CN116169778A - 一种基于配电网异常分析的处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于配电网异常分析的处理方法及系统包括：决策模块100对异常类型和异常位置进行定位、分配资源、分析管理；异常判别模块200提取特征信息；资源配置模块300根据异常信息对维修工具及人员的配置；状态评估模块400电网整体运行状态及配电设备的实时监控；实现故障点和停电地理分布的即时展示，综合考虑人员技能约束、物料可用约束，采用智能优化算法，制定抢修计划，提高故障抢修效率与优质服务水平，实现区域内故障快速处理，整体提升配电网智能处置和自愈能力，及时将异常等各类情况上送至平台层，实现对配电台区的分级、分层线损的精益化分析管理，本发明在执行成本、管理控制和完成时间方面都取得更加良好的效果。

Description

一种基于配电网异常分析的处理方法及系统

技术领域

本发明涉及配电网异常分析技术领域，具体为一种基于配电网异常分析的处理方法及系统。

背景技术

当前，随着生活水平的提高，居民家庭智能化电气设备越来越多，对电能的依赖度日益提升，同时对供电服务水平也提出了更高要求。因此与客户供电联系紧密的配电网安全稳定供电显得尤为重要。

电网运行所处自然环境复杂，易受各种外部因素影响，如彩带、塑料薄膜、方便袋、风筝、鸟类、鸟巢等，这些异物搭落配网线路极易造成线路跳闸，造成用户停电。此类故障属于瞬时性外力因素造成线路跳闸，故障跳闸发生后重合成功的概率较大；对于此类造成的非瞬时性故障，可通过巡视人员现场快速处理后恢复供电。此类故障对线路停电时间影响较小，与电网运行所处环境关系较大，在自然植被茂盛或大风天气频发地区出现情况较多。人们在生产生活行动有时会对电网造成影响。施工机械作业伤及地下电缆设施，起重高空作业有可能发生误碰架空电力线路的情况，配电线路与路灯灯杆的安全距离不足，电力电缆偷盗情况及汽车撞击及农民农作物废物的焚烧等。此类因素是因人类行为活动造成，一般情况下可以避免，此类一般会造成线路永久性故障，处理难度大，涉及因素多，恢复送电所需时间长。电力线路如架空导线、电缆、环网柜等或附属物如绝缘子、弓子线、避雷器等发生损坏导致线路发生故障。电力线路及附属设备运行过程中因质量不过关、运行老化、施工建设不良、雷击等因素造成损害。因配电线路设备种类较多，此类型故障也多种多样。严重的如架空线路断线、电缆绝缘击穿、配电环网柜开闭所烧毁、隔离刀闸触刀缺陷等，一般性故障如避雷器击穿、绝缘子损坏、环网柜受潮进水。此类型故障停电时间、处理难易造成影响因故障类型不同而不同。严重性故障需要线路停运进行处理，且故障处理难度大，耗时长，停电时间久；一般性故障处理简单，时间短，对用户影响较小。故障与天气因素密切相关，对电网影响较大，此类故障发生时会呈现短时间多地点多条次线路故障，造成的停电范围较其他因素大，处理相对困难，给人员分配及有序抢修带来挑战。

随着经济生产规模的扩大化，接入配电网系统的用户数量越来越多，电网在承担日益增长的用电需求的同时，也面临用户管理难度增大，用户故障增多的情况。窃电行为和用户用电习惯不良、操作不规范、设备质量出现问题、运行维护水平低等都可能造成用户设备故障引起线路跳闸。虽然当前智能用户分界开关在用户发生故障时能有效隔离用户故障，避免线路跳闸，但在老旧小区及用户密集区，不易进行智能设备安装改造，且当前设备存在保护定值整定困难，设备可靠性低，误动作等情况，且当前用户因素造成的跳闸已成为电网故障的主要原因。

在面对这种情况，反窃电、故障修复的时效性、电路安全的可靠性成为解决电网管理问题的重要方面。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有的感知成套设备中分支检测终端和表箱检测单元采用特征电流技术关系复杂，台户关系“乱”，电路维修不及时，以及如何将资源请求分配到边缘端实现电路管理系统的优化问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于配电网异常分析的处理方法，包括：

