基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法

摘要

本发明公开了一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，在同一时刻断面下，搜集停电配变信息并匹配拓扑线路，生成停电事件对应的停电配变集；根据中压线路单线图，完成二次构图；在停电配变集中，随机寻找该停电配变集中任一停电配变，根据选中的停电配变向供电上游寻找与主线连接且与该停电配变相邻最近开关；研判相邻最近开关性质；确定线路区段停电容错阈值X；由区段停电评估置信指数M，判断该区段停电状态；若停电配变集中配变均已标记，根据主干线及各区段连接顺序及各区段停电状态，研判停电跳闸开关，推送开关信息及停电配变信息。本发明可以在尚未配备配电自动化监测装置的线路上，辨识配电网中停电故障区段。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的配电网故障分析领域，具体涉及一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法。

背景技术

配电网作为直接面向用户的电力网，呈现设备量级大、覆盖面广、网络节点多的特点。综合来看设备供电运行环境复杂、网架运行相对薄弱，据统计，80％以上的停电事故由配电网故障引起，而故障停电时长与电力用户用电满意度息息相关，如何提高供电可靠率，减少用户投诉将是重要的技术攻关方向。

目前通过配电自动化建设的方式，依托各类配电终端采集监测数据，改善配网状态不透明的问题，但是由于配网设备量级巨大，无法实现在中压线路各级开关投资建设配电自动化装备，因此如何基于现有信息化基础平台及数据资源实现对配网异常运行、故障停电状态监测与感知是重点研究内容之一。

目前配网用电信息采集系统建设较为完备，在配变层级的监测实现全覆盖，但是由于配变数量巨大，信息化传输不稳定等因素使得配变失电数据存在明显的质量问题，如何充分挖掘现有配变停电数据以及线路拓扑数据，研究一套能够冗余“脏数据”的线路停电区段研判方法，实现配电网故障区域快速准确辨识，对于提升供电服务水平与供电可靠性方面具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，解决了由于配电自动化整体覆盖率不高导致配电网故障区域不能快速辨识的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在同一时刻断面下，搜集停电配变信息并匹配拓扑线路，生成停电事件对应的停电配变集；

步骤二：根据中压线路单线图，完成二次构图，根据拓扑线路确定线路主线，从主线上游开关向下遍历，相邻主线开关间的中压线路段设为一个区段，与该区段线段直接相连的配变，打包集合生成该区段配变集，分支开关沿供电下游遍历的中压线路段为一个区段，区段内配变集合生成该区段配变集，由此中压线路单线图的二次构图主要由主线开关、分支开关、配变集及相连接的线段构成；

步骤三：在停电配变集中，随机寻找该停电配变集中任一停电配变，根据选中的停电配变向供电上游寻找与主线连接且与该停电配变相邻最近开关；

步骤四：研判相邻最近开关性质，若为主线开关，沿主线向下遍历，与相邻主线开关之间设为一个区段，在区段内将直接与主线相连的配变打包成一个集合成为区段配变集，计算区段配变集合中的停电配变数量T，计算区段停电评估置信指数M，并将该区段配变集标记；若当前开关为分支开关，向下遍历，设为一个区段，在区段内将分支开关下游的配变打包成一个集合成为区段配变集，计算区段配变集内停电配变数T，计算区段停电评估置信指数M，并将该区段配变集标记；

步骤五：基于历史停电、非停电配变数据确定线路区段停电容错阈值X；由区段停电评估置信指数M，判断该区段停电状态，停电状态采用S表示，若为停电该值为1，若为疑似未停电状态该值为0；

步骤六：研判停电配变集中是否有未标记配变，若有则随机选择停电配变集内未标记配变，并循环步骤三至五，遍历中若遇到已标记区域，跳过标记区域；若停电配变集中配变均已标记，根据主干线及各区段连接顺序及各区段停电状态，研判停电跳闸开关，并向运维人员在系统界面内推送开关信息及停电配变信息。

前述的一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，其特征是：所述停电配变信息为根据用电信息采集系统中收到的上报配变停电事件记录，包括配变停电时间、所属线路、线路下辖配变数据量、停电配变数量的基础台账信息；

所述匹配拓扑线路是指研判确认同一时刻断面下停电配变与同一条配网馈线相连；所述停电配变集是指经过同一时刻断面确认且拓扑匹配的停电配变集合；

所述主线开关为串接在馈线主线上的开关，分支开关为并接或T接在主线上的开关。

前述的一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，其特征是：所述区段停电评估置信指数M为区段内停电配变计数T占区段内全部配变数R的比值。

前述的一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，其特征是：所述步骤五，区段停电状态判定方法为若X<M≤100％，判定该区段疑似停电，若0≤M<X，则判定该区段疑似未停电。

前述的一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，其特征是：所述研判停电跳闸开关具体过程为：根据网络拓扑连接关系和区段配变集停电状态，研判停电性质，

具体研判逻辑采用由下至上的顺序，先从主线末端开始，逐级研判开关停电状态，若为分支开关，其停电状态为区段配变集停电状态，对于主线开关停电状态，决定于该主线开关下游各分支开关及相邻主线开关停电状态，具体计算方式为：R_i是该主线开关下i区段配变集的配变数量，S(R_i)是i区段对应的开关的停电状态；若S≥1则该主线开关状态为停电状态，若S<1则未停电，经过逐级向上计算，经研判的最上游停电开关即为跳闸开关。

