一種配電系統中配電自動化設備的故障處理方法與流程
2023-05-18 01:12:46 3
本發明涉及電力領域，特別是涉及一種配電系統中配電自動化設備的故障處理方法。
背景技術：
配電自動化系統是一種可以使配電企業在遠方以實時方式監視、協調和操作配電設備的自動化系統；
配網自動化系統一般由下列部分組成：配電主站、配電子站、配網管理設備和通信網絡；
配網管理設備一般包括有饋線終端設備(Feeder Terminal Unit，FTU)，配電自動化終端（Distribution Terminal Unit ，DTU）和配電變壓器監測終端 (distribution Transformer supervisory Terminal Unit，TTU)等設備。
以饋線終端設備為例，饋線終端設備是安裝在配電室或饋線上的智能終端設備；饋線終端設備一般都具有遙控、遙信、遙測以及故障檢測功能，並且可以與配電自動化系統中的主站實現數據通信。主站中的伺服器根據饋線終端設備所採集的數據進行集中處理，可以生成檢測結果。
現有技術中，饋線終端設備採集並上傳配電自動化系統所屬的多迴路的線路電壓、線路電流、零序電流、設備狀態等運行及故障信息等監測數據，與位於主站中伺服器的後臺軟體構成配電網自動化系統。這樣，當某一迴路中的配電設備發生故障時，主站伺服器通過顯示器呈現監測結果，只有監控人員從顯示器看到該監測結果後才能得知故障情況；此時，需要該監控人員通知相應的運維人員，該運維人員根據該監測人員的通知內容找到故障設備，並進行故障維護。
發明人經過研究發現，現有技術中的故障維護方式，由於運維人員需要接收到主站中的監測人員的通知後進行相應維護，因此往往會由於檢測人員的通知不及時或是通知內容有誤而導致的影響配電網的維護效能。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是如何提高對於配電網的維護效能，具體的：
本發明實施例提供了一種配電系統中配電自動化設備的故障處理方法，包括步驟：
S11、以配電網內各配網管理設備為節點構建通訊網絡，通訊網絡內所述配網管理設備可以共享各所述配網管理設備所採集的監測數據；所述監測數據包括與其對應的配網管理設備的標識；
S12、根據電流的特性確定各所述配網管理設備在配電網中的上下遊關係；
S13、根據各配網管理設備監測數據的變化特性，以及各配網管理設備在配電網中的上下遊位置關係，生成故障報告；所述故障報告包括故障位置、故障範圍和故障類型中的一種及其任意組合；
S14、根據所述故障報告，構建屏蔽了故障設備和/或線路後的替代配電網結構；
S15、根據所述替代配電網結構計算所述配電自動化系統內各迴路和/或配電自動化終端的開關啟閉狀態的組合方式並生成相應的控制指令；
S16、根據控制指令控制相應的配電自動化終端的啟閉狀態。
優選的，在本發明實施例中，
所述配網管理設備包括有片上系統，所述片上系統包括與所述配網管理設備中各個實體的功能模塊的數據交互接口，以及，用於實現步驟S11至S16中所包括的方法步驟的應用軟體。
優選的，在本發明實施例中，所述根據所述故障報告，構建屏蔽了故障設備和/或線路後的替代配電網結構，包括：
S21、獲取預設的配電網結構的原始配電網結構模型；
S22、根據所述原始模型生成不包括故障設備和/或線路的多種替代配電網結構模型；
S23、分別運算每種替代配電網結構模型的運行效能；
S24、將運行效能最優的替代配電網結構模型確定為所述替代配電網結構。
優選的，在本發明實施例中，還包括：
所述片上系統還包括有I/O接口，巡線裝置通過所述I/O接口實現與所述片上系統的交互。
優選的，在本發明實施例中，所述監測數據包括線路電壓、線路電流、零序電流和設備狀態中的一種或任意組合。
優選的，在本發明實施例中，所述無線通信模塊包括3G、4G或GSM無線通信模塊。
優選的，在本發明實施例中，所述巡線裝置包括筆記本電腦。
優選的，在本發明實施例中，所述根據所述監測數據和/或所述令牌環網的令牌幀的傳遞或反饋特性，生成故障報告，包括：
數據所述令牌幀的傳遞或反饋特性包括節點是否能夠應答令牌幀。
優選的，在本發明實施例中，所述故障報告數據包括無法應答令牌幀的節點的節點標識。
