一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法与流程

1.本发明属于电力系统技术领域，具体为一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法。


背景技术：

2.配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，通信技术是配电自动化的关键。我国配电自动化进行了较多试点，由配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可，光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤通信的基础上，这使得馈线终端能够快速地彼此通信，共同实现具有更高性能的馈线自动化功能，配电自动化系统(das)是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统，与配电网数据采集与监视(scada系统)、配电地理信息系统(gis)和需求侧管理(dsm)等共同构成配电管理系统(dms)，监视界面显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况进行组态，对整个监控系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行实时的监视。实时监视系统电压偏差、频率偏差、不平衡度、功率因数、谐波含量，电压闪变，等电能质量问题，评估电能质量是否符合标准。记录扰动时的波形，作为电能质量分析和故障分析的依据，实时监测电网功率因数补偿的效果，智能无功补偿电容器快速补偿系统无功缺额，通过校正系统功率因数来提高电网能效，使用高精度、多时段、双向计量的智能测控仪表，精确测量用户电能消耗，为电能使用管理、优化负荷分配、提高电能使用效率提供重要数据，系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，用户也可以定制符合需求的电能统计功能，包含不同用电设备在不同费率时段的电量消耗，可以按照日、月、季度、年的时间段进行统计和记录，并可以查询、显示和打印，连续监视用电设备泄露电流的变化、线缆接头温度的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全，系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警信息通过email、手机短信等方式通知相关人员，系统基于sql server数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录(soe)等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图，可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表、电能趋势报表等。报表能通过email或html格式进行发送、手动打印或自动打印，用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行。用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。
3.国网西安供电公司配网架空线路1500余条，配网线路覆盖区域广泛，应用环境复杂，为了实现配电网故障自动隔离，迅速恢复供电，国网西安供电公司结合区域内配电网的
运行环境，研究10kv线路基于特征量自识别融合级差保护综合型馈线自动化策略，通过一二次深度融合故障隔离装置实现配网故障的定位、隔离和恢复供电。
4.目前所应用的综合监测方法无法实现电压型及电流型馈线自动化并且根据现场运行需求进行自适应配置的目的，使其增大停电范围及增加开关动作次数，无法达到线路故障的就地隔离、快速消除和负荷转供的目的，降低配网系统的运行安全性和供电可靠性，增加线路各种故障引发的停电和安全隐患，因此需一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，解决了无法实现电压型及电流型馈线自动化并且根据现场运行需求进行自适应配置的目的，使其增大停电范围及增加开关动作次数，无法达到线路故障的就地隔离、快速消除和负荷转供的目的，降低配网系统的运行安全性和供电可靠性，增加线路各种故障引发的停电和安全隐患的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，包括以下步骤：
9.s1、构建多维度状态综合监测数据收集体系，包括电网一次模型数据信息、配电自动化终端设备台账与网络通道信息、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据、警报信息、历史数据监测信息，且具体收集方式如下：
10.s101、电网一次模型数据信息及配电自动化终端设备台账与网络通道信息采用定时(每小时)读取数据库表，全覆盖更新、数据同步；
