專利名稱：基于gis的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的智能臺區(qū)在線監(jiān)測技術，特別涉及一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法及系統(tǒng)。
背景技術：
由于智能小區(qū)對人們生活質(zhì)量的提高起著積極的促進作用，已經(jīng)得到了極大的推廣。目前，利用現(xiàn)代科技為小區(qū)住戶居民提供保安、生活、消費、信息等多種服務，打造一個安全、舒適的生活環(huán)境，成為人們對居住環(huán)境的新要求。配電系統(tǒng)是智能小區(qū)的重要組成部分，配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和照明的舒適性與居民的生活息息相關，而基于智能控制技術的智能臺區(qū)的應用也為配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和照明的舒適性提供了行之有效的保障。所謂智能臺區(qū)，就是對現(xiàn)有的臺區(qū)進行改造，使之在操作上實現(xiàn)自動化、在生產(chǎn)管理上實現(xiàn)信息化、在用戶管理上實現(xiàn)互動化、在信息發(fā)布上實現(xiàn)可視化，并體現(xiàn)在生產(chǎn)管理、資產(chǎn)管理、用戶管理及服務上，使臺區(qū)的管理更加科學規(guī)范，并減少人工干預，實現(xiàn)全智能化。智能臺區(qū)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。配電網(wǎng)是電力生產(chǎn)和供應的最后一個環(huán)節(jié)，在保證連續(xù)供電方面是一個十分重要的環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)實時監(jiān)測與故障診斷對于確保配電網(wǎng)的可靠安全運行，了解配電網(wǎng)實時運行的狀況具有十分重要的意義。臺區(qū)監(jiān)控自動化系統(tǒng)終端設備主要用于配電系統(tǒng)變壓器、 斷路器的監(jiān)視與控制。具有數(shù)量大、運行環(huán)境惡劣、性能價格比要求高，不易維護的特點。這就要求配電終端可靠性要高，功能綜合性強，成本要低，可以遠程維護等。GIS (即地理信息系統(tǒng))以其強大的地理信息空間分析功能，在路徑優(yōu)化中發(fā)揮著越來越重要的作用，并且在智能控制領域也得到了極廣泛的應用。GIS地理信息系統(tǒng)以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等。目前對故障定位主要有以下三種方法一是利用重合器和分段器進行故障定位； 二是利用饋線終端單元和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)配合來實現(xiàn)故障定位；三是利用供電部門的客戶服務系統(tǒng)通過用戶打故障投訴電話來確定故障點。目前配電網(wǎng)的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控功能還不夠完善，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，傳統(tǒng)臺區(qū)對故障的反饋信息過多且不夠準確，導致不能正確及時地篩選出故障線路
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法及系統(tǒng)。一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，包括以下步驟 采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息；
匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報； 根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路； 通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路。一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，包括
信息采集單元，用于采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息； 信息中繼單元，用于匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報； 故障定位單元，根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路； 故障顯示單元，用于通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術通過首先匯集監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息并上傳， 然后根據(jù)上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選故障線路，基于地理信息系統(tǒng)的定位功能在地圖上實時顯示故障線路，實現(xiàn)了在臺區(qū)地理信息系統(tǒng)中實時顯示故障信息，并提高了臺區(qū)故障定位的速度和準確性，為調(diào)度員進行快速故障定位、故障隔離及故障恢復處理提供了參考，同時也提供了一種架設智能臺區(qū)的方式。