本發明實施例中，配電網內的配網管理設備可以構建為以配網管理設備為節點的通訊網絡，可以實現網絡內各節點間的數據交互；由於配電網中的配網管理設備之間還具有上下遊的順序關係；且故障點兩側的配網管理設備監測數據的變化特性的差異性較大，所以可以通過各配網管理設備監測數據的變化特性，以及各配網管理設備在配電網中的上下遊位置關係，來生成故障報告，從而確定故障的故障位置、故障範圍和故障類型。接著，在本發明實施例中配網管理設備可以包括有片上系統，通過設有的處理器和相應的軟體來實現數據的處理；因此可以根據故障配電自動化終端的位置和設備種類進行屏蔽運算，獲取能夠屏蔽故障配電自動化終端的替代配電網結構；接著，根據替代配電網結構來實現對於配電自動化系統內各迴路和/或配電自動化終端的開關啟閉狀態的控制，進而實現配電網的自愈。
在本發明實施例中，通過根據設備的故障位置和故障種類的不同，還可以自動生成相應的控制策略，來自動的執行初步的維護，以提高整個配電網的容錯性，降低設備故障帶來的負面影響。
附圖說明
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請中所述配電系統中配電自動化設備的故障處理方法的步驟示意圖；
圖2為本申請中所述配電系統中配電自動化設備的故障處理方法的又一步驟示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
為了提高配電網的維護效能，本發明實施例提供了一種配電系統中配電自動化設備的故障處理方法，如圖1所示，包括步驟：
S11、以配電網內各配網管理設備為節點構建通訊網絡，通訊網絡內所述配網管理設備可以共享各所述配網管理設備所採集的監測數據；所述監測數據包括與其對應的配網管理設備的標識；
在本發明實施例中，配網管理設備是指通過檢測配電網的等設備的電氣參數來實現對於配電網的管理和維護的設備，典型來說，配網管理設備可以包括饋線終端設備(Feeder Terminal Unit，FTU)，配電自動化終端（Distribution Terminal Unit ，DTU）和配電變壓器監測終端 (distribution Transformer supervisory Terminal Unit，TTU)等設備。
本發明實施例中的配網管理設備均設有網絡模塊，比如可以是乙太網模塊，或是，用於構建令牌環網的多站訪問部件（MAU，Multistation Access Unit），這樣，通過設有MAU可以以配網管理設備為節點將配電系統中的多個配網管理設備連接在一個令牌環網中，以實現以令牌環網內的節點間的數據交互。
配網管理設備的主要功能就是對與其對應的迴路和/或配電自動化終端進行監測數據，從而可以根據監測數據的是否異常，以及監測數據異常時的數據特徵來判斷迴路和/或配電自動化終端是否發生故障或是故障的類型等。
在實際應用中，本發明實施例中的配網管理設備可以包括有微處理器系統，即，通過處理器和相應的軟體來實現本發明實施例中的技術方案，比如可以是通過設有一個片上系統（SOC，System on a chip）來實現。其中的軟體可以包括有多個，可以是本發明實施例中各種可以通過軟體來實現的功能模塊以及方法步驟的具體實現。
這樣，在本發明實施例中，配網管理設備中既包括實體的功能模塊，如 MAU、無線通訊模塊、數據採集模塊等；也還可以包括具有邏輯功能的應用軟體，應用軟體可以根據功能的需要設定，如可以是用於根據令牌幀的傳遞特性或反饋特性或監測數據生成故障報告數據的應用軟體，或是，實現構建屏蔽了故障配電自動化終端後的替代配電網結構的應用軟體等。在實際應用中，配網管理設備通過設有片上系統，從而可以構建一個微型的計算機系統，從而通過與配網管理設備中各個實體的功能模塊的數據交互接口，並且可以實現本發明實施例中所包括的邏輯功能和步驟方法的應用軟體。
進一步的，本發明實施例中的片上系統還可以包括有I/O接口，這樣，通過巡線裝置接入該I/O接口，就可以實現與片上系統的交互。具體來說，用戶通過其攜帶的巡線裝置接入配網管理設備後，可以實現對於片上系統的操作和數據處理，如，修改各種應用軟體的參數，或是下載配網管理設備所存儲的各種數據等。在實際應用中，巡線裝置可以設置於手機、PAD或筆記本電腦等移動終端內，這樣在接入配網管理設備後，可以以通過這些移動終端的鍵盤和滑鼠等設備作為I/O設備來實現對於片上系統的操作和數據處理。
為了能夠獲取更多的監測數據，來實現更加精準的故障判斷，在本發明實施例中，配網管理設備不但獲取自身的監測數據，也可以獲得網內其他配網管理設備的監測數據。