决策模块对异常类型和异常位置进行定位、分配资源、分析管理；

异常判别模块提取特征信息；

资源配置模块根据异常信息对维修工具及人员的配置；

状态评估模块电网整体运行状态及配电设备的实时监控。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法及系统，其特征在于：所述决策模块的控制策略通过对特征信息的判断做出控制指令，区分异常类型和异常位置，针对不同异常下达故障的维修和窃电的管理整顿指令；若边缘端技术人员解决故障，在反馈审核后恢复异常。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述决策模块还包括：故障定位模块根据特征信息对故障类型和故障位置进行定位；反窃电模块根据特征信息对配电网反窃电精准定位及线损精益分析管理；控制指令模块对决策模块的判断做出控制指令。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述控制策略还包括：

若在控制指令下达后，持续观测到的特征信息无变化，则针对维修记录和特征信息进行整合，作为优化维修手段的基础。

若在控制指令下达后，持续观测到的特征信息有变化：

当判断由故障特征转变为窃电特征，则判断为70％为窃电异常，在原维修指令的基础上附加反窃电管理指令，追加给资源配置模块进行重点排查。

当判断由窃电特征转变为故障特征，则基本判断为窃电异常，则将原反窃电管理指令变更为原维修指令，并给资源配置模块变更资源配置指令。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述控制指令模块还包括：

当发生短路故障时，通过故障定位模块，使用配电线路与无通道保护的自动重合闸方法对配网的短路异常状态进行自动断闸并进行定位，将故障特征参数和位置的处理结果传达资源配置模块；

当位发生短路故障，检测到反窃电模块做出反应时，控制指令模块直接执行定位开闸行为，并将故障特征参数和位置的处理结果传达资源配置模块。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述状态评估模块，状态包括：

配电台区运行状态监控；台区状态评估预警；供电可靠性分析；资产精益管理与设备全寿命分析。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：异常判别模块，还包括：拓扑关联模块各类节点拓扑信息动态获取，表现为：提取运行状态信息特征信息；

若异常判断为短路故障，则直接通过无通道保护的自动重合闸进行位置信息和故障信息的提取；

若异常不符合拓扑关联模块的窃电特征，判断为故障且不是短路故障，则定义为复杂电路故障，进行特征提取；

若异常符合拓扑关联模块的窃电特征，则判断为窃电，进行特征提取。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：状态评估模块还包括以下步骤：

利用所述状态评估模块获取电台区线路关键节点监测单元、以及未端用户智能电能表信息；

确定运行状态的目标电路信息；

判断电路信息是否符合达目标电路信息。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：包括所述决策模块对异常类型和异常位置进行定位、分配资源、分析管理时，所述资源配置模块根据异常信息对维修工具及人员的进行特征化配置；

所述决策模块判断维修工具及人员的进行特征化配置不能够使得故障得到解决时，则所述状态评估模块继续对电网整体运行状态及配电设备信息进行评估，所述异常判别模块提取特征信息，资源配置模块调整配置直到符合规定的电网运行状态，否则执行循环。

作为本发明所述的基于配电网异常分析的处理系统，其特征在于：包括决策模块；异常判别模块；资源配置模块；状态评估模块；

所述状态评估模块通过安装设置于边缘端和配电台区的识别装置；

所述异常判别模块用于拓扑采集到的信息特征；

所述资源配置模块用于对维修和管理指令的执行和资源分配；

所述决策模块用于通过采集的故障信息，决策出资源配置的下一步的动作指令，并发送至所述资源配置模块内进行边缘端资源的分配。

本发明的有益效果：本发明提供的基于配电网异常分析的处理方法及系统，基于物联网及边缘计算技术，在感知层实现配电台区实时运行工况、设备状态等信息的实时采集监控，实现对低压配电网整体运行状态及配电设备的实时监控与风险预警，提升低压配电网运行与设备管理水平，发挥智能量测终端就地化边缘计算能力和处置优势，结合配电台区电气拓扑/户变关系自动识别功能和地理信息，支撑故障停电精准分析，实现故障点和停电地理分布的即时展示，综合考虑人员技能约束、物料可用约束，采用智能优化算法，制定抢修计划，提高故障抢修效率与优质服务水平，实现区域内故障快速处理，整体提升配电网智能处置和自愈能力，及时将异常等各类情况上送至平台层，实现对配电台区的分级、分层线损的精益化分析管理，本发明在执行成本、管理控制和完成时间方面都取得更加良好的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例提供的一种基于配电网异常分析的处理方法的整体流程图；

