一種基于時間軸的多重故障處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于時間軸的多重故障處理方法，其主要技術特點是：包括以下步驟：故障信號收集:將故障信號按故障報警時間順序添加到時間軸上；故障啟動：從時間軸上找到一個位于時間軸最左端并且沒有被定位過的故障信號，啟動一個故障；故障定位：采用樹形數(shù)據(jù)結構和深度優(yōu)先搜索的方法進行故障定位，并將故障放入故障列表；故障分組；故障隔離；故障恢復。本發(fā)明將故障信號及故障報警時間添加到時間軸上，并對時間軸上的故障信號進行故障定位、故障分組和故障恢復處理，有效地解決了現(xiàn)有技術存在的處理速度慢、浪費資源、準確性差等問題，提高了故障的處理速度和可靠性，保證了饋電自動化系統(tǒng)的正常運行。
【專利說明】一種基于時間軸的多重故障處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于饋電自動化【技術領域】，尤其是一種基于時間軸的多重故障處理方法?！颈尘凹夹g】
[0002]饋線自動化在正常狀態(tài)下，實時監(jiān)視饋線分段開關與聯(lián)絡開關的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，實現(xiàn)線路開關的遠方或就地合閘和分閘操作。在故障時獲得故障記錄，井能自動判別和隔離饋線故障區(qū)段，迅速對非故障區(qū)域恢復供電。其中故障定位、隔離和自動恢復對提高供電的可靠性和縮短非故障區(qū)的停電時間有重要意義，這也是饋電自動化的一項主要功能。饋線的故障定位、隔離和自動恢復供電是饋線自動化的ー個獨特功能，由斷路器、分段器所組成的系統(tǒng)，能在饋線發(fā)生永久性故障吋，自動對故障進行定位，通過開關設備的順序動作實現(xiàn)故障隔離；在環(huán)網(wǎng)運行或環(huán)網(wǎng)結構但開環(huán)運行的配電網(wǎng)中實現(xiàn)負荷轉(zhuǎn)供，恢復供電。在發(fā)生瞬時性故障時，通常因切斷故障電流后，故障自動消失，可以由斷路器自動重合而恢復對負荷的供電。
[0003]目前，饋線發(fā)生故障后的通常處理方式為:根據(jù)單ー故障信號(故障信號是指:故障發(fā)生后導致的開關事故跳閘、事故總動作、故障指示器短路或故障指示器接地，例如開關事故跳閘)觸發(fā)故障啟動，該方式在故障信號比較多；或者多重故障(多重故障是指在同一時間發(fā)生的多處故障)發(fā)生時，故障信號混雜在一起的時候，對故障信號的處理、分揀、歸類上會存在很多問題，容易出現(xiàn)同一個故障被判斷為多個故障，即便在故障處理后期再對故障進行合并也會浪費大量的寶貴計算時間和計算機資源。同吋，ー個故障發(fā)生后需要等待ー個固定的時間，然后再對這個時間內(nèi)的故障進行分組計算，這樣會延長故障處理時間，并且可能會導致分組不完全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種設計合理、處理速度快、準確性高的基于時間軸的多重故障處理方法。
[0005]本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種基于時間軸的多重故障處理方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:故障信號收集:將故障信號按故障報警時間順序添加到時間軸上；
[0008]步驟2:故障啟動:從時間軸上找到一個位于時間軸最左端并且沒有被定位過的故障信號，啟動ー個故障；
[0009]步驟3:故障定位:采用樹形數(shù)據(jù)結構和深度優(yōu)先搜索的方法進行故障定位，并將故障放入故障列表；
[0010]步驟4:故障分組:按照故障發(fā)生的時間循環(huán)掃描故障列表進行故障分組；
