一種配電網(wǎng)故障預(yù)警方法以及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，包括：監(jiān)控服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控終端；監(jiān)控終端包括：電網(wǎng)電壓檢測電路、電網(wǎng)電流檢測電路、視頻采集裝置、定位裝置、氣象數(shù)據(jù)采集裝置以及監(jiān)控終端處理器；監(jiān)控終端用于獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù)據(jù)，獲取節(jié)點?支路關(guān)聯(lián)表、母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表、節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣，讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、支路狀態(tài)信息，計算每個節(jié)點有功負荷功率以及其無功負荷功率，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將獲取的信息上傳至監(jiān)控主站；監(jiān)控服務(wù)器接收遠程監(jiān)控終端通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息實時顯示、存儲，當配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息超出預(yù)設(shè)的閾值時，發(fā)出故障報警，并將故障區(qū)段隔離。
【專利說明】
一種配電網(wǎng)故障預(yù)警方法以及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及配電領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)故障預(yù)警方法以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，具有地域分布廣、電網(wǎng)規(guī)模大、設(shè)備種類多、網(wǎng)絡(luò)連 接多樣、運行方式多變等鮮明特點。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)和用電需求的增長，配電網(wǎng)一直在不斷 地改造和擴建，其規(guī)模也不斷擴大，國網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)縣級以上配電網(wǎng)的規(guī)模都已達 到百條饋線以上，一些中、大型城市的中壓饋線已達到或超過千條。
[0003] 這樣在國民經(jīng)濟發(fā)展的促進下，出現(xiàn)了拉閘限電現(xiàn)象；負荷的構(gòu)成比例發(fā)生變化， 居民、商業(yè)用電明顯增加，使有些線路和變壓器負荷加大，甚至因超負荷而造成局部停電； 因電力系統(tǒng)自身的缺陷造成的局部故障擴大，出現(xiàn)大面積長時間停電事故的現(xiàn)象；由于無 功電源配置和調(diào)節(jié)手段不適應(yīng)負荷發(fā)展，電網(wǎng)電壓水平不能滿足電能質(zhì)量要求，造成電氣 設(shè)備損壞甚至出現(xiàn)電壓崩潰造成的停電事故;在配電網(wǎng)的運行中存在網(wǎng)損過高的問題等 等。如今如何提高電力系統(tǒng)可靠性，對配電網(wǎng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，保證電氣設(shè)備穩(wěn)定運 行是當下需要研究發(fā)展的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種配電網(wǎng)故障預(yù)警 方法，包括：
[0005] 步驟一:獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù)據(jù)，形成 節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表，對節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表進行初始化；
[0006] 步驟二:讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、支路狀態(tài)信息，由節(jié)點-支路組合形成母線，并把 每個母線包含的節(jié)點號放到母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表，把每個母線的在的起始節(jié)點和終止節(jié)點記錄 在母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表中；
[0007] 步驟三:根據(jù)投退狀態(tài)，將母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)表組合形成網(wǎng)絡(luò)連接 關(guān)系的節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣；