图2为本发明第二个实施例提供的一种基于配电网异常分析的处理系统中模块的结构示意图；

图3为本发明第二个实施例提供的一种基于配电网异常分析的处理方法及系统的决策模块的结构示意图；

图4为本发明第二个实施例提供的一种基于配电网异常分析的处理方法及系统的实际模拟图；

图5为本发明第二个实施例提供的一种基于配电网异常分析的处理方法及系统的时间效果对比图；

图6为本发明第二个实施例提供的一种基于配电网异常分析的处理方法及系统的比率效果对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种基于配电网异常分析的处理方法及系统，包括：

S1：状态评估模块400电网整体运行状态及配电设备的实时监控；

更进一步的，监控信息包括配电台区运行状态监控；台区状态评估预警；供电可靠性分析；资产精益管理与设备全寿命分析。

应说明的是，配电台区运行状态监控主要包括通过部署一、二次融合设备和具备边缘计算功能的智能量测终端等装置，实时采集和分析变压器运行数据，对变压器可能发生的故障及时预警；台区状态评估预警主要包括历史情况统计等信息，结合配网全景状态感知数据进行智能综合性研判分析；资产精益管理与设备全寿命管控包括统一的配电设备资产信息模型，构建全寿命核心价值链，实现配电设备资产检测、运行缺陷信息全环节集成共享。

同时，边缘计算指的是用户通过用户端的硬件或者软件，同一时间获取多个用户的运行状态信息，用户的运行也不一样，如何将这些状态信息进行异常分析处理是一个问题。

S2：将状态评估模块400采集的信息输入异常判别模块200进行特征提取；

更进一步的，异常判别模块200，还包括：拓扑关联模块201各类节点拓扑信息动态获取，表现为：提取运行状态信息特征信息；

若异常判断为短路故障，则直接通过无通道保护的自动重合闸进行位置信息和故障信息的提取；

若异常不符合拓扑关联模块201的窃电特征，判断为故障且不是短路故障，则定义为复杂电路故障，进行特征提取；

若异常符合拓扑关联模块201的窃电特征，则判断为窃电，进行特征提取。

应说明的是，无通道保护的自动重合闸指的是：无通道保护配合的自动重合闸方法，还包括识别所述配电线路的两相短路故障；所述故障被无通道保护隔离后，等待故障去游离时间后再进行重合闸；所述重合闸利用电源侧继电器向对应电源侧断路器下发合闸指令并采用重合闸后加速；若负荷侧继电器等待所述电源侧断路器重合闸操作完成后，则判定线路电压恢复正常水平后再向对应所述负荷侧断路器下发合闸指令，并获取短路位置。

应说明的还有，拓扑关联模块201指的是：基于HPLC通信技术的信噪比、增益比、子载波延时比等关键参数，通过网问协调计算，实现低压台区户变关系识别，对台区设备台账实现自动维护。基于工频畸变通信技术，在电压过零点发送工频电流畸变信号，该电流畸变信号沿供电环路进行传输，通过高速模拟采样实时监测电压过零点畸变电流，并将分支、分相上畸变电流信息解码并存储通过并发抄表的方式，利用碎片融合技术，生成台区拓扑关系表，进而生成台区电气逻辑关系拓扑，提取特征信息。

将提取到的特征信息提供到决策模块100，决策模块还包括：故障定位模块101根据特征信息对故障类型和故障位置进行定位；反窃电模块102根据特征信息对配电网反窃电精准定位及线损精益分析管理；控制指令模块110对决策模块的判断做出控制指令。