[0011]步驟5:故障隔離；
[0012]步驟6:故障恢復:以故障組為單位進行故障恢復。
[0013]而且，所述步驟2的具體處理步驟為:首先判斷是否有故障正在定位中，如果沒有，則在時間軸上找到ー個位于時間軸最左端并且沒有被定位過的故障信號，啟動ー個故障，并將該信號作為本故障的啟動信號，然后將時間軸上以該故障信號為錨點的前后一段時間的故障信號復制出來形成ー個故障信號集作為故障定位的依據(jù)；否則，等待故障定位完成再去啟動新的故障。
[0014]而且，所述步驟3的處理過程為:
[0015](1)以故障啟動信號所在設備為根結點，分別向設備兩端進行深度優(yōu)先搜索，根據(jù)設備的原有連接關系形成兩棵樹，樹結點為開關、故障指示器、負荷設備；
[0016](2)在ー棵樹上找到進線開關結點，并將該樹進行旋轉(zhuǎn)變形，變形后的樹根結點為進線開關，然后將另外一棵樹拼接到以進線開關為根結點的這棵樹上得到拼接樹；
[0017](3)將故障信號集中的所有信號在拼接樹上進行標記，在標記的過程中拋棄那些找不到對應樹結點的故障信號；
[0018](4)在拼接樹上找出所有末端故障信號結點；
[0019](5)計算所有末端結點到拼接樹根結點間的線形路徑；
[0020](6)在計算出的所有線形路徑中找出一條包含故障啟動信號的路徑作為故障路徑;
[0021](7)故障路徑一端為進線開關，另一端為緊挨著故障區(qū)域的直接上游設備，該故障被定位在設備下游；
[0022](8)將故障路徑上的所有故障信號在時間軸標記為已經(jīng)被故障定位過。
[0023]而且，所述步驟4故障分組的具體處理過程為:按故障發(fā)生時間從遠到近不停地循環(huán)掃描故障列表，發(fā)現(xiàn)ー個未被分組的故障，查詢時間軸上在這個故障收集故障信號的一段時間內(nèi)是否有其它未定位的故障，如果有，則等待該故障定位完成，當該故障定位完成后再查詢時間軸上該故障收集信號的一段時間內(nèi)是否仍有其它未定位的故障，若有則繼續(xù)等待，否則本次多重故障所有故障全部定位完成，然后對故障進行分組處理。
[0024]而且，所述步驟6故障恢復的具體處理過程為:
[0025](1)將故障組內(nèi)所有需要恢復的區(qū)域放入一個列表；
[0026]( 2 )對恢復列表進行循環(huán)掃描，每ー輪掃描都記錄該輪掃描到的所有可以恢復的區(qū)域以及恢復方案；
[0027](3)下一輪掃描時假設前面幾輪掃描到的所有可以恢復的區(qū)域已經(jīng)成功恢復，再在此基礎上計算恢復方案；
[0028](4)直到列表中沒有待恢復的區(qū)域或某一輪掃描沒有恢復任何區(qū)域時終止掃描；
[0029](5)最后可以得出整組故障的恢復方案開關操作。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0031 ] 本發(fā)明將故障信號及故障報警時間添加到時間軸上,并對時間軸上的故障信號進行故障定位、故障分組和故障恢復處理，有效地解決了現(xiàn)有技術存在的處理速度慢、浪費資源、準確性差等問題，提高了故障的處理速度和可靠性，保證了饋電自動化系統(tǒng)的正常運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明采用在時間軸上記錄故障信號和故障報警時間的示意圖；[0033]圖2是本發(fā)明實施例的故障恢復所使用的電纜線路模型示意圖；
[0034]圖3是樹形結構的樹1結構示意圖；
[0035]圖4是樹形結構的樹2結構示意圖；
[0036]圖5是樹形結構的樹3結構示意圖；
[0037]圖6是本發(fā)明故障分組的處理流程圖；
[0038]圖7是本發(fā)明實施例的故障恢復所使用的電纜線路模型示意圖。
【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖對本發(fā)明實施例做進ー步詳述。