[0008] 步驟四：讀取每個節(jié)點注入的有功負荷功率以及其無功負荷功率，構(gòu)建下式所示 的潮流模型，初始化迭代過程中的有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)置根節(jié)點電壓，迭代次數(shù)k = 0;:
[0009]
[0010]
[0011] PRi.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的有功注入功率;Pu.t表示第i個節(jié)點在第t個時 段的有功消耗功率;QRl.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的無功注入功率;Q Ll.t表示電力系統(tǒng)的 第i個節(jié)點在第t個時段的無功消耗功率;V1.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的電壓幅值;V j,t 表示電力系統(tǒng)的第j個節(jié)點在第t個時段的電壓幅值;Glj表示的第i個節(jié)點和第j個節(jié)點之間 的線路的電導(dǎo),B 1謙示第i個節(jié)點和第j個節(jié)點之間的線路的電導(dǎo)；Θμ表示第i個節(jié)點和第 j個節(jié)點在第t個時段的電壓相角差；
[0012] 步驟五:從整個配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的末端節(jié)點往前一節(jié)點計算各支路對配電網(wǎng)的潮流功 率分布：
[0013]
[0014]
[0015] PGi表示發(fā)電機初始有功功率向量，Pd 分別表示節(jié)點i上的負荷初始有功功率 和無功功率，PCls、P Lls、QLls;分別表示節(jié)點i上的發(fā)電機和負荷的功率增長方向， γι是節(jié)點i 上的發(fā)電機網(wǎng)損分配因子；
[0016] 步驟六:從網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點出發(fā)，由根節(jié)點向末端節(jié)點，利用下述公式計算配電網(wǎng)的 電壓分布：
[0017]
[0018] 步驟七:判斷相鄰兩次迭代電壓差幅值的最大值max| Δ Vl是否小于給定的收斂數(shù) 值;如果滿足收斂條件，則停止計算;反之則配電網(wǎng)失穩(wěn)。
[0019] 優(yōu)選地，步驟三包括：
[0020] 根據(jù)各種電氣設(shè)備的連接情況初始化開關(guān)，并確定開關(guān)的所屬類型，所屬類型包 括屬于總母線開關(guān)或?qū)儆谶B接支路的開關(guān)；
[0021] 獲取節(jié)點-支路的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，初始化節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表；
[0022] 把節(jié)點-開關(guān)生成關(guān)聯(lián)表和節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表按首字節(jié)進行排序；
[0023] 對全網(wǎng)拓撲分析，初始化母線-節(jié)點關(guān)聯(lián)表和節(jié)點-開關(guān)關(guān)聯(lián)表；
[0024] 獲取全網(wǎng)開關(guān)變位信息獲取變位開關(guān)的類型，根據(jù)開關(guān)變位情況進行拓撲分析。
[0025] 優(yōu)選地，當不滿足收斂條件，配電網(wǎng)失穩(wěn)時，通過下述公式分析配電網(wǎng)中故障節(jié)點
[0026]
[0027] 式中：yijn為影啊因索；Oijn為影啊因索的權(quán)里因于；α和β為權(quán)里糸數(shù)，α和β介于〇 至1之間。
[0028] 優(yōu)選地，通過公式(7)得到分析故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)的影響；
[0029]
[0030] 式中：Ei j為節(jié)點元件i故障后引起節(jié)點元件j的功率變化;Xj為節(jié)點元件j的電抗 值;N為節(jié)點元件數(shù)，α為元件節(jié)點元件j過負荷權(quán)重，β為節(jié)點元件j電壓越限權(quán)重；
[0031] 由式(7)可知，T越大，表明該元件故障對電網(wǎng)運行的影響程度越大，隨著電網(wǎng)受到 擾動后運行狀態(tài)變化，循環(huán)計算各元件的風險并由大至小排序，對能引起電網(wǎng)風險傳播較 大的元件進行預(yù)防與控制，而對不能引起風險傳播的元件不考慮。
[0032] 優(yōu)選地，故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)負荷的損失率為：
[0033]
[0034] rq1為第i個被切除節(jié)點的等級因子;P為系統(tǒng)第j個節(jié)點的等級因子，等級因子的 確定根據(jù)用戶的具體情況設(shè)定。
[0035] -種配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，包括:監(jiān)控服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控終端；