应该说明的是，以态势感知成套设备中边缘物联组件主设备为核心，通过启用对应功能应用软件，采用无源低功耗物联网传感器技术，实时采集分析变压器的运行温度、高低压电压、电流等非电气量和电气量数据，对电气设备、变压器以及周围环境进行全天候状态监视和智能控制，对可能发生的故障及时准确的作出预测，实现设备运行状态分析、可视化在线监视、异物入侵自动报警等功能，保证配电网安全、稳定、经济运行。

应该说明的还有，若在控制指令下达后，持续观测到的特征信息无变化，则针对维修记录和特征信息进行整合，作为优化维修手段的基础。

若在控制指令下达后，持续观测到的特征信息有变化：

当判断由故障特征转变为窃电特征，则判断为70％为窃电异常，在原维修指令的基础上附加反窃电管理指令，追加给资源配置模块300进行重点排查。

当判断由窃电特征转变为故障特征，则基本判断为窃电异常，则将原反窃电管理指令变更为原维修指令，并给资源配置模块300变更资源配置指令。

S3：在控制指令下达后，根据故障和指令要求，对边缘端的技术维修人员进行合理调度；并基于指令和技术人员的技术需求，对设备资源进行调整。

应说明的是，实利用现场运维工具与台区异常在线监测功能相结合，实现台区异常工单闭环管理运行机制。异常发生时，网络神经单元自动上报异常并通过展示平台以工单的形式下发至现场运维工具，台区经理根据工单要求，及时到现场进行处理。同时通过现场运维工具可以实时管控工作人员处理情况及客户满意程度，最终实现服务质效的在线监控。

应说明的是，控制指令的下达可能是变化的，是针对于实时监测到的信息进行的分析结果，精确修复和故障的最终确认还是需要边缘端配置到的技术人员的专业判断。

实施例2

参照图2-6，为本发明的一个实施例，提供了一种基于配电网异常分析的处理方法及系统，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。

首先，设置关键节点监测单元以及末端用户智能电表，实现拓扑信息动态获取，实现台区变压器一分支线路一表箱一电表的拓扑关系、供电相位异常等信息的主动发现与自动维护；依据电气物理拓扑层级利用智能设备配备的网络神经单元根据不同故障情况下的故障判断与故障类型判断。

将拓扑的特征信息提取出来，通过决策模块100与异常特征参考量进行比对；

决策模块100判断为断路故障后，立即对故障位置进行指令输出和资源配置，在执行过程中，断路故障突然消失，紧接着输出为切电信息，则更改指令为反窃电的行为指令。

应该说明的是，电路发生窃电异常，极小可能是用户的自发行为，因为对电网的实时控制标志着窃电管理制度的健全，窃行为发生在用户之外则排除不使用电器的并联窃电；由此断定，需要在电路制造开路，从而实现窃电行为。

此时，通过决策模块的反窃电模块102，对该节点实施开路；依托反窃电监控系统，结合反窃电预警模型，在线诊断、分析，锁定用电异常用户，快速查处台区内错接线窃电、电压方式窃电、绕越方式窃电等行为，实现窃电类型智能研判。

最终，利用资源配置模块300，调度人员和资源，对该异常电路进行维护整顿分析管理。

上述处理方法能够依托于本系统实现，具体的，该系统包括：决策模块100异常判别模块200、资源配置模块300、状态评估模块400。

场景一：

对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择的不同方法和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。

测试环境：在计算机模拟端中，对电网进行建模测试，获取结果数据，采用本方法，则开启自动化测试设备实现本方法的仿真测试，根据实验结果得到仿真数据。真实记录测试过程，包括，

模拟1：对同一台区、100户边缘端分支，总共测试10次，记录故障处理时间对比。

模拟2：对同一台区、100户边缘端分支，总共测试10次反窃电准确率对比。

实际结果分别如下表1、表2的数据对比。

表1：模拟一的对比结果：

测试方法	手动测试h	系统测试h
			分析故障时间	4	小于0.1
处理故障时间	2	小于1.5

表2：模拟二的对比结果：

最小安全距离	人工周期排查	自动测试
			1	×	√
2	√	√
			3	×	√
4	×	×
			5	×	√
6	×	√
			7	√	×
8	√	√
			9	×	√
10	√	√
			准确率	40％	80％