[0040]一種基于時間軸的多重故障處理方法，包括以下步驟:
[0041]步驟1:故障信號收集并將故障信號按故障報警時間順序添加到時間軸上。
[0042]在饋線發(fā)生ー個故障發(fā)生后，所有與本故障相關的故障信號都會在t秒內(nèi)送達主站并產(chǎn)生報警信號，依據(jù)收到故障信號的報警時間將信號添加到時間軸上，這樣就可以準確記錄所有故障信號產(chǎn)生的時間和各個信號的時間間隔、先后順序等，收到ー個，添加一個，越往時間軸右端的故障信號發(fā)生的時間越晚，如圖1所示，圖中的時間軸上有1、2、3、4四個故障信號，通過這四個信號在時間軸上的位置可以隨時查詢這四個信號發(fā)生的準確時間以及各信號間的關系。
[0043]所謂的時間軸是指:依據(jù)時間順序，把一方面或多方面的事件串聯(lián)起來，形成相對完整的記錄體系。
[0044]步驟2:故障啟動
[0045]在本步驟中，首先判斷有沒有故障正在定位中，如果沒有則在時間軸上找到ー個位于時間軸最左端(即發(fā)生時間最早)并且沒有被定位過的故障信號，啟動ー個故障，并將該信號作為本故障的啟動信號，然后將時間軸上以該故障信號為錨點的前后t秒內(nèi)的故障信號復制出來形成ー個故障信號集作為故障定位的依據(jù)；否則等待故障定位完成再去啟動新的故障。
[0046]步驟3:故障定位
[0047]在本步驟中，為了最大程度地減小搜索遍歷的次數(shù)，提高程序運行的效率和定位速度，采用樹形數(shù)據(jù)結構和深度優(yōu)先搜索的方法進行故障定位。所謂的樹形數(shù)據(jù)結構是指:由η (η>=1)個有限結點組成ー個具有層次關系的集合；把它叫做“樹”是因為它看起來像ー棵倒掛的樹，也就是說它是根朝上，而葉朝下的。它具有以下的特點:每個結點有零個或多個子結點；沒有前驅(qū)的結點稱為根結點；每ー個非根結點有且只有一個父結點；除了根結點外，每個子結點可以分為m個不相交的子樹。所謂的深度優(yōu)先搜索屬于圖算法的ー種，英文縮寫為DFS即D印th First Search，其過程簡要來說是對每ー個可能的分支路徑深入到不能再深入為止，而且每個節(jié)點只能訪問一次。
[0048]具體定位過程如下:
[0049](1)以故障啟動信號所在設備為根結點，分別向設備兩端進行深度優(yōu)先搜索根據(jù)設備的原有連接關系形成兩棵樹(樹1、樹2)，樹結點為開關、故障指示器、負荷設備。
[0050](2)在樹1或樹2上找到進線開關結點，并將該樹進行旋轉(zhuǎn)變形，變形后的樹根結點為進線開關，然后將另外一棵樹拼接到以進線開關為根結點的這棵樹上，拼接后的樹為樹3。
[0051](3)將故障信號集中的所有信號在樹3上進行標記，在標記的過程中拋棄那些找不到對應樹結點的故障信號。
[0052](4)在樹3上找出所有末端故障信號結點，即該結點的孩子結點中不包含故障信號結點。
[0053](5)計算所有末端結點到樹3根結點間的線形路徑。
[0054](6)在計算出的所有線形路徑中找出一條包含故障啟動信號的路徑作為故障路徑。
[0055](7)故障路徑一端為進線開關，另一端為緊挨著故障區(qū)域的直接上游設備A，即故障被定位在設備A下游
[0056](8)將故障路徑上的所有故障信號在時間軸標記為已經(jīng)被故障定位過。故障定位成功后將該故障放入故障列表。
[0057]下面以圖2所示的電纜線路模型為例說明故障定位的方法:
[0058]假設故障啟動信號設備為圖2中的A2開關，該開關的ID為CSCCBA2,進線開關的ID為CSCCBS1，具體故障定位過程如下:
[0059](1)以CSCCBA2開關兩端點形成樹1 (如圖1所示)、樹2 (如圖2所示)；
[0060](2)可以看到進線開關CSCCBS1在樹2上，于是將樹2以CSCCBS1結點為根結點進行旋轉(zhuǎn)變形，變形后以CSCCBA2為接點與樹1進行合并得到樹3 (如圖3所示)；