[0036] 監(jiān)控終端用于獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù) 據(jù)，獲取節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表、母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表、節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣，讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、 支路狀態(tài)信息，計算每個節(jié)點有功負荷功率以及其無功負荷功率，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將獲取 的信息上傳至監(jiān)控主站；
[0037] 監(jiān)控終端包括:電網(wǎng)電壓檢測電路、電網(wǎng)電流檢測電路、視頻采集裝置、定位裝置、 氣象數(shù)據(jù)采集裝置以及監(jiān)控終端處理器;所述監(jiān)控終端處理器包括監(jiān)控箱以及位于所述監(jiān) 控箱內(nèi)部的信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集器、供電電源接口、無線通信電路和聲 光報警器;所述電網(wǎng)電壓檢測電路和所述電網(wǎng)電流檢測電路均連接到所述信號調(diào)理電路的 輸入端，所述信號調(diào)理電路的輸出端通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接到所述數(shù)據(jù)采集器的輸入 端;所述數(shù)據(jù)采集器還分別與所述定位裝置、所述氣象數(shù)據(jù)采集裝置、所述供電電源接口、 所述無線通信電路和所述聲光報警器電連接；
[0038] 監(jiān)控服務(wù)器用于接收遠程監(jiān)控終端通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對配電網(wǎng)的 數(shù)據(jù)信息實時顯示、存儲，當配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息超出預(yù)設(shè)的閾值時，發(fā)出故障報警，并將故 障區(qū)段隔離。
[0039] 優(yōu)選地，監(jiān)控服務(wù)器還用于獲取每個節(jié)點注入的有功負荷功率以及其無功負荷功 率，構(gòu)建潮流模型判斷配電網(wǎng)工作狀態(tài)；當配電網(wǎng)失穩(wěn)時，監(jiān)控服務(wù)器分析配電網(wǎng)中故障節(jié) 點，分析故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)的影響，并計算故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng) 負荷的損失率。
[0040] 優(yōu)選地，所述通信網(wǎng)絡(luò)采用GSM、WCDMA、CDMA或GPRS網(wǎng)絡(luò)；
[0041 ]所述監(jiān)控服務(wù)器包括:校時命令模塊、時間設(shè)定模塊；
[0042] 所述校時命令模塊用于按照預(yù)設(shè)的時間向監(jiān)控終端處理器自動發(fā)送校時命令，讓 現(xiàn)場的每個監(jiān)控終端處理器的時間保持一致;監(jiān)控服務(wù)器采用定時召喚的應(yīng)答方式對監(jiān)控 終端進行實時傳輸；
[0043] 所述時間設(shè)定模塊用于設(shè)定、修改傳輸設(shè)定時間。
[0044] 優(yōu)選地，所述監(jiān)控服務(wù)器包括:數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0045] 數(shù)據(jù)存儲模塊用于儲存數(shù)據(jù)，按照不同的節(jié)點編號建立數(shù)據(jù)庫，按照一定的時間 間隔存儲模擬量和狀態(tài)量。
[0046] 優(yōu)選地，電網(wǎng)電壓檢測電路為電網(wǎng)電壓零點檢測電路；電網(wǎng)電流檢測電路為電流 互感器;所述視頻采集裝置為高清攝像頭;所述定位裝置為GPS定位器或北斗衛(wèi)星定位器；
[0047] 所述氣象數(shù)據(jù)采集裝置包括風速采集傳感器、風向采集傳感器、溫度采集傳感器、 濕度采集傳感器、大氣壓力采集傳感器、太陽輻射采集傳感器、雨量采集傳感器和能見度采 集傳感器中的一種或幾種。
[0048]從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0049] 本方法基于潮流追蹤的電網(wǎng)故障預(yù)防控制策略，根據(jù)潮流追蹤結(jié)果調(diào)整負荷，改 善系統(tǒng)潮流分布，防止配電網(wǎng)事故發(fā)生。保證計算收斂，避免了潮流計算中需要進行水平校 正和垂直校正的試探。
[0050] 而且本方法考慮到配電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行多重分析，縮小數(shù)據(jù) 查找的范圍，加快了系統(tǒng)的運行時間，保證配電網(wǎng)故障的查找，提高配電網(wǎng)的預(yù)警能力。
[0051] 全面對監(jiān)測點的電網(wǎng)情況進行全面監(jiān)控，獲得多種監(jiān)測數(shù)據(jù);在保證配電系統(tǒng)正 常工作減少了工作人員的工作量。
【附圖說明】