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于，包括：

决策模块(100)对异常类型和异常位置进行定位、分配资源、分析管理；

异常判别模块(200)提取特征信息；

资源配置模块(300)根据异常信息对维修工具及人员的配置；

状态评估模块(400)电网整体运行状态及配电设备的实时监控。

2.如权利要求1所述的基于配电网异常分析的处理方法及系统，其特征在于：所述决策模块(100)的控制策略通过对特征信息的判断做出控制指令，区分异常类型和异常位置，针对不同异常下达故障的维修和窃电的管理整顿指令；若边缘端技术人员解决故障，在反馈审核后恢复异常。

3.如权利要求1或2所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述决策模块还包括：故障定位模块(101)根据特征信息对故障类型和故障位置进行定位；反窃电模块(102)根据特征信息对配电网反窃电精准定位及线损精益分析管理；控制指令模块(110)对决策模块的判断做出控制指令。

4.如权利要求3所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述控制策略还包括：

若在控制指令下达后，持续观测到的特征信息无变化，则针对维修记录和特征信息进行整合，作为优化维修手段的基础。

若在控制指令下达后，持续观测到的特征信息有变化：

当判断由故障特征转变为窃电特征，则判断为70％为窃电异常，在原维修指令的基础上附加反窃电管理指令，追加给资源配置模块(300)进行重点排查。

当判断由窃电特征转变为故障特征，则基本判断为窃电异常，则将原反窃电管理指令变更为原维修指令，并给资源配置模块(300)变更资源配置指令。

5.如权利要求3或4任一所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述控制指令模块(110)还包括：

当发生短路故障时，通过故障定位模块(101)，使用配电线路与无通道保护的自动重合闸方法对配网的短路异常状态进行自动断闸并进行定位，将故障特征参数和位置的处理结果传达资源配置模块(300)；

当位发生短路故障，检测到反窃电模块(102)做出反应时，控制指令模块(110)直接执行定位开闸行为，并将故障特征参数和位置的处理结果传达资源配置模块(300)。

6.如权利要求5所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：所述状态评估模块(400)，状态包括：

配电台区运行状态监控；台区状态评估预警；供电可靠性分析；资产精益管理与设备全寿命分析。

7.如权利要求6所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：异常判别模块(200)，还包括：拓扑关联模块(201)各类节点拓扑信息动态获取，表现为：提取运行状态信息特征信息；

若异常判断为短路故障，则直接通过无通道保护的自动重合闸进行位置信息和故障信息的提取；

若异常不符合拓扑关联模块(201)的窃电特征，判断为故障且不是短路故障，则定义为复杂电路故障，进行特征提取；

若异常符合拓扑关联模块(201)的窃电特征，则判断为窃电，进行特征提取。

8.如权利要求6或7所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：状态评估模块(400)还包括以下步骤：

利用所述状态评估模块(400)获取电台区线路关键节点监测单元、以及未端用户智能电能表信息；

确定运行状态的目标电路信息；

判断电路信息是否符合达目标电路信息。

9.如权利要求8所述的基于配电网异常分析的处理方法，其特征在于：包括所述决策模块(100)对异常类型和异常位置进行定位、分配资源、分析管理时，所述资源配置模块(300)根据异常信息对维修工具及人员的进行特征化配置；

所述决策模块(100)判断维修工具及人员的进行特征化配置不能够使得故障得到解决时，则所述状态评估模块(400)继续对电网整体运行状态及配电设备信息进行评估，所述异常判别模块(200)提取特征信息，资源配置模块(300)调整配置直到符合规定的电网运行状态，否则执行循环。

10.一种基于配电网异常分析的处理系统，其特征在于：包括决策模块(100)；异常判别模块(200)；资源配置模块(300)；状态评估模块(400)；

所述状态评估模块(400)通过安装设置于边缘端和配电台区的识别装置；

所述异常判别模块(200)用于拓扑采集到的信息特征；

所述资源配置模块(300)用于对维修和管理指令的执行和资源分配；

所述决策模块(100)用于通过采集的故障信息，决策出资源配置的下一步的动作指令，并发送至所述资源配置模块(300)内进行边缘端资源的分配。

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