CN111999605A - 基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法及装置，该技术方案包括：实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号；根据遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据故障系数及停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定；根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。本发明的有益效果为：基于系统实时拓扑分析，根据线路区段故障关联系数、线路设备失电关联系数，按最大概率准则确定线路停电设备及故障区域，解决了配电终端上送信号缺失、错误引起的故障事件、停电事件未启动或者误判问题，实现准确定位。

Description

基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法及装置

技术领域

本发明涉及电力及计算机领域，特别涉及一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法及装置。

背景技术

配电自动化系统故障处理能够快速定位和隔离故障，实现非故障区域恢复供电，是提高用户供电可靠性的有力保证。容错故障定位与自适应故障处理技术有助于提高配电网故障处理的实用化水平，一直是国内外配电网领域研究重点。配电自动化系统需发挥集中智能处理的优势，其故障处理策略应具备自适应性、容错性，当配电终端上送配电主站存在漏送、误送信号时，应尽可能缩小停电范围，保证主站故障自愈策略执行后，不进一步扩大停电范围。现有的故障处理技术多采用单一信号源，故障判定方法多采用故障信号分析方法，在故障容错处理上具有很大局限性，影响配电自动化的实用化推进。

目前配电网自动化系统多采用配电终端上送的故障告警信号定位故障，当配电终端故障信号缺失、误送时，会导致故障区间误判，该方法仅采用故障告警信号作为故障区间判定依据，信号源单一；利用线路出口电气量的故障测距方法受配电网单辐射、多分支的网架结构的影响，在配网领域实用性较差；利用用电信息采集系统与配网自动化系统的信息交互，实现基于多信息源的故障研判，该方法可作为现有故障信号分析方法辅助分析，难以保证故障处理的实时性；人工神经网络具有自学习、自组织、自适应以及很强的非线性函数逼近能力，具有很强的容错性，利用人工神经网络实现非健全故障信息配电网故障定位技术一直是近年来研究的热点，但当配网数据不充分时，常常导致神经网络无法工作，适应配网故障分析的学习算法也有待进一步完善和提高。

现有故障信号分析方法采用故障告警信号为故障判定依据，未综合考虑线路上关联设备的电气量变化事件，判定条件单一，受配电终端装置状态、定值整定、通信状况等条件的影响；对于线路开关分闸信号或保护信号未上送主站的情况，会导致配电主站馈线自动化不启动；基于行波测距算法很难适应复杂的配电网结构，且判据整定困难；基于配电网多系统信息融合的判据，难以保证故障处理的实时性要求，只能为事后运维提供数据支撑；采用人工神经网络实现的故障定位技术，其实用性还有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法及装置，准确定位故障区段。

本发明的技术方案包括一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，包括：S100，实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号；S200，获取所述遥信动作事件及所述遥测突变事件以及故障动作信号；S300，根据所述遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据所述故障系数及所述停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定；S400，根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中S100包括：通过远程服务器实时分析并保存配电网设备的所述遥信动作事件及所述遥测突变事件，以及，判断事件集中是否有故障信号动作，若有则进入故障容错分析启动；否则，继续进入事件集收集程序。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中S200还包括：故障容错分析启动以设备故障信号动作为启动条件，启动分析时，获取有效时间段的系统断面。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中S300包括：对开关故障相关系数、区段故障相关系数、开关停电相关系数及线路失电相关系数进行计算。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中开关故障相关系数的计算包括：

设置开关故障相关系数ρ，其中

ρ取值范围-1≤ρ≤1，k_i为已发生的单个故障关联事件发生的概率，k_j为应发生的故障关联事件的概率，k_i，k_j取值范围为±(0.8-1.5)；

以及，还包括判断开关有故障动作信号或电流突变量到故障电流阈值的情况：

ρ>0，则为故障正相关，开关无故障信号或无故障电流的情况；

ρ<0，则为故障负相关，开关未配置相关量测点；

ρ＝0，则为故障不相关。

6、根据权利要求4所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述区段故障相关系数的计算包括：

针对线路区间电源侧开关有故障信号的区间，计算其区间故障相关系数ρ_f，线路区间相关系数ρ_f为对应区间供电路径上的所有自动化开关的开关故障系数ρ的总和。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中开关停电相关系数的计算包括：