[0052] 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單 地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0053]圖1為配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0054]為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將運用具體的 實施例及附圖，對本發(fā)明保護的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒緦＠械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利保護的范 圍。
[0055] 本實施例提供一種配電網(wǎng)故障預(yù)警方法，包括：
[0056] 步驟一:獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù)據(jù)，形成 節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表，對節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表進行初始化；
[0057] 步驟二:讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、支路狀態(tài)信息，由節(jié)點-支路組合形成母線，并把 每個母線包含的節(jié)點號放到母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表，把每個母線的在的起始節(jié)點和終止節(jié)點記錄 在母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表中；
[0058]步驟三:根據(jù)投退狀態(tài)，將母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)表組合形成網(wǎng)絡(luò)連接 關(guān)系的節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣；
[0059] 完成以上步驟以后得到配網(wǎng)的基本拓撲信息，并且保存到數(shù)據(jù)庫中，作為以后拓 撲分析的基礎(chǔ)。
[0060] 步驟四：讀取每個節(jié)點注入的有功負荷功率以及其無功負荷功率，構(gòu)建下式所示 的潮流模型，初始化迭代過程中的有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)置根節(jié)點電壓，迭代次數(shù)k = 0;
[0061]
[0062]
[0063] PRi.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的有功注入功率;PLi. t表示第i個節(jié)點在第t個時 段的有功消耗功率;QRl.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的無功注入功率;Q Ll.t表示電力系統(tǒng)的 第i個節(jié)點在第t個時段的無功消耗功率;V1.*表示第i個節(jié)點在第t個時段的電壓幅值;Vy 表示電力系統(tǒng)的第j個節(jié)點在第t個時段的電壓幅值;Gy表示的第i個節(jié)點和第j個節(jié)點之間 的線路的電導(dǎo),B1謙示第i個節(jié)點和第j個節(jié)點之間的線路的電導(dǎo)；表示第i個節(jié)點和第 j個節(jié)點在第t個時段的電壓相角差；
[0064] 步驟五:從整個配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的末端節(jié)點往前一節(jié)點計算各支路對配電網(wǎng)的潮流功 率分布：
[0065] (3；!為節(jié)點注入的有功功率；
[0066] 點注入的無功功率；
[0067] PGi表示發(fā)電機初始有功功率向量，Pd、Qd分別表示節(jié)點i上的負荷初始有功功率 和無功功率，pCls、pLls、QLl s;分別表示節(jié)點i上的發(fā)電機和負荷的功率增長方向，γι是節(jié)點i 上的發(fā)電機網(wǎng)損分配因子；
[0068] 步驟六:從網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點出發(fā)，由根節(jié)點向末端節(jié)點，利用下述公式計算配電網(wǎng)的 電壓分布·
[0069]
[0070] 步驟七:判斷相鄰兩次迭代電壓差幅值的最大值max I Δ V I是否小于給定的收斂數(shù) 值;如果滿足收斂條件，則停止計算;反之則配電網(wǎng)失穩(wěn)。
[0071] 收斂數(shù)值根據(jù)配電網(wǎng)的實際運行指標，現(xiàn)場實際情況，具體設(shè)定，這里不做限定。
[0072] 步驟三包括：
[0073] 根據(jù)各種電氣設(shè)備的連接情況初始化開關(guān)，并確定開關(guān)的所屬類型，所屬類型包 括屬于總母線開關(guān)或?qū)儆谶B接支路的開關(guān)；
[0074] 獲取節(jié)點-支路的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，初始化節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表；