11.s102、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据通过实时数据总线实现实时数据的采集，采用全遥测召唤和变化数据推送更新方式相结合，获取实时数据并由redis缓存；
12.s103、警报信息和历史数据监测信息采用定时(每5min)读取数据库表中增量数据、增量加载的方式进行收集。
13.s2、通过构建多维度状态综合监测数据收集体系并且将数据信息传递至一体化故障隔离装置，对过流故障、单相接地故障的自动定位、故障隔离、恢复供电和负荷转供，并根据需要和配置可将故障区段、故障类型信息传送到主站及现场检修人员；
14.s3、根据配电自动化终端设备的实际运行情况，来划分设备运行故障等级，具体方式如下：
15.mi＝fun(y1，y2，
…yn
)
[0016][0017]
m为设备运行状态数值，mi为运行设备第i个监测指标的数值，xi为运行设备第i个监测指标的权重，k代表监测指标的个数,(y1，y2，
…yn
)为影响检测指标的因素，n代表影响
因素的个数；
[0018]
根据设备运行状态数值m与监测指标的数值mi进行判断，将设备运行故障等级分别a、b、c、d四个指标。
[0019]
s4、根据配电自动化终端的多维度影响因素，建立多维度评价指标体系，根据设备运行故障等级来对a、b、c、d四个指标的风险值进行计算：
[0020]
f(t)＝h
×
o-e
×
z(t)
×
q(t)
[0021]
f(t)表示在t时刻的风险值，e表示为指标等级的曲率系数，h表示等级指标比例系数，o表示对应等级指标的计量值，q表示为故障损失值，z表示根据故障等级计算结果取其对应的简化计算量化值；
[0022]
当f(t)＞1时，处于故障危险态势；
[0023]
当0.5≤f(t)《1时，处于故障警戒态势；
[0024]
当0.1≤f(t)《0.5时，处于安全态势；
[0025]
当f(t)远大于1时，处于应急处理态势，直接进行断闸处理。
[0026]
作为本发明的进一步方案：所述s1中配电自动化终端设备台账与网络通道信息包括设备类型、厂家、型号、投运时间、通道类型和所属的通信子站。
[0027]
作为本发明的进一步方案：所述s1中配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据包括电池状态、市电状态和在线状态信息。
[0028]
作为本发明的进一步方案：所述s1中警报信息包括馈线开关状态变位信息、配电自动化终端上下线告警和终端运行状态告警信息。
[0029]
作为本发明的进一步方案：所述历史数据监测信息按指定时间间隔(每5min)对量测实时数据采样存储即为量测历史数据。
[0030]
作为本发明的进一步方案：所述s2中一体化故障隔离装置工作步骤如下：
[0031]
s201、就地fa与继电保护有效配合的策略，在变电站有延时的情况下，通过继电保护迅速隔离永久故障，通过fa策略，恢复瞬时故障区域的供电；
[0032]
s202、通过小电流接地研判功能，确定单相接地故障区段，隔离故障并恢复非故障区域供电；
[0033]
s203、就地fa策略在遵循“失压分闸，有压合闸”的工作逻辑下，通过x、y、z时序的相互配合，完成故障隔离和恢复供电。
[0034]
所述一体化故障隔离装置整机功耗要求≤2w，产品整机局放小于10pc，整机精度0.5s级。
[0035]
(三)有益效果
[0036]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0037]
1、本发明中，通过配电一体化故障隔离装置实现过流故障、单相接地故障的自动定位、故障隔离、恢复供电和负荷转供，并根据需要和配置可将故障区段、故障类型信息传送到主站及现场检修人员，实现线路故障的就地隔离、快速消除和负荷转供，提升配网系统的运行安全性和供电可靠性，减少线路各种故障引发的停电和安全隐患；
[0038]
2、本发明中，通过对电网一次模型数据信息、配电自动化终端设备台账与网络通道信息、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据、警报信息和历史数据监测信息进行采集，能够从多维度方式对数据进行在线监测，查找故障因素并且对评定故障指标
等级，及时有效发现配电自动化终端运行中存在的安全风险并且对风险值进行计算，通过计算结果进行判断，降低配电系统的安全风险。
附图说明
[0039]
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0040]
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0041]
如图所示，本发明提供一种技术方案：一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，包括以下步骤：
[0042]
s1、构建多维度状态综合监测数据收集体系，包括电网一次模型数据信息、配电自动化终端设备台账与网络通道信息、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据、警报信息、历史数据监测信息，且具体收集方式如下：
[0043]
s101、电网一次模型数据信息及配电自动化终端设备台账与网络通道信息采用定时(每小时)读取数据库表，全覆盖更新、数据同步。