设置开关故障相关系数λ，其中

λ取值范围-1≤λ≤1，k_i为已发生的单个失电关联事件发生的概率，k_j为应发生的故障关联事件的概率，k_i，k_j取值范围为±(0.8-1.5)；

以及，判断开关有失电事件发生的情况：

λ>0，为失电正相关，开关无失电发生的情况；

λ<0，为失电负相关，开关未配置相关量测点；

λ＝0，为失电不相关。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中线路失电相关系数的计算包括：

针对线路开关，计算该开关下游区域所有的区间失电相关系数λ_f。线路区间相关系数λ_f为该区间下游区域所有自动化开关的开关停电系数λ_f相加的总和。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中S300还包括：当线路故障相关系数ρ_f>0时，根据线路关联事件统计线路上的分闸事件、遥测突变事件及无压告警事件；否则，该信号进入误动遥信判断流程；根据故障判定规则，满足以下条件判定线路发生故障，包括：满足故障高相关性：ρ_f≥ρ_h满足故障中相关ρ_m≤ρ_f<ρ_h，且满足停电中相关性λ_m≤λ_f<λ_h或停电高相关性λ_f≥λ_h；满足故障低相关性(ρ_l<ρ_f<ρ_m),且满足停电高相关性λ_f≥λ_h；其中ρ_l、ρ_m、ρ_h分别为线路低相关性、中相关性、线路高相关性设定阈值；λ_l、λ_m、λ_h分别为线路低相关性、中相关性、线路高相关性设定阈值。

根据所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，其中S400包括：故障告警及误动遥信告警，其中故障告警包括判定故障发生后，进行故障告警，线路区段相关系数的最大区间就是故障区段；误动遥信告警包括判定线路未发生故障，进行误动信号告警，设备关联的故障事件为误动遥信事件。

本发明的技术方案还包括一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，包括：采集装置，用于实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号，并进行发送；远程服务器，根据遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据故障系数及停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定，以及，根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。

本发明的有益效果为：利用故障电流突变识别开关上通过故障电流，结合开关故障信号计算开关故障相关系数；结合故障电流突变量、电压突变量、开关双侧无压告警信号计算开关失电相关系数，作为断路器跳闸信号漏送、误送情况容错分析；基于系统实时拓扑分析，根据线路区段故障关联系数、线路设备失电关联系数，按最大概率准则确定线路停电设备及故障区域，解决了配电终端上送信号缺失、错误引起的故障事件、停电事件未启动或者误判问题，实现准确定位。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图；

图2所示为根据本发明实时方式的故障相关性分析的配电网故障容错判定方法流程图；

图3所示为根据本发明实施方式的装置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图，该流程包括：S100，实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号；S200，获取遥信动作事件及遥测突变事件以及故障动作信号；S300，根据遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据故障系数及停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定；S400，根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。

图2所示为根据本发明实时方式的水位报警流程图，其概括如下步骤：

配电网故障容错分析过程如图所示：

(1)遥测突变事件、遥信动作事件收集。系统实时分析并保存配电网设备遥信动作事件、遥测突变事件。

(2)故障动作信号判断。判断事件集中是否有故障信号动作，若有，进入故障容错分析启动；否则，继续进入事件集收集程序。

(3)故障容错分析启动。故障容错分析启动以设备故障信号动作为启动条件，启动分析时，获取有效时间段的系统断面。

(4)开关故障相关系数计算。

开关故障相关系数ρ定义：

ρ取值范围-1≤ρ≤1,k_i为已发生的单个故障关联事件发生的概率，k_i为应发生的故障关联事件的概率。取值范围为±(0.8-1.5)。开关有故障动作信号或电流突变量到故障电流阈值的情况：ρ>0,为故障正相关；开关无故障信号或无故障电流的情况：ρ<0,为故障负相关；开关未配置相关量测点，ρ＝0，为故障不相关。

(5)区段故障相关系数计算。

针对线路区间电源侧开关有故障信号的区间，计算其区间故障相关系数ρ_f。线路区间相关系数ρ_f为该区间供电路径上的所有自动化开关的开关故障系数ρ之和。

(6)开关停电相关系数计算。

开关停电系数λ定义：

λ取值范围-1≤λ≤1,k_i为已发生的单个失电关联事件发生的概率，k_i为应发生的失电关联事件的概率。取值范围为±(0.8-1.5)，开关有失电事件发生的情况：λ>0,为故障正相关；开关无失电发生的情况：λ<0,为失电负相关；开关未配置相关量测点，λ＝0，为失电不相关。

(7)线路失电相关系数计算。

针对线路开关，计算该开关下游区域所有的区间失电相关系数λ_f。线路区间相关系数λ_f为该区间下游区域所有自动化开关的开关停电系数λ相加。

(8)故障区间判定。

当线路故障相关系数ρ_f>0时，根据线路关联事件统计线路上分闸事件、遥测突变事件、无压告警事件；否则，该信号进入误动遥信判断流程。故障判定规则：满足一下条件判定线路发生故障：

a)满足故障高相关性：ρ_f≥ρ_h

b)满足故障中相关性(ρ_m≤ρ_f<ρ_h)，且满足停电中相关性(λ_m≤λ_f<λ_h)或停电高相关性(λ_f≥λ_h)；

c)满足故障低相关性(ρ_l<ρ_f<ρ_m),且满足停电高相关性(λ_f≥λ_h)。

其中ρ_l、ρ_m、ρ_h分别为线路低相关性、中相关性、线路高相关性设定阈值；λ_l、λ_m、λ_h分别为线路低相关性、中相关性、线路高相关性设定阈值。

(9)故障告警。

判定故障发生后，进行故障告警，线路区段相关系数的最大区间就是故障区段。

(10)误动遥信告警。

判定线路未发生故障，进行误动信号告警，设备关联的故障事件为误动遥信事件。

图3所示为根据本发明实施方式的装置示意图。该装置由采集装置及远程服务器构成。其中，采集装置实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号，并进行发送；远程服务器，根据遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据故障系数及停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定，以及，根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (11)