[0075]把節(jié)點-開關(guān)生成關(guān)聯(lián)表和節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表按首字節(jié)進行排序；
[0076] 對全網(wǎng)拓撲分析，初始化母線-節(jié)點關(guān)聯(lián)表和節(jié)點-開關(guān)關(guān)聯(lián)表；
[0077] 獲取全網(wǎng)開關(guān)變位信息獲取變位開關(guān)的類型，根據(jù)開關(guān)變位情況進行拓撲分析。
[0078] 由于以上過程要進行全網(wǎng)的拓撲分析，而且在拓撲的過程中會進行記錄的排序操 作，所以這個過程可能會持續(xù)一定的時間，但是以后的拓撲分析就可以基于本次全網(wǎng)拓撲 分析的數(shù)據(jù)，跟蹤開關(guān)的變位情況，進行局部的拓撲分析，在基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上進行修改， 這樣就極大的加快程序的運行速度。
[0079] 本實施例中，當不滿足收斂條件，配電網(wǎng)失穩(wěn)時，通過下述公式分析配電網(wǎng)中故障 節(jié)點
[0080]
[0081] 式中：yijn為影響因素；COijn為影響因素的權(quán)重因子;α和β為權(quán)重系數(shù)，α和β介于〇 至1之間。
[0082] 根據(jù)各個節(jié)點的故障概率可以得到配電網(wǎng)中，發(fā)生故障的元件，起到給故障排除 和故障處理提供有效的幫助。
[0083] 而且在公式六中，運用各個節(jié)點的有功注入功率，無功注入功率可以充分體現(xiàn)配 電網(wǎng)中各個節(jié)點的故障概率。
[0084] 本實施例中，誦討公式（7)得到分析故曈節(jié)點元件出現(xiàn)故曈后對電網(wǎng)的影響；
[0085]
[0086] 式中：Ei j為節(jié)點元件i故障后引起節(jié)點元件j的功率變化;Xj為節(jié)點元件j的電抗 值;N為節(jié)點元件數(shù)，α為元件節(jié)點元件j過負荷權(quán)重，β為節(jié)點元件j電壓越限權(quán)重；
[0087] 由式(7)可知，T越大，表明該元件故障對電網(wǎng)運行的影響程度越大，隨著電網(wǎng)受到 擾動后運行狀態(tài)變化，循環(huán)計算各元件的風險并由大至小排序，對能引起電網(wǎng)風險傳播較 大的元件進行預(yù)防與控制，而對不能引起風險傳播的元件不考慮。
[0088] 本實施例中，故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)負荷的損失率為：
[0089]
[0090] rq1為第i個被切除節(jié)點的等級因子;P為系統(tǒng)第j個節(jié)點的等級因子。
[0091] 本發(fā)明還提供一種配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，如圖1所示，包括:監(jiān)控服務(wù)器1、通信網(wǎng) 絡(luò)、監(jiān)控終端2;
[0092] 監(jiān)控終端2用于獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù) 據(jù)，獲取節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表、母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表、節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣，讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、 支路狀態(tài)信息，計算每個節(jié)點有功負荷功率以及其無功負荷功率，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將獲取 的信息上傳至監(jiān)控主站；
[0093] 監(jiān)控終端2包括：電網(wǎng)電壓檢測電路、電網(wǎng)電流檢測電路、視頻采集裝置、定位裝 置、氣象數(shù)據(jù)采集裝置以及監(jiān)控終端處理器;所述監(jiān)控終端處理器包括監(jiān)控箱以及位于所 述監(jiān)控箱內(nèi)部的信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集器、供電電源接口、無線通信電路 和聲光報警器;所述電網(wǎng)電壓檢測電路和所述電網(wǎng)電流檢測電路均連接到所述信號調(diào)理電 路的輸入端，所述信號調(diào)理電路的輸出端通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接到所述數(shù)據(jù)采集器的 輸入端;所述數(shù)據(jù)采集器還分別與所述定位裝置、所述氣象數(shù)據(jù)采集裝置、所述供電電源接 口、所述無線通信電路和所述聲光報警器電連接；
[0094] 監(jiān)控服務(wù)器1用于接收遠程監(jiān)控終端通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對配電網(wǎng) 的數(shù)據(jù)信息實時顯示、存儲，當配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息超出預(yù)設(shè)的閾值時，發(fā)出故障報警，并將 故障區(qū)段隔離。