[0044]
s102、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据通过实时数据总线实现实时数据的采集，采用全遥测召唤和变化数据推送更新方式相结合，获取实时数据并由redis缓存。
[0045]
s103、警报信息和历史数据监测信息采用定时(每5min)读取数据库表中增量数据、增量加载的方式进行收集。
[0046]
s2、通过构建多维度状态综合监测数据收集体系并且将数据信息传递至一体化故障隔离装置，对过流故障、单相接地故障的自动定位、故障隔离、恢复供电和负荷转供，并根据需要和配置可将故障区段、故障类型信息传送到主站及现场检修人员。
[0047]
s3、根据配电自动化终端设备的实际运行情况，来划分设备运行故障等级，具体方式如下：
[0048]
mi＝fun(y1，y2，
…yn
)
[0049][0050]
m为设备运行状态数值，mi为运行设备第i个监测指标的数值，xi为运行设备第i个监测指标的权重，k代表监测指标的个数,(y1，y2，
…yn
)为影响检测指标的因素，n代表影响因素的个数。
[0051]
根据设备运行状态数值m与监测指标的数值mi进行判断，将设备运行故障等级分别a、b、c、d四个指标。
[0052]
s4、根据配电自动化终端的多维度影响因素，建立多维度评价指标体系，根据设备运行故障等级来对a、b、c、d四个指标的风险值进行计算：
[0053]
f(t)＝h
×
o-e
×
z(t)
×
q(t)
[0054]
f(t)表示在t时刻的风险值，e表示为指标等级的曲率系数，h表示等级指标比例系数，o表示对应等级指标的计量值，q表示为故障损失值，z表示根据故障等级计算结果取其
对应的简化计算量化值。
[0055]
当f(t)＞1时，处于故障危险态势。
[0056]
当0.5≤f(t)《1时，处于故障警戒态势。
[0057]
当0.1≤f(t)《0.5时，处于安全态势。
[0058]
当f(t)远大于1时，处于应急处理态势，直接进行断闸处理。
[0059]
s1中配电自动化终端设备台账与网络通道信息包括设备类型、厂家、型号、投运时间、通道类型和所属的通信子站，s1中配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据包括电池状态、市电状态和在线状态信息，s1中警报信息包括馈线开关状态变位信息、配电自动化终端上下线告警和终端运行状态告警信息，历史数据监测信息按指定时间间隔(每5min)对量测实时数据采样存储即为量测历史数据。
[0060]
s2中一体化故障隔离装置工作步骤如下：
[0061]
s201、就地fa与继电保护有效配合的策略，在变电站有延时的情况下，通过继电保护迅速隔离永久故障，通过fa策略，恢复瞬时故障区域的供电。
[0062]
s202、通过小电流接地研判功能，确定单相接地故障区段，隔离故障并恢复非故障区域供电。
[0063]
s203、就地fa策略在遵循“失压分闸，有压合闸”的工作逻辑下，通过x、y、z时序的相互配合，完成故障隔离和恢复供电。
[0064]
一体化故障隔离装置整机功耗要求≤2w，产品整机局放小于10pc，整机精度0.5s级
[0065]
综上所得：
[0066]
通过通过配电一体化故障隔离装置实现过流故障、单相接地故障的自动定位、故障隔离、恢复供电和负荷转供，并根据需要和配置可将故障区段、故障类型信息传送到主站及现场检修人员，实现线路故障的就地隔离、快速消除和负荷转供，提升配网系统的运行安全性和供电可靠性，减少线路各种故障引发的停电和安全隐患。
[0067]
通过对电网一次模型数据信息、配电自动化终端设备台账与网络通道信息、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据、警报信息和历史数据监测信息进行采集，能够从多维度方式对数据进行在线监测，查找故障因素并且对评定故障指标等级，及时有效发现配电自动化终端运行中存在的安全风险并且对风险值进行计算，通过计算结果进行判断，降低配电系统的安全风险。
[0068]
一体化故障隔离装置包括以下功能：
[0069]
具备检测线路运行状态、残压检测和残压闭锁功能、就地继电保护功能与变电站保护定值可以实现级差保护配合，可以实现配电网故障的就地隔离、负荷转供和非故障区域的快速恢复供电。
[0070]
具备小电流接地系统接地故障选线、定位及故障隔离功能，可适应中性点不接地系统以及中性点经消弧线圈接地系统，通过接地故障特征量识别判断共母线多条出线中的故障线路，实现故障线路隔离与告警。
[0071]
开关装置应采用一体化设计结构，包含断路器本体、高压电容取电装置、信号采集装置以及航插及电缆。
[0072]
10kv线路基于特征量自识别融合级差保护综合型馈线自动化策略要求，具有级差
的短路故障判断及无级差的短路故障，有级差的接地故障，无级差的接地故障及失效问题处理策略判断逻辑及应用场景。
[0073]
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：