圖1是本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法的流程圖； 圖2是篩選故障線路方法的一個實施例的流程圖3至圖5是本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法的一個應用實例示意圖； 圖6是本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的結構示意圖； 圖7是本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的一個實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法作詳細描述。如圖1所示，本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，包括以下步驟
采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息；主要是采集配電網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器、斷路器上的在線監(jiān)測裝置產(chǎn)生的故障信息。匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報；即上報至臺區(qū)監(jiān)控中心。根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路。通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路，從而為調(diào)度人員進行調(diào)度提供了參考。對于根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路的過程，優(yōu)選地，如圖2所示，包括如下步驟
S201 根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲結構劃分不同的區(qū)域，并將其生成網(wǎng)絡描述矩陣，根據(jù)所述上報的故障信息生成配電網(wǎng)的故障信息矩陣；5202將所述網(wǎng)絡描述矩陣及故障信息矩陣進行矩陣運算得到故障判定矩陣；
5203根據(jù)預設的故障線路定位判據(jù)從所述故障判定矩陣中判斷出故障線路。由于配電網(wǎng)的饋線一般為環(huán)網(wǎng)結構、開環(huán)運行，故障或檢修時通過聯(lián)絡開關進行負荷轉(zhuǎn)帶，可看作單電源供電的輻射狀結構，通過上報的基于饋線終端裝置的故障信息(如過流信息)并結合配電網(wǎng)拓撲結構進行故障區(qū)段定位，找出所有流過故障電流的饋線，將其構成的區(qū)域進行拓撲分析，對線路從源點至末梢進行分析。由圖形建模軟件提供開關連接關系等信息動態(tài)生成故障饋線及其聯(lián)絡的饋線的網(wǎng)形結構矩陣及故障信息矩陣，經(jīng)過矩陣運算得到故障判定矩陣，然后根據(jù)故障線路定位判據(jù)以及故障判定矩陣進行故障定位，縮小故障范圍，確定故障區(qū)段，篩選出故障線路。對于篩選故障線路的故障定位方法，除了上述配電網(wǎng)故障定位的簡單矩陣算法外，還可以采用基于遺傳算法(以及改進的遺傳算法)的故障定位算法、基于數(shù)據(jù)挖掘模型的配電網(wǎng)故障定位算法或基于覆蓋集理論的配電網(wǎng)故障定位算法。對于所述將故障線路在地理圖形界面上進行顯示的過程，具體地，通過地理信息系統(tǒng)將可視化軟件的圖元對象的屬性與配電網(wǎng)線路的描述信息進行一一對應，將所述故障線路的線路對應的圖元對象在地理圖形界面上進行顯示。通過地理信息系統(tǒng)，利用計算機技術、網(wǎng)絡技術將配電網(wǎng)絡的結構、屬性、電力用戶信息及實時信息按其實際地理位置描述在地圖背景圖上，可以集查詢統(tǒng)計、運行維護、分析管理、客戶服務功能于一體。在確定故障線路后，進一步地對故障線路進行隔離，根據(jù)所述篩選出的故障線路， 按其在配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的位置往線路的上游和下游搜索與其直接相連的斷路器，并將所連接的斷路器斷開形成被隔離的故障區(qū)域，同時將上述故障區(qū)域在地理圖形界面上進行高亮度顯不。在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，從故障線路往外搜索，將與其直接相連的斷路器都斷開，即可達到隔離故障設備保護配電網(wǎng)安全的目的，配電網(wǎng)斷路器按其在網(wǎng)絡中的位置可分為故障線路上游和下游斷路器，通過上游和下游斷路器的層次關系逐步排除并推斷出要切斷的斷路器，實現(xiàn)隔離故障線路?！闱闆r下，配電網(wǎng)只有少數(shù)元件同時發(fā)生故障，無論是開關或斷路器拒動，都有上一級后備保護跳開有關的斷路器進行保護，從而隔離故障元件與電源點的連接，所以無論配電網(wǎng)發(fā)生單一還是多重故障，或開關、保護拒動，通過將故障源都將分散到一個個無源孤立的連通網(wǎng)絡中，其中多重故障也可以被簡化為單一故障。在隔離故障線路劃定故障區(qū)域后，可進一步地對非故障停電區(qū)域恢復供電，從所述地理圖形界面上的非故障停電區(qū)域?qū)ふ页鲎顑?yōu)恢復供電路徑的供電方案，并根據(jù)潮流計算對所述供電方案中元件的負載進行檢驗，選取檢驗結果為正常運行狀態(tài)的供電方案進行恢復供電。對非故障停電區(qū)域恢復供電是在不產(chǎn)生配電網(wǎng)安全越限的條件下進行的，通過網(wǎng)絡重構快速地恢復對非故障區(qū)停電負荷的供電，尋找最優(yōu)的恢復供電路徑，然后根據(jù)該路徑進行恢復供電操作，其中，對于最優(yōu)恢復供電路徑的選擇標準可以是供電可靠、離電源點最近，操作時間最短等。