[0095] 本實施例中，監(jiān)控服務(wù)器1還用于獲取每個節(jié)點注入的有功負荷功率以及其無功 負荷功率，構(gòu)建潮流模型判斷配電網(wǎng)工作狀態(tài)；當配電網(wǎng)失穩(wěn)時，監(jiān)控服務(wù)器分析配電網(wǎng)中 故障節(jié)點，分析故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)的影響，并計算故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后 對電網(wǎng)負荷的損失率。
[0096] 本實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)采用GSM、WCDMA、CDMA或GPRS網(wǎng)絡(luò)；
[0097] 監(jiān)控服務(wù)器1包括:校時命令模塊、時間設(shè)定模塊;校時命令模塊用于按照預(yù)設(shè)的 時間向監(jiān)控終端處理器自動發(fā)送校時命令，讓現(xiàn)場的每個監(jiān)控終端處理器的時間保持一 致;監(jiān)控服務(wù)器采用定時召喚的應(yīng)答方式對監(jiān)控終端進行實時傳輸;時間設(shè)定模塊用于設(shè) 定、修改傳輸設(shè)定時間。
[0098] 本實施例中，所述監(jiān)控服務(wù)器1包括:數(shù)據(jù)存儲模塊;數(shù)據(jù)存儲模塊用于儲存數(shù)據(jù)， 按照不同的節(jié)點編號建立數(shù)據(jù)庫，按照一定的時間間隔存儲模擬量和狀態(tài)量。
[0099] 本實施例中，電網(wǎng)電壓檢測電路為電網(wǎng)電壓零點檢測電路；電網(wǎng)電流檢測電路為 電流互感器;所述視頻采集裝置為高清攝像頭;所述定位裝置為GPS定位器或北斗衛(wèi)星定位 器；
[0100] 所述氣象數(shù)據(jù)采集裝置包括風速采集傳感器、風向采集傳感器、溫度采集傳感器、 濕度采集傳感器、大氣壓力采集傳感器、太陽輻射采集傳感器、雨量采集傳感器和能見度采 集傳感器中的一種或幾種。
[0101]系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式實現(xiàn)基于TCP協(xié)議的可靠的數(shù)據(jù) 傳輸，該方案具有很強的可靠性、實時性。
[0102] 監(jiān)控服務(wù)器1中包含了對GPRS的二次開發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)了通過Internet網(wǎng)絡(luò)的GPRS無 線數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)控服務(wù)器1采用基于MFC的程序設(shè)計，由通信組態(tài)、繪圖、事件記錄管理和數(shù) 據(jù)庫管理系統(tǒng)等組成，實現(xiàn)了除接收測量的電壓、電流等電網(wǎng)參數(shù)并對其實時顯示、存儲和 管理以外，遇到電網(wǎng)故障時具有故障自動判斷，故障報警、故障區(qū)段隔離以及故障后網(wǎng)絡(luò)重 構(gòu)的綜合電網(wǎng)管理功能。
[0103] 監(jiān)控服務(wù)器1與監(jiān)控終端2的通信方式采用一主多從、循環(huán)查詢的方式。
[0104]監(jiān)控服務(wù)器1需要處理的數(shù)據(jù)非常多，整個數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送都是定時召喚的應(yīng) 答通信方式，應(yīng)答方式是主站向某個從站發(fā)出命令，然后等待從站的應(yīng)答;從站接到主站命 令后，執(zhí)行命令，并將執(zhí)行結(jié)果返回給主站作為應(yīng)答，然后等待下一個命令，數(shù)據(jù)命令主要 包括校時命令、遙信數(shù)據(jù)、保護/告警定值及時限數(shù)據(jù)報文。對每種數(shù)據(jù)信息都需要單獨考 慮，這樣可以節(jié)省數(shù)據(jù)通信流量，使整個系統(tǒng)達到最好的運行效果。
[0105] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參考即可。
[0106] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種配電網(wǎng)故障預(yù)警方法，其特征在于，包括： 步驟一：獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù)據(jù)，形成節(jié) 點-支路關(guān)聯(lián)表，對節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表進行初始化； 步驟二:讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、支路狀態(tài)信息，由節(jié)點-支路組合形成母線，并把每個 母線包含的節(jié)點號放到母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表，把每個母線的在的起始節(jié)點和終止節(jié)點記錄在母 