[0061](3)假設樹3中帶有三角標識的結點CSCCBS1、CSCCBB2、CSCCBA2、CSCCBA3帶有故
障信號;
[0062](4) CSCCBB2、CSCCBA2 為末端結點；
[0063](5 )計算末端結點到樹3根結點CSCCBS1的線形路徑可以得出兩條路徑CSCCBB2-CSCCBA1-CSCCBS1 和 CSCCBA2-CSCCBA1-CSCCBS1 ；
[0064](6)路徑CSCCBA2-CSCCBA1-CSCCBS1中包含故障啟動信號CSCCBA2，即該路徑為故
障路徑；
[0065](7)故障路徑一端CSCCBS1為進線開關，故障定位在CSCCBA2下游；
[0066](8)在時間軸上將故障信號CSCCBA2、CSCCBA1、CSCCBS 1標記為已經(jīng)定位。
[0067]步驟4:故障分組
[0068]當短時間內(nèi)多個故障成堆發(fā)生或ー個接ー個發(fā)生時，這些故障的故障信號往往混雜在一起，本方案提供的基于時間軸的方式對掌握分組的時機、界定哪些故障是同時發(fā)生提供了ー套更加高效、簡潔的方式。具體方案如下:
[0069]如圖6所示，按故障發(fā)生時間從遠到近不停地循環(huán)掃描故障列表，發(fā)現(xiàn)ー個未被分組的故障(故障1)，查詢時間軸上在這個故障收集故障信號的t秒內(nèi)是否有其它未定位的故障，如果有，則等待該故障(故障2)定位完成，故障2定位完成后再查詢時間軸上故障2收集信號的t秒內(nèi)是否仍有其它未定位的故障，若有則繼續(xù)等待，否則本次多重故障(也可以把單個故障看作是只有ー個故障的多重故障)所有故障全部定位完成，然后對故障進行分組處理。
[0070]步驟5:故障隔離
[0071]故障隔離的作用斷開故障區(qū)域周圍的開關，將故障與其它區(qū)域隔離。故障分組采用通常的技術手段即可實現(xiàn)，在此不再詳述。
[0072]步驟6:故障恢復
[0073]故障隔離后在故障下游有些區(qū)域可以通過合閘聯(lián)絡開關來恢復供電，以故障組為單位計算這些區(qū)域的恢復供電方案。所謂故障組是指兩個故障所在電氣島僅通過ー個分閘的開關相連接，并且合該連接開關可以導致這兩個島合環(huán)運行的兩處故障定義成關聯(lián)故障，多個直接或間接關聯(lián)的故障組成ー組故障。
[0074]下面以如圖7所示的電纜線路模型為例對故障恢復方法進行說明:
[0075]圖中有兩個區(qū)域發(fā)生故障(故障1和故障2)紅色區(qū)域發(fā)生故障，所以需要分閘A2、A1將故障1進行隔離，分閘A10、All將故障2進行隔離，要恢復故障2隔離開關A10下游的供電只能通過合閘聯(lián)絡開關A9，但是因為A2、A3需要斷開，所以即使閉合A9，A10下游仍然無法恢復供電，根據(jù)分組原則，故障1和故障2通過開關A9相連，所以這兩個故障將被合并到同一個組，可以整體考慮恢復方案，算法詳細闡述如下:
[0076](1)將故障組內(nèi)所有需要恢復的區(qū)域放入ー個列表，例如上圖的A3下游、A10下游；
[0077](2)對恢復列表進行循環(huán)掃描，每ー輪掃描都記錄該輪掃描到的所有可以恢復的區(qū)域以及恢復方案，例如上述A3下游在第一輪掃描時計算出可以通過合閘A5來恢復；
[0078](3)下一輪掃描時假設前面幾輪掃描到的所有可以恢復的區(qū)域已經(jīng)成功恢復，再在此基礎上計算恢復方案，例如上圖中A10下游在第二輪掃描時假設A3下游已經(jīng)恢復供電，故合閘A9即可恢復供電；
[0079](4)直到列表中沒有待恢復的區(qū)域或某一輪掃描沒有恢復任何區(qū)域時終止掃描；
[0080](5)最后可以得出整組故障的恢復方案開關操作。例如上圖中可以通過依次合閘A5、A9完成故障恢復。
