台区用户进行降负荷的需求响应，若需求响应效果不佳，台区电流持续上升至二级过流阈值，边缘计算终端及时断开台区用户负载，并短信微信告知台区用户。

本发明主要通过在台区安装边缘计算终端、台区末端感知单元、换相开关装置、配电站房传感器，依靠边缘计算终端和台区末端感知单元完成台区拓扑识别生成台区电气拓扑图，台区末端感知单元采集记录其所安装位置的电气信息，配电站房传感器采集配电信息。

边缘计算终端实时读取自身、站房传感器以及台区末端感知单元采集记录的台区数据，边缘计算终端对数据进行分析处理，实现异常预警联动和故障精准定位。

当数据对比设置阈值异常时边缘计算终端产生预警事件上报台区主站，主站系统派发工单给运维人员，运维人员收到工单后进行现场排查，。台区发送故障停电时，边缘计算终端根据台区中的末端感知单元采集记录的数据分析进行停电故障点精准定位，将故障点上报台区主站，主站系统派发工单给运维人员，运行人员在第一时间到达故障现场，进行故障消缺。

采用本发明可有效的减少用户投诉，提供故障消缺效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、台区拓扑识别，生成台区拓扑图；

S2、台区变压器数据采集、台区出现柜、分支箱、表箱数据采集；

S3、站房环境数据采集与站房设备联动；

S4、故障预警与故障定位分析；

所述基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法基于如下设备实现，包括：

台区主站、台区边缘计算终端、台区末端感知单元、5G通讯模块、本地多模通讯模块、台区换相开关装置、站房空调联动传感器、站房风机联动传感器、站房气体监测传感器、站房温湿度监测传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：所述台区主站部署只云服务器，显示台区拓扑图，显示台区设备预警点与故障点，派发预警排查工单与故障抢修工单；

所述台区边缘计算终端安装于台区变压器总出线处，采集台区变压数据，具备特征电流识别功能，控制所述台区末端感知单元完成台区拓扑识别，通过本地多模通讯模块实时读取台区末端感知单元采集记录数据进行分析，同时，实时采集配电站房传感器数据，通过5G模块将采集信息、预警信息以及故障信息上传至台区主站。

3.根据权利要求2所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：所述台区末端感知单元安装于台区出现柜、分支箱、表箱侧，实时记录出线柜、分支箱、表箱等节点电气数据和电缆温度数据，具备低压线路故障隔离功能，同时具备拓扑特征电流发送与识别功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：所述5G通讯模块安装于边缘计算终端内，用于边缘计算终端与主站的通讯；

所述本地多模通讯模块，用于边缘计算终端与末端感知单元进行通讯；

所述本地多模通讯模块多模指的是hplc/微功率无线/rfmesh三种通讯方式，所述本地通讯模块包含头端模块和尾端模块，头端通讯模块安装在边缘计算终端内，尾端模块安装在末端感知单元内。

5.根据权利要求1所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：步骤S1中所述的生成台区拓扑图，具体为：

边缘计算终端通过本地通讯模块逐台给末端感知单元下发控制报文，控制台区末端感知单元发送特征电流，台区内末端感知单元识别到特征电流后，将识别信息通过自身安装本地多模通讯模块将识别结果上报至边缘计算终端。

6.根据权利要求1所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：步骤S3中，站房环境数据采集与站房设备联动，具体为：

站房温湿度监测传感器实时采集配电站房数据，站房气体监测传感器实时监测变压器气体数据，站房空调联动传感器接收边缘计算终端命令与站房空调设备实现联动控制，站房风机联动传感器接收边缘计算终端命令与站房风机设备实现风机联动控制。

7.根据权利要求1所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：步骤S4中，故障预警与故障定位分析具体为：

边缘计算终端通过本地多模通讯模块实时读取台区内末端感知采集记录数据，同时，实时读取站房传感器采集数据下发控制命令至站房联动传感器，实现站房设备联动。

8.根据权利要求7所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：步骤S4中所述的故障包括：

1）停电故障定位：台区末端感知单元感知到节点停电时，通过多模通讯模块将停电信息上报至边缘计算终端，当收到第一条停电信息等待30秒后，进行故障定位分析，若边缘计算终端采集到停电事件则定位为至变压器故障停电生成故障事件上报台区主站，若边缘计算终端无停电事件，则根据台区拓扑图对上传的末端感知单元停电信息进行分析，找到台区末端感知单元中的停电最顶端的节点，生成停电故障事件上报台区主站，主站进行工单派发，运维人员第一时间到达现场进行抢修；

2）短路故障定位：台区末端感知单元感知到短路事件时，通过多模通讯模块将短路信息上报至边缘计算终端；

边缘计算终端将短路故障信息上报至台区主站，主站进行工单派发，运维人员第一时间到达现场进行抢修；

3） 台区线缆温度过温预警：线缆持续过温会产生绝缘击穿，造成电缆发生相间短路跳闸现象，严重的会引起火灾，造成边缘计算终端实时读取末端感知单元采集的线缆温度，当线缆温度超过设定阈值时产生线缆过温预警事件，并上报台区主站，主站进行工单派发，运维人员到达现场进行故障排查隐患消除；

4）台区过载电流预警：线路过流持续发生时，引起线缆过热，严重时会烧毁线缆，甚至引发电火灾，台区主站通过边缘计算终端下发一级二级过流阈值参数到末端感知单元，末端感知单元/台区边缘计算终端在检测到台区一级过流预警值发生时，生成一级过流告警事件上报台区主站，台区主站根据台区拓扑图短信微信等方式通知台区内大负载用户进行降符合运行；检测到台区一级过流预警值发生时，末端感知单元断开隔离此段线路，产生过流事件上报至台区边缘计算终端，边缘计算终端将过流信息上报至台区主站，主站派单给运维人员，运维人员第一时间进行响应，同时微信短信等方式告知台区受影响用户，故障已发生运维人员正赶往现场进行抢修；

5）站房温湿度异常预警，边缘计算终端实时读取站房温湿度监测传感器数据，温度湿度产生超过设定阈值时，边缘计算终端通过站房空调联动传感器实现空调制冷除湿联动；

6）SF6气体泄漏监测，泄漏的SF6会往室内低层空间积聚，造成局部缺氧和带毒，威胁运维人员的人身安全，边缘计算终端通过站房气体监测传感器检测到SF6气体浓度超标时，控制站房分机联动传感器排出站房SF6气体。

9.根据权利要求1所述的一种基于台区实时拓扑关系的台区故障分析方法，其特征在于：所述步骤S4所述的故障预警与故障定位分析还包括主站工单派发与用户需求响应，具体为：

1）主站收到边缘计算终端上报的故障事件，进行工单派发，运维人员接收到工单后，可第一时间到达现场进行隐患和故障消缺处理，可有效得提高响应速度；

2）边缘计算终端检测到台区过流若持续发生时，首先微信短信通知台区用户进行降负荷的需求响应，若需求响应效果不佳，台区电流持续上升至二级过流阈值，边缘计算终端及时断开台区用户负载，并短信微信告知台区用户。

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