優選的，本發明實施例中的通訊網絡也可以為令牌環網，令牌幀的傳遞或反饋特性典型的可以是節點（配網管理設備）是否能夠應答令牌幀，即，在令牌幀在令牌網的環狀拓撲結構依次傳遞時，如果某一個節點無法應答，則說該配網管理設備發生了故障；此時，令牌環網中節點間的通訊數據會進行相應的調整，跨過該故障節點向下繼續進行網間的通訊。
這樣在本發明實施例中，還可以在故障報告中包括有無法應答令牌幀的節點的節點標識，從而可以用於輔助的確定配電網的設備故障的故障點。
S12、根據電流的特性確定各配網管理設備在配電網中的上下遊關係；
根據電流的方向等特性可以確定各配網管理設備在配電網中的位置關係，可以是，將處於電流的輸入的方向的配網管理設備稱為自己的上遊設備，將電流輸出方向的配網管理設備稱為自己的下遊設備。
S13、根據各配網管理設備監測數據的變化特性，以及各配網管理設備在配電網中的上下遊位置關係，生成故障報告；故障報告包括故障位置、故障範圍和故障類型中的一種及其任意組合；
由於配電網中的配網管理設備之間具有上下遊的順序關係；且故障點兩側的配網管理設備監測數據的變化特性的差異性較大，所以可以通過各配網管理設備監測數據的變化特性，以及各配網管理設備在配電網中的上下遊位置關係，來生成故障報告，從而確定故障的故障位置、故障範圍和故障類型。舉例來說：
配電網中依照上下遊順序至少包括，配網管理設備A向配網管理設備B、配網管理設備C和配網管理設備D這四個配網管理設備；在四個配網管理設備中，配網管理設備A為最上遊的配網管理設備，配網管理設備D為最下遊的配網管理設備。
配電網中的每個配網管理設備可以向自己下遊的配網管理設備發送偵測指令，偵測指令中包括有監測數據的變化特性（如，電流的數值變為XXX）；這樣，配網管理設備A向配網管理設備B、配網管理設備B向配網管理設備C、配網管理設備C向配網管理設備D都發送了一條偵測指令；
當配網管理設備B收到其上遊配網管理設備A的偵測指令後，經過與自身的監測數據對比後，如果發現配網管理設備A的監測數據的變化特性與自身的變化特性類似，則認為配網管理設備A與配網管理設備B之間不存在故障；如果配網管理設備C發現接收自配網管理設備B的監測數據的變化特性與自身的變化特性存在很大差異，則認為配網管理設備C與配網管理設備B之間存在故障（比如兩者的電流的數據值存在很大的差異）；
在實際應用中，還可能由於下遊的配網管理設備由於故障無法反饋其上遊的偵測指令，此時，可以以超過預設時間未接收到反饋信息的方式來判斷下遊的配網管理設備是否故障；接著，如果相鄰的下遊配網管理設備為故障，則可以屏蔽該故障的配網管理設備，將接下來的一個配網管理設備確定為其下遊的配網管理設備，並下發偵測指令，從而實現全網的數據傳遞。
S14、根據所述故障報告，構建屏蔽了故障設備和/或線路後的替代配電網結構；
當配電網中的某個配電自動化終端發生故障時，可以替代的通過改變配電網結構的方式來屏蔽故障設備的方式，使配電網還可以繼續的處於運行狀態，從而儘量的減小設備故障所造成的損失或影響。為此，在本發明實施例中，還可以通過設定相應的應用軟體來構建替代配電網結構；具體來說，通過在片上系統裝設相應的應用軟體，從而可以根據配電網中的配電網結構，以及所獲取的故障設備所處的位置以及該故障設備所實現的功能等信息，來構建屏蔽故障設備後的替代配電網結構。
優選的，在本步驟中，構建屏蔽了故障設備或線路後的替代配電網結構的過程可以如圖2所示，細化為以下幾個分步驟：
S21、獲取預設的配電網結構的原始配電網結構模型；
在本發明實施例中，原始配電網結構模型是指根據配電網中的各個配電自動化終端均為正常運行狀態時的配電網結構生成的配電網結構模型。
S22、根據原始模型生成不包括所述故障設備或線路的多種替代配電網結構模型；
在出現了故障的設備身份和位置後，可以通過邏輯運算來生成規避了故障設備後還能保證整個配電網的基本運行的替代配電網結構模型，在實際應用中，替代配電網結構模型很可能有多個，也就是說可能有多種屏蔽故障設備後的配電網結構方案。
S23、分別運算每種替代配電網結構模型的運行效能；
當替代配電網結構模型為多個時，可以運算每種替代配電網結構模型的運行效能，即，通過替代配電網結構模型模擬出每個替代配電網結構的運行效能。
S24、將運行效能最優的替代配電網結構模型確定為所述替代配電網結構。
通過在多個替代配電網結構模型選取最優方案，就可以最大限度的減少配電自動化終端故障帶來的影響。
S15、根據所述替代配電網結構計算所述配電自動化系統內各迴路和/或配電自動化終端的開關啟閉狀態的組合方式並生成相應的控制指令；