[0081]需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種基于時間軸的多重故障處理方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:故障信號收集:將故障信號按故障報警時間順序添加到時間軸上； 步驟2:故障啟動:從時間軸上找到一個位于時間軸最左端并且沒有被定位過的故障信號，啟動ー個故障； 步驟3:故障定位:采用樹形數(shù)據(jù)結構和深度優(yōu)先搜索的方法進行故障定位，并將故障放入故障列表； 步驟4:故障分組:按照故障發(fā)生的時間循環(huán)掃描故障列表進行故障分組； 步驟5:故障隔離； 步驟6:故障恢復:以故障組為單位進行故障恢復。
2.根據(jù)權利要求1所述ー種基于時間軸的多重故障處理方法，其特征在于:所述步驟2的具體處理步驟為:首先判斷是否有故障正在定位中，如果沒有，則在時間軸上找到ー個位于時間軸最左端并且沒有被定位過的故障信號，啟動ー個故障，并將該信號作為本故障的啟動信號，然后將 時間軸上以該故障信號為錨點的前后一段時間的故障信號復制出來形成ー個故障信號集作為故障定位的依據(jù)；否則，等待故障定位完成再去啟動新的故障。
3.根據(jù)權利要求1所述ー種基于時間軸的多重故障處理方法，其特征在于:所述步驟3的處理過程為: (1)以故障啟動信號所在設備為根結點，分別向設備兩端進行深度優(yōu)先搜索，根據(jù)設備的原有連接關系形成兩棵樹，樹結點為開關、故障指示器、負荷設備； (2)在ー棵樹上找到進線開關結點，并將該樹進行旋轉(zhuǎn)變形，變形后的樹根結點為進線開關，然后將另外一棵樹拼接到以進線開關為根結點的這棵樹上得到拼接樹； (3)將故障信號集中的所有信號在拼接樹上進行標記，在標記的過程中拋棄那些找不到對應樹結點的故障信號； (4)在拼接樹上找出所有末端故障信號結點； (5)計算所有末端結點到拼接樹根結點間的線形路徑； (6)在計算出的所有線形路徑中找出一條包含故障啟動信號的路徑作為故障路徑； (7)故障路徑一端為進線開關，另一端為緊挨著故障區(qū)域的直接上游設備，該故障被定位在設備下游； (8)將故障路徑上的所有故障信號在時間軸標記為已經(jīng)被故障定位過。
4.根據(jù)權利要求1所述ー種基于時間軸的多重故障處理方法，其特征在于:所述步驟4故障分組的具體處理過程為:按故障發(fā)生時間從遠到近不停地循環(huán)掃描故障列表，發(fā)現(xiàn)ー個未被分組的故障，查詢時間軸上在這個故障收集故障信號的一段時間內(nèi)是否有其它未定位的故障，如果有，則等待該故障定位完成，當該故障定位完成后再查詢時間軸上該故障收集信號的一段時間內(nèi)是否仍有其它未定位的故障，若有則繼續(xù)等待，否則本次多重故障所有故障全部定位完成，然后對故障進行分組處理。
5.根據(jù)權利要求1所述ー種基于時間軸的多重故障處理方法，其特征在于:所述步驟6故障恢復的具體處理過程為: (1)將故障組內(nèi)所有需要恢復的區(qū)域放入一個列表； (2)對恢復列表進行循環(huán)掃描，每ー輪掃描都記錄該輪掃描到的所有可以恢復的區(qū)域以及恢復方案；(3)下一輪掃描時假設前面幾輪掃描到的所有可以恢復的區(qū)域已經(jīng)成功恢復，再在此基礎上計算恢復方案； (4)直到列表中沒有待恢復的區(qū)域或某一輪掃描沒有恢復任何區(qū)域時終止掃描； (5)最后可以 得出整組故障的恢復方案開關操作。
【文檔編號】G06F19/00GK103457248SQ201310355087
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權日:2013年8月15日
【發(fā)明者】張建良 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司