通過上述最優(yōu)路徑可以產(chǎn)生相應的供電方案，根據(jù)潮流計算結果對供電方案中元件的負載進行可行性檢驗，檢驗運行該供電方案是是否為正常運行狀態(tài)，即不產(chǎn)生過載等運行狀態(tài)，若有過載等非正常運行狀態(tài)出現(xiàn)時，則需要對其進行調(diào)整，然后再進行檢驗，直至調(diào)整至正常運行狀態(tài)，獲得供電方案后，通過自動或手動操作來恢復非故障停電區(qū)域的 {共 O下面結合附圖對本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法的一個應用實例來進行闡述。如圖3所示，假設配電網(wǎng)線路的節(jié)點N2發(fā)生故障，根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路為在節(jié)點N2后的區(qū)段，通過地理信息系統(tǒng)將節(jié)點N2后的區(qū)段在地理圖形界面上進行顯示，按節(jié)點N2在配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的位置往線路的上游和下游搜索與其直接相連的斷路器，得到斷路器QF2、QF3、QF8，將上述斷路器斷開，即可達到隔離故障線路的目的，在地理圖形界面上顯示上述被隔離的故障區(qū)域。如圖4所示，在隔離故障線路的過程中，假設斷路器QF2拒動，則根據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲和斷路器的上下游層次關系，往其上游搜索，可以找到拒動斷路器QF2的上游斷路器QFl和同級斷路器QF6，斷開QFl和QF6即可達到隔離故障線路的目的，則此時被隔離的故障區(qū)域為QF1、QF6和QF3、QF8之間的區(qū)域，在地理圖形界面上顯示上述被隔離的故障區(qū)域。如圖5所示，如果是斷路器QF3拒動，則往其下游搜索，可以找到斷路器QF4、QF5、 QF11，斷開斷路器QF4、QF5、QFll即可達到隔離故障線路的目的，此時被隔離的故障區(qū)域為 QF2、QF8和QF4、QF5、QF11之間的區(qū)域，在地理圖形界面上顯示上述被隔離的故障區(qū)域。在隔離故障線路后，進一步分析故障區(qū)段縮小故障線路節(jié)點N2后的故障區(qū)段范圍，對非故障區(qū)域進行搜索尋找出最優(yōu)恢復供電路徑，根據(jù)該最優(yōu)恢復供電路徑形成供電方案，并根據(jù)潮流計算對所述供電方案中元件的負載進行檢驗，選取檢驗結果為正常運行狀態(tài)的供電方案進行恢復供電。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)作詳細描述。如圖6所示，本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，包括 信息采集單元，用于采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息； 信息中繼單元，用于匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報； 故障定位單元，根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路； 故障顯示單元，用于通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路。在一實施例中，如圖7所示，所述故障定位單元包括矩陣生成模塊、矩陣運算模塊以及判斷模塊，其工作原理是
矩陣生成模塊根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲結構劃分不同的區(qū)域，并將其生成網(wǎng)絡描述矩陣，根據(jù)所述上報的故障信息生成配電網(wǎng)的故障信息矩陣；矩陣運算模塊將所述網(wǎng)絡描述矩陣及故障信息矩陣進行矩陣運算得到故障判定矩陣；判斷模塊根據(jù)預設的故障線路定位判據(jù)從所述故障判定矩陣中判斷出故障線路。所述故障顯示單元包括信息對應模塊和結合顯示模塊，其工作原理是 信息對應模塊通過地理信息系統(tǒng)將可視化軟件的圖元對象的屬性與配電網(wǎng)線路的描
述信息進行一一對應；結合顯示模塊將所述故障線路的線路對應的圖元對象在地理圖形界面上進行顯示。進一步地，本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)還包括故障線路隔離單元，該單元用于根據(jù)所述篩選出的故障線路，按其在配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的位置往線路的上游和下游搜索與其直接相連的斷路器，并將所述斷路器斷開。進一步地，本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)還包括恢復供電單元， 該單元用于根據(jù)非故障停電區(qū)域?qū)ふ页鲎顑?yōu)恢復供電路徑的供電方案，并根據(jù)潮流計算對所述供電方案中元件的負載進行檢驗，選取檢驗結果為正常運行狀態(tài)的供電方案進行恢復