構建屏蔽故障設備後的替代配電網結構的目的是為了可以控制配電網中的配電自動化終端啟閉狀態來實現配電網按照替代配電網結構構建和運行，因此，需要根據替代配電網結構計算配電自動化系統內各迴路和/或配電自動化終端的開關啟閉狀態的組合方式並生成相應的控制指令。在本發明實施例中，通過根據設備的故障位置和故障種類的不同，還可以自動生成相應的控制策略，來自動的執行初步的維護，以提高整個配電網的容錯性，降低設備故障帶來的負面影響。
S16、根據控制指令控制相應的配電自動化終端的啟閉狀態。
本發明實施例中的配電自動化終端為可接受配網管理設備指令控制的終端，即，本發明實施例的實施需要開放配電網中配電自動化終端與對應的控制功能，這樣，配電自動化終端就能夠通過設定的控制裝置來實現其開關的啟閉狀態的控制。
由上可知，本發明實施中通過預設的算法，可以制定相應的控制策略，來分析出應該打開或是關閉哪些配電網中的配電自動化終端的開關；接著，控制單元就可以根據控制策略生成相應的控制命令來實施對於相應的配電自動化終端進行開關控制；從而實現了對於配電網中故障區間的自動隔離和非故障取件的自愈。
由上可知，通過本發明實施例，可以無需維護人員的人工幹涉即可實現故障的實時的且自動維護操作，從而極大提高了配電網的維護效能。
進一步的，在本發明實施例中，還可以包括以下步驟：
通過配網管理設備所設有的無線通信模塊將所述故障報告發送至預設的巡線裝置。
在本發明實施例中，還可以通過無線通訊模塊將故障報告發送到相應的巡線裝置上。在實際應用中，無線通訊模塊具體可以是3G、4G或GSM等無線通信模塊；巡線裝置可以作為設於移動終端內的軟體程序；這樣，通過電信網絡，維運人員可以擺脫接收位置的限定，通過其隨身攜帶的移動終端可以在配電網中的設備發生故障時第一時間接收到相關的報告；所以維運人員可以提高對於配電網中故障的反應速度；此外，由於本發明實施例中減去了現有技術中監控人員的轉述環節，所以也避免了由於故障情況由於轉述錯誤造成的負面影響。
由上可知，本發明實施例中，配電網內的配網管理設備可以構建為以配網管理設備為節點的通訊網絡，可以實現網絡內各節點間的數據交互；由於配電網中的配網管理設備之間還具有上下遊的順序關係；且故障點兩側的配網管理設備監測數據的變化特性的差異性較大，所以可以通過各配網管理設備監測數據的變化特性，以及各配網管理設備在配電網中的上下遊位置關係，來生成故障報告，從而確定故障的故障位置、故障範圍和故障類型。接著，在本發明實施例中配網管理設備可以包括有片上系統，通過設有的處理器和相應的軟體來實現數據的處理；因此可以根據故障配電自動化終端的位置和設備種類進行屏蔽運算，獲取能夠屏蔽故障配電自動化終端的替代配電網結構；接著，根據替代配電網結構來實現對於配電自動化系統內各迴路和/或配電自動化終端的開關啟閉狀態的控制，進而實現配電網的自愈。
在本發明實施例中，通過根據設備的故障位置和故障種類的不同，還可以自動生成相應的控制策略，來自動的執行初步的維護，以提高整個配電網的容錯性，降低設備故障帶來的負面影響。
接下來，在本發明實施例中，還包括有無線通訊模塊，所以在生成了故障報告後，可以實時的將該故障報告發送到相應的巡線裝置上。在實際應用中，巡線裝置可以直接由維運人員隨身攜帶，所以維運人員可以在配電自動化系統中的設備發生故障時第一時間接收到相關的報告；所以可以提高對於故障的反應速度；此外，由於本發明實施例中還減去了現有技術中監控人員的轉述環節，所以也避免了因為故障情況轉述錯誤所造成的負面影響。
由上可知通過本發明實施例，可以有效地提高了配電自動化系統內各個設備的維護效能。
在本發明實施例所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統，裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備（可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等）執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬碟、只讀存儲器（ROM，Read-Only Memory）、隨機存取存儲器（RAM，Random Access Memory）、ReRAM、MRAM、PCM、NAND Flash， NOR Flash， Memristor、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。