1.一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、构建多维度状态综合监测数据收集体系，包括电网一次模型数据信息、配电自动化终端设备台账与网络通道信息、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据、警报信息、历史数据监测信息，且具体收集方式如下：s101、电网一次模型数据信息及配电自动化终端设备台账与网络通道信息采用定时(每小时)读取数据库表，全覆盖更新、数据同步；s102、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据通过实时数据总线实现实时数据的采集，采用全遥测召唤和变化数据推送更新方式相结合，获取实时数据并由redis缓存；s103、警报信息和历史数据监测信息采用定时(每5min)读取数据库表中增量数据、增量加载的方式进行收集。s2、通过构建多维度状态综合监测数据收集体系并且将数据信息传递至一体化故障隔离装置，对过流故障、单相接地故障的自动定位、故障隔离、恢复供电和负荷转供，并根据需要和配置可将故障区段、故障类型信息传送到主站及现场检修人员；s3、根据配电自动化终端设备的实际运行情况，来划分设备运行故障等级，具体方式如下：mi＝fun(y1，y2，
…
y
n
)m为设备运行状态数值，mi为运行设备第i个监测指标的数值，xi为运行设备第i个监测指标的权重，k代表监测指标的个数,(y1，y2，
…
y
n
)为影响检测指标的因素，n代表影响因素的个数；根据设备运行状态数值m与监测指标的数值mi进行判断，将设备运行故障等级分别a、b、c、d四个指标。s4、根据配电自动化终端的多维度影响因素，建立多维度评价指标体系，根据设备运行故障等级来对a、b、c、d四个指标的风险值进行计算：f(t)＝h
×
o-e
×
z(t)
×
q(t)f(t)表示在t时刻的风险值，e表示为指标等级的曲率系数，h表示等级指标比例系数，o表示对应等级指标的计量值，q表示为故障损失值，z表示根据故障等级计算结果取其对应的简化计算量化值；当f(t)＞1时，处于故障危险态势；当0.5≤f(t)<1时，处于故障警戒态势；当0.1≤f(t)<0.5时，处于安全态势；当f(t)远大于1时，处于应急处理态势，直接进行断闸处理。2.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：所述s1中配电自动化终端设备台账与网络通道信息包括设备类型、厂家、型号、投运时间、通道类型和所属的通信子站。3.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：
所述s1中配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据包括电池状态、市电状态和在线状态信息。4.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：所述s1中警报信息包括馈线开关状态变位信息、配电自动化终端上下线告警和终端运行状态告警信息。5.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：所述历史数据监测信息按指定时间间隔(每5min)对量测实时数据采样存储即为量测历史数据。6.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：所述s2中一体化故障隔离装置工作步骤如下：s201、就地fa与继电保护有效配合的策略，在变电站有延时的情况下，通过继电保护迅速隔离永久故障，通过fa策略，恢复瞬时故障区域的供电；s202、通过小电流接地研判功能，确定单相接地故障区段，隔离故障并恢复非故障区域供电；s203、就地fa策略在遵循“失压分闸，有压合闸”的工作逻辑下，通过x、y、z时序的相互配合，完成故障隔离和恢复供电。7.根据权利要求6所述的一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：所述一体化故障隔离装置整机功耗要求≤2w，产品整机局放小于10pc，整机精度0.5s级。

技术总结
本发明公开了一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，属于电力系统技术领域，通过对电网一次模型数据信息、配电自动化终端设备台账与网络通道信息、配电自动化终端设备实时运行状态及通信状态数据、警报信息和历史数据监测信息进行采集，能够从多维度方式对数据进行在线监测，查找故障因素并且对评定故障指标等级，通过配电一体化故障隔离装置实现过流故障、单相接地故障的自动定位、故障隔离、恢复供电和负荷转供，并根据需要和配置可将故障区段、故障类型信息传送到主站及现场检修人员，实现线路故障的就地隔离、快速消除和负荷转供，提升配网系统的运行安全性和供电可靠性，减少线路各种故障引发的停电和安全隐患。减少线路各种故障引发的停电和安全隐患。减少线路各种故障引发的停电和安全隐患。


技术研发人员：龙呈 张华 高艺文 李世龙 苏学能 杨勇波
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司电力科学研究院
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8