前述的一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，其特征是：所述同一时刻断面为不同配变同时发生停电的时刻，允许配变停电时间相差一段时间误差。

本发明所达到的有益效果：本发明可以在尚未配备配电自动化监测装置的线路上，基于配网馈线网络拓扑连接关系和配变停电信息，辨识配电网中停电故障区段，为配网主动抢修提供辅助支持。

附图说明

图1是本发明方法流程图；

图2是本发明方法的实施例拓扑结构示意图；

图3是本发明方法的实施例结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，基于配电网馈线拓扑关系与配变停电信息，通过冗余数据分析实现配电网中故障区域辨识，包括以下步骤：

步骤一：在同一时刻断面下，搜集停电配变信息并匹配相关拓扑线路，生成一个停电事件及对应的停电配变集；同一时刻断面为不同配变同时发生停电的时刻，允许配变停电时间相差一段短时间误差(例如5分钟)；

步骤二：根据中压线路单线图，完成二次构图。实现方法为：根据拓扑线路主线开关最多原则确定线路主线，从主线上游开关向下遍历，相邻主线开关间的中压线路段设为一个区段，与该区段线段直接相连的配变，打包集合生成该区段配变集，分支开关沿供电下游遍历的中压线路段为一个区段，区段内配变集合生成该区段配变集，由此中压线路单线图的二次构图主要元素为主线开关、分支开关及配变集及相连接的线段构成。

步骤三：在停电配变集中，随机寻找该停电配变集中任一停电配变，自选中停电配变向供电上游寻找与主线连接且与该停电配变相邻最近开关；供电上游为根据选中的停电配变为起点向馈线所连变电站母线出口方向；

步骤四：研判当前开关性质，若为主线开关，沿主线向下遍历，与相邻主线开关之间的区段，计算区段配变集合中的停电配变数量T，计算区段停电评估置信指数M，并将该区段配变集标记；若当前开关为分支开关，计算该区段配变集内停电配变数T，计算区段停电评估置信指数M，并将该区段配变集标记。

步骤五：基于历史停电、非停电配变数据确定线路区段停电容错阈值X；由该开关区段下停电评估置信指数M，判断该区段停电状态，停电状态采用S表示，若为停电该值为1，若为疑似未停电状态该值为0；

步骤六：研判停电配变集中是否有未标记配变，若有则随机选择停电配变集内未标记配变，并循环步骤三至五，遍历中若遇到已标记区段配变集，跳过标记区段配变集；若停电配变集中配变均已标记，根据主线及各区段连接顺序及各区段配变集停电状态，研判停电跳闸开关，并向运维人员在系统界面内推送开关信息及停电配变信息。

实施例：

如图2所示，一种基于网络拓扑与配变停电信息的配电网故障区域辨识方法，具体步骤包括：

步骤一：在同一时刻断面下，搜集停电配变信息并匹配相关拓扑线路，根据停电事件生成停电事件对应的停电配变集，存放相应时间断面下的停电配变，如表1为一条停电配变事件记录；停电配变集记录包括以下参数：停电事件对应的主变名称、馈线名称、停电时间断面、主变下辖的配变数、停电配变数。

表1停电配变事件记录

步骤二：根据主线开关最多原则，从主线上游开关向下遍历，选定A主变b馈线的主线如图2给出主线，其经过主线开关1、主线开关2以及主线开关3。相邻主线开关间的中压线路段设为一个区段，与该区段线段直接相连的配变，打包集合生成该区段配变集，如图2的3区段配变集，其中的配变未经过分支开关，直接与主线开关2和主线开关3之间的线段相连接，分支开关沿供电下游遍历的中压线路段为一个区段，区段内配变集合生成该区段配变集，例如图2中2区段配变集，由此中压线路单线图经过二次构图生成图2。

步骤三：在停电配变集中，随机寻找任一停电配变x，自选中停电配变x向供电上游寻找与主线连接且与该停电配变相邻最近开关主线开关2；

步骤四：研判主线开关2为主线开关，沿主线向下遍历，计算与相邻主线开关3之间的3区段配变集的停电配变数量T＝1，计算3区段停电评估置信指数M＝1/2，将该区段配变集标记。

步骤五：本案例选取的容错阈值X为30％；

3区段停电评估置信指数M＞30％，研判为疑似停电区段，并标记如图2中的3区段外围虚线框且包内标记为疑似停电区域。

步骤六：研判停电配变集中是否有未标记配变，若有则随机选择停电配变集内未标记配变，并循环以上步骤，遍历中若遇到已标记区段，跳过该区段配变集，如图2中将其他区配变集完成标记。

案例中停电配变集中的配变均已标记，根据主干线及各区段连接顺序及打包区段或分支的停电状态，从主线末端逐级向上研判，先研判主线开关3的停电状态，6区段配变集停电评估置信指数M＝3/4>X，该区段为停电状态，主线开关3的停电状态S＝1，以此类推，分支开关2、3停电状态S＝1，由此计算主线开关2的停电状态S＝1，因此可推算出该开关处于停电状态，结合该开关上游各区段配变集未停电，研判出主线开关2跳闸。并在系统界面向运维人员推送跳闸开关信息、位置、整体停电信息及包内停电及未停电配变信息。

本发明可以在尚未配备配电自动化监测装置的线路上，基于配网馈线网络拓扑连接关系和配变停电信息，辨识配电网中停电故障区段，为配网主动抢修提供辅助支持。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。