線節(jié)點關(guān)聯(lián)表中； 步驟Ξ:根據(jù)投退狀態(tài)，將母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)表組合形成網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系 的節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣； 步驟四：讀取每個節(jié)點注入的有功負荷功率W及其無功負荷功率，構(gòu)建下式所示的潮 流模型，初始化迭代過程中的有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)置根節(jié)點電壓，迭代次數(shù)k=0;:PRi.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的有功注入功率;PLi.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的 有功消耗功率;QRi.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的無功注入功率;QLi.t表示電力系統(tǒng)的第i 個節(jié)點在第t個時段的無功消耗功率;Vi.t表示第i個節(jié)點在第t個時段的電壓幅值;表示 電力系統(tǒng)的第j個節(jié)點在第t個時段的電壓幅值;Gu表示的第i個節(jié)點和第j個節(jié)點之間的線 路的電導(dǎo)，Βυ表示第i個節(jié)點和第j個節(jié)點之間的線路的電導(dǎo)；表示第i個節(jié)點和第j個 節(jié)點在第t個時段的電壓相角差； 步驟五:從整個配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的末端節(jié)點往前一節(jié)點計算各支路對配電網(wǎng)的潮流功率分 布：口〇1表示發(fā)電機初始有功功率向量，？^*\化1*^分別表示節(jié)點1上的負荷初始有功功率和無 功功率，Pgi\PliS、QliS;分別表示節(jié)點i上的發(fā)電機和負荷的功率增長方向，丫 1是節(jié)點i上的 發(fā)電機網(wǎng)損分配因子； 步驟六:從網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點出發(fā)，由根節(jié)點向末端節(jié)點，利用下述公式計算配電網(wǎng)的電壓 分布：步驟屯:判斷相鄰兩次迭代電壓差幅值的最大值maxi Δ VI是否小于給定的收斂數(shù)值； 如果滿足收斂條件，則停止計算;反之則配電網(wǎng)失穩(wěn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警方法，其特征在于， 步驟Ξ包括： 根據(jù)各種電氣設(shè)備的連接情況初始化開關(guān)，并確定開關(guān)的所屬類型，所屬類型包括屬 于總母線開關(guān)或?qū)儆谶B接支路的開關(guān)； 獲取節(jié)點-支路的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，初始化節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表； 把節(jié)點-開關(guān)生成關(guān)聯(lián)表和節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表按首字節(jié)進行排序； 對全網(wǎng)拓撲分析，初始化母線-節(jié)點關(guān)聯(lián)表和節(jié)點-開關(guān)關(guān)聯(lián)表； 獲取全網(wǎng)開關(guān)變位信息獲取變位開關(guān)的類型，根據(jù)開關(guān)變位情況進行拓撲分析。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警方法，其特征在于， 當不滿足收斂條件，配電網(wǎng)失穩(wěn)時，通過下述公式分析配電網(wǎng)中故障節(jié)點式中：yi化為影響因素；ωυη為影響因素的權(quán)重因子;α和β為權(quán)重系數(shù)，α和β介于0至1之 間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警方法，其特征在于， 通過公式(7)得到分析故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)的影響；式中：El功節(jié)點元件i故障后引起節(jié)點元件j的功率變化;X功節(jié)點元件j的電抗值;Ν為 節(jié)點元件數(shù)，α為元件節(jié)點元件j過負荷權(quán)重，β為節(jié)點元件j電壓越限權(quán)重； 由式(7)可知，T越大，表明該元件故障對電網(wǎng)運行的影響程度越大，隨著電網(wǎng)受到擾動 后運行狀態(tài)變化，循環(huán)計算各元件的風險并由大至小排序，對能引起電網(wǎng)風險傳播較大的 元件進行預(yù)防與控制，而對不能引起風險傳播的元件不考慮。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警方法，其特征在于， 故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)負荷的損失率為：。