1.一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，包括：

S100，实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号；

S200，获取所述遥信动作事件及所述遥测突变事件以及故障动作信号；

S300，根据所述遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据所述故障系数及所述停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定；

S400，根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。

2.根据权利要求1所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述S100包括：通过远程服务器实时分析并保存配电网设备的所述遥信动作事件及所述遥测突变事件，以及，判断事件集中是否有故障信号动作，若有则进入故障容错分析启动；否则，继续进入事件集收集程序。

3.根据权利要求1所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述S200还包括：故障容错分析启动以设备故障信号动作为启动条件，启动分析时，获取有效时间段的系统断面。

4.根据权利要求1所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述S300包括：对开关故障相关系数、区段故障相关系数、开关停电相关系数及线路失电相关系数进行计算。

5.根据权利要求4所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述开关故障相关系数的计算包括：

设置开关故障相关系数ρ，其中

ρ取值范围-1≤ρ≤1，k_i为已发生的单个故障关联事件发生的概率，k_j为应发生的故障关联事件的概率，k_i，k_j取值范围为±(0.8-1.5)；

以及，还包括判断开关有故障动作信号或电流突变量到故障电流阈值的情况：

ρ>0，则为故障正相关，开关无故障信号或无故障电流的情况；

ρ<0，则为故障负相关，开关未配置相关量测点；

ρ＝0，则为故障不相关。

6.根据权利要求4所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述区段故障相关系数的计算包括：

针对线路区间电源侧开关有故障信号的区间，计算其区间故障相关系数ρ_f，线路区间相关系数ρ_f为对应区间供电路径上的所有自动化开关的开关故障系数ρ的总和。

7.根据权利要求4所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述开关停电相关系数的计算包括：

设置开关故障相关系数λ，其中

λ取值范围-1≤λ≤1，k_i为已发生的单个失电关联事件发生的概率，k_j为应发生的失电关联事件的概率，k_i，k_j取值范围为±(0.8-1.5)；

以及，判断开关有失电事件发生的情况：

λ>0，为失电正相关，开关无失电发生的情况；

λ<0，为失电负相关，开关未配置相关量测点；

λ＝0，为失电不相关。

8.根据权利要求4所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述线路失电相关系数的计算包括：

针对线路开关，计算该开关下游区域所有的区间失电相关系数λ_f。线路区间相关系数λ_f为该区间下游区域所有自动化开关的开关停电系数λ_f相加的总和。

9.根据权利要求5至8任一所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述S300还包括：

当线路故障相关系数ρ_f>0时，根据线路关联事件统计线路上的分闸事件、遥测突变事件及无压告警事件；

否则，该信号进入误动遥信判断流程；根据故障判定规则，满足以下条件判定线路发生故障，包括：

满足故障高相关性：ρ_f≥ρ_h

满足故障中相关ρ_m≤ρ_f<ρ_h，且满足停电中相关性λ_m≤λ_f<λ_h或停电高相关性λ_f≥λ_h；

满足故障低相关性(ρ_l<ρ_f<ρ_m),且满足停电高相关性λ_f≥λ_h；

其中ρ_l、ρ_m、ρ_h分别为线路低相关性、中相关性、线路高相关性设定阈值；λ_l、λ_m、λ_h分别为线路低相关性、中相关性、线路高相关性设定阈值。

10.根据权利要求1所述的基于故障相关性分析的配电网故障容错判定方法，其特征在于，所述S400包括：

故障告警及误动遥信告警，其中故障告警包括判定故障发生后，进行故障告警，线路区段相关系数的最大区间就是故障区段；误动遥信告警包括判定线路未发生故障，进行误动信号告警，设备关联的故障事件为误动遥信事件。

11.一种基于故障相关性分析的配电网故障容错判定装置，其特征在于，包括：

采集装置，用于实时采集配电网设备产生的遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号，并进行发送；

远程服务器，根据遥信动作事件、遥测突变事件及故障动作信号计算对应的故障系数及停电系数，根据故障系数及停电系数通过拓扑分析对故障区间进行判定，以及，根据故障区间确定停电设备及故障区段，进行对应的故障告警。

Images