{共 ο本發(fā)明的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控技術，與地理信息系統(tǒng)結合，實時在地圖上顯示臺區(qū)設備運行狀況，在發(fā)生故障后，根據(jù)故障信息做出故障定位判斷后顯示在地理圖形界面上高亮顯示故障線路，同時自動實現(xiàn)故障隔離、快速提供恢復供電方案，并將分析得出的故障定位信息以及恢復供電方案顯示在地圖上，給調(diào)度人員進行調(diào)度操作提供參考。以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟 采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息；匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報； 根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路； 通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，其特征在于，所述根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路的過程包括根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲結構劃分不同的區(qū)域，并將其生成網(wǎng)絡描述矩陣，根據(jù)所述上報的故障信息生成配電網(wǎng)的故障信息矩陣，將所述網(wǎng)絡描述矩陣及故障信息矩陣進行矩陣運算得到故障判定矩陣，根據(jù)預設的故障線路定位判據(jù)從所述故障判定矩陣中判斷出故障線路。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，其特征在于，所述通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路的過程包括通過地理信息系統(tǒng)將可視化軟件的圖元對象的屬性與配電網(wǎng)線路的描述信息進行一一對應，將所述故障線路的線路對應的圖元對象在地理圖形界面上進行顯示。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，其特征在于，還包括 根據(jù)所述篩選出的故障線路，按其在配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的位置往線路的上游和下游搜索與其直接相連的斷路器，并將所述斷路器斷開。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，其特征在于，還包括 根據(jù)非故障停電區(qū)域?qū)ふ页鲎顑?yōu)恢復供電路徑的供電方案，并根據(jù)潮流計算對所述供電方案中元件的負載進行檢驗，選取檢驗結果為正常運行狀態(tài)的供電方案進行恢復供電。
6.一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括 信息采集單元，用于采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息； 信息中繼單元，用于匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報； 故障定位單元，根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路； 故障顯示單元，用于通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述故障定位單元包括矩陣生成模塊，用于根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲結構劃分不同的區(qū)域，并將其生成網(wǎng)絡描述矩陣，根據(jù)所述上報的故障信息生成配電網(wǎng)的故障信息矩陣；矩陣運算模塊，用于將所述網(wǎng)絡描述矩陣及故障信息矩陣進行矩陣運算得到故障判定矩陣；判斷模塊，用于根據(jù)預設的故障線路定位判據(jù)從所述故障判定矩陣中判斷出故障線路。
8.根據(jù)權利要求6所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述故障顯示單元包括信息對應模塊，用于通過地理信息系統(tǒng)將可視化軟件的圖元對象的屬性與配電網(wǎng)線路的描述信息進行一一對應；結合顯示模塊，用于將所述故障線路的線路對應的圖元對象在地理圖形界面上進行顯示。
9.根據(jù)權利要求6所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括 故障線路隔離單元，用于根據(jù)所述篩選出的故障線路，按其在配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的位置往線路的上游和下游搜索與其直接相連的斷路器，并將所述斷路器斷開。
10.根據(jù)權利要求9所述的基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括恢復供電單元，用于根據(jù)非故障停電區(qū)域?qū)ふ页鲎顑?yōu)恢復供電路徑的供電方案，并根據(jù)潮流計算對所述供電方案中元件的負載進行檢驗，選取檢驗結果為正常運行狀態(tài)的供電方案進行恢復供電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控方法，包括以下步驟采集配電網(wǎng)的臺區(qū)監(jiān)控設備產(chǎn)生的故障信息；匯集所述故障信息，并將所匯集的故障信息進行上報；根據(jù)所述上報的故障信息以及配電網(wǎng)的拓撲結構篩選出故障線路；通過地理信息系統(tǒng)在地理圖形界面上顯示所述故障線路。本發(fā)明還提供一種基于GIS的智能臺區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過本發(fā)明的技術，實現(xiàn)了在臺區(qū)地理信息系統(tǒng)中實時顯示故障信息，并提高了臺區(qū)故障定位的速度和準確性，為調(diào)度員進行快速故障定位、故障隔離及故障恢復處理提供了參考，同時也提供了一種架設智能臺區(qū)的方式。
文檔編號G01R31/08GK102403798SQ20111033706
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
發(fā)明者劉曉蕾, 熊文鍇, 胡思平, 袁榮湘, 趙健榮, 鄧翔天, 鄭義, 黃凱榮 申請人:廣東電網(wǎng)公司江門供電局