1為第1個被切除節(jié)點的等級因子^^為系統(tǒng)第^'個節(jié)點的等級因子，等級因子的確定 根據(jù)用戶的具體情況設(shè)定。6. -種配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括:監(jiān)控服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控終端； 監(jiān)控終端包括：電網(wǎng)電壓檢測電路、電網(wǎng)電流檢測電路、視頻采集裝置、定位裝置、氣象 數(shù)據(jù)采集裝置W及監(jiān)控終端處理器;所述監(jiān)控終端處理器包括監(jiān)控箱W及位于所述監(jiān)控箱 內(nèi)部的信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集器、供電電源接口、無線通信電路和聲光報 警器;所述電網(wǎng)電壓檢測電路和所述電網(wǎng)電流檢測電路均連接到所述信號調(diào)理電路的輸入 端，所述信號調(diào)理電路的輸出端通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接到所述數(shù)據(jù)采集器的輸入端； 所述數(shù)據(jù)采集器還分別與所述定位裝置、所述氣象數(shù)據(jù)采集裝置、所述供電電源接口、所述 無線通信電路和所述聲光報警器電連接； 監(jiān)控終端用于獲取配電線路、變壓器、開關(guān)斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電抗器數(shù)據(jù)，獲 取節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)表、母線節(jié)點關(guān)聯(lián)表、節(jié)點、支路關(guān)聯(lián)矩陣，讀取配電線路開關(guān)狀態(tài)、支路 狀態(tài)信息，計算每個節(jié)點有功負荷功率W及其無功負荷功率，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將獲取的信 息上傳至監(jiān)控主站； 監(jiān)控服務(wù)器用于接收遠程監(jiān)控終端通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對配電網(wǎng)的數(shù)據(jù) 信息實時顯示、存儲，當配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息超出預(yù)設(shè)的闊值時，發(fā)出故障報警，并將故障區(qū) 段隔離。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 監(jiān)控服務(wù)器還用于獲取每個節(jié)點注入的有功負荷功率W及其無功負荷功率，構(gòu)建潮流 模型判斷配電網(wǎng)工作狀態(tài)；當配電網(wǎng)失穩(wěn)時，監(jiān)控服務(wù)器分析配電網(wǎng)中故障節(jié)點，分析故障 節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)的影響，并計算故障節(jié)點元件出現(xiàn)故障后對電網(wǎng)負荷的損失 率。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述通信網(wǎng)絡(luò)采用GSM、WCDMA、CDMA或GPRS網(wǎng)絡(luò)； 所述監(jiān)控服務(wù)器包括:校時命令模塊、時間設(shè)定模塊； 所述校時命令模塊用于按照預(yù)設(shè)的時間向監(jiān)控終端處理器自動發(fā)送校時命令，讓現(xiàn)場 的每個監(jiān)控終端處理器的時間保持一致;監(jiān)控服務(wù)器采用定時召喚的應(yīng)答方式對監(jiān)控終端 進行實時傳輸； 所述時間設(shè)定模塊用于設(shè)定、修改傳輸設(shè)定時間。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 所述監(jiān)控服務(wù)器包括:數(shù)據(jù)存儲模塊； 數(shù)據(jù)存儲模塊用于儲存數(shù)據(jù)，按照不同的節(jié)點編號建立數(shù)據(jù)庫，按照一定的時間間隔 存儲模擬量和狀態(tài)量。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于， 電網(wǎng)電壓檢測電路為電網(wǎng)電壓零點檢測電路；電網(wǎng)電流檢測電路為電流互感器;所述 視頻采集裝置為高清攝像頭;所述定位裝置為GI^定位器或北斗衛(wèi)星定位器； 所述氣象數(shù)據(jù)采集裝置包括風速采集傳感器、風向采集傳感器、溫度采集傳感器、濕度 采集傳感器、大氣壓力采集傳感器、太陽福射采集傳感器、雨量采集傳感器和能見度采集傳 感器中的一種或幾種。
【文檔編號】G01R31/08GK105842581SQ201610168169
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】張 杰, 王永東, 周立洋, 趙天珍, 張建, 于國興, 劉中魁, 王永會, 宋振山, 高成, 周毅, 劉振華
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司章丘市供電公司