一种基于GIS的配电网故障定位方法技术

一种基于GIS的配电网故障定位方法，首先，针对配电网故障定位问题，分析现阶段所采用的故障定位方法造成的误差、误传、效率低等不足，针对配电网和所覆盖的地理位置进行数据采集，在ArcGIS Pro中建立基于GIS的配电网拓扑模型；其次，借助GIS的空间网络分析、网络分析和可视化表达功能，结合贝叶斯公式的经典理论，建立科学合理的配电网故障定位方法。本发明专利技术提供一种故障定位精准的配电网故障定位方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS的配电网故障定位方法
本专利技术涉及一种故障定位、智能电网、计算机应用领域，尤其涉及的是，一种基于GIS的配电网故障定位方法。
技术介绍
电力工业是我国的能源支柱产业，与人民的生活、商业、工业等各个行业紧密相连。配电网连接着高压输电线路和低压用户，直接影响着千家万户的日常生活，随着我国经济的快速发展，人民的生活水平不断地提高，配电网的覆盖范围正在不断的扩大，电网间回路的复杂程度也相对越来越高，同时引起故障检测的难度也越来越高，对配电网故障进行及时准确的分析定位，对提高供电的可靠性有很大的影响，保障配电网的稳定安全运行是目前电力行业发展急需解决的问题。配电网因为供电线路分支多而复杂，对故障的定位排查增加了很多困难，例如，出口断路跳闸现象为配电线路发生短路故障的主要因素，目前采用的技术为在骨干线路上用开关进行分段，但是，也仅仅只能够隔离有限的几段，在寻找故障的过程中仍然要消耗大量的人力、物力和财力。配电网的建设迫切需要将电力系统和信息系统的前沿技术结合起来，建设成为高科技的智能配电网。ArcGISPro中提供了丰富的空间分析功能，可以对配电网进行追踪分析、供电范围分析、连通性分析等，为配电网的故障定位提供了一个良好的平台，当前我国配电网在大多数城乡结合部自动化程度不高、供电可靠性差，而GIS中强大的分析和定位处理能力在解决这些问题方面具有很强的使用价值。利用现在的GIS平台构建配电网的电子地图，以实际地理环境为背景，借助于WebGIS独有的空间分析、网络分析和可视化表达功能，将配电网中所涉及的电力设备，如塔杆、配电站、变压器、配电电缆等设施的地理分布特性在GIS系统中描绘出来，将配电网的网络拓扑模型在图形上展示出来，配电网拓扑和GIS的地理信息拓扑结合起来，采用几何网络分析可以解决传统分析法搜索速度慢、对变电站和环状配电网适应性差等缺点，几何网络的适应能力比较强，可以适应正在不断扩大和变化的配电网络，另外，ArcGISPro提供自定义算法接口，在对模型进行网络分析时可以构建自己的算法，从而大大的提高了分析和搜索的效率。目前常用的故障定位算法有统一矩阵算法、神经网络和遗传算法。统一矩阵算法根据GIS系统中配电网的拓扑模型中各个开关的连接情况构建邻接矩阵，此算法完全适应复杂多变电网系统，系统数据用矩阵存储，效率较高且容易实现，但是，当配电网的监控信息受到干扰时，数据会发生丢失现象，数据的准确性不容易保证，会造成误判、漏判的情况。神经网络和遗传算法由于大多数情况未考虑数据畸变情况，这样会导致数据集有误，算法的容错性差，而且效率不高，实用性不强。因此，通过对目前配电网故障常用定位方法的研究，发现在监测数据传输的过程中会出现很多差错现象，目前的配电网故障定位方法存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
为了克服目前配电网故障定位方法中存在的误差、误传、效率低等不足，本专利技术提供了一种基于GIS的配电网故障定位方法，在ArcGISPro中构建配电网的网络拓扑模型，利用其空间分析、网络分析和可视化表达功能，结合贝叶斯公式，利用已知事件结果来推断原因的方式，根据采集的故障信息来解决故障定位问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于的配电网故障定位方法，所述定位方法包括以下步骤：A1、数据采集，对配电网数据和地理信息数据进行采集，配电网数据包含配电架空线杆塔、配网电缆数据和配电站房数据，配电架空线塔杆数据信息包括塔杆、配电站、变压器的基础地理位置信息；配网电缆数据为电缆中间接头信息、电缆接地箱信息、电缆交叉互联箱信息和经纬度信息；配电站房数据包括配电站的经纬度信息和配电房的运营信息；地理信息数据为配电网所覆盖范围的城市区域数据、建筑物数据、居民生活区数据、河流湖泊数据的地理信息数据；A2、数据处理，将所采集的数据导入ArcGISPro中，调用SpatitalAnalystTools工具，对配电网数据和地理信息数据进行处理，将配电网中的电力设备和地理位置一一对应，进行关联；A3、建立配电网GIS拓扑网络，数据经过采集与处理后，在ArcGISPro平台绘制以电源点为根的树状拓扑网络图，其中，将变电站抽象为源点，变压器抽象为汇点，线段表示配电线路，环网柜、T接箱、刀闸、熔断器设置为开关节点，所有的电力设备都用符号进行标识；A4、配电网GIS拓扑网络的应用，利用ArcGISPro平台中自带的拓扑分析函数，实现对配电网络拓扑模型的搜索分析，配电网GIS的拓扑网络包含以下应用：A4.1搜索电源点：在ArcGISPro平台中NetworkAnalystTools下拉表框单击选择FindSource，分析供电电源，从而搜索某一配电网设备和电源的连接通路；A4.2模拟开关的倒闸操作：拓扑网络中各子网络是根据供电关系划分的，一旦发生倒闸、开关灯事件，子网的划分也随之改变，为故障的分析提供了依据；A4.3显示变电站供电范围：通过单击NetworkAnalystTools下拉表框中的FindFlowElements功能进行变电站供电范围的分析与管理，找出配电设备之间相连的线路；A5、创建测控区域，在配电网的主馈线或分支线上安装远程监测单元RTU和馈线终端单元FTU，用于配电网状态的实时采集和监控；A6、建立拓扑网络与贝叶斯公式的对应关系，在配电网测控区域故障定位问题的研究中，利用将先验概率转化为后验概率的贝叶斯理论，将监测到的故障信息作为条件，在设定条件下，考察每个区段发生故障概率的大小，故障率较高的区段定位为故障区段；经过对配电网的拓扑模型分析之后，建立与贝叶斯公式之间的对应关系，设Ai为配电网上的任一节点，A1,A2,A3,...,An组成一个配电网节点的样本空间，设B为监控装置监测到的故障信息，则P(Ai|B)为Ai节点在监控情况下故障发生的概率，先验概率P(Ai)转化为后验概率得：其中，P(Ai)表示节点Ai出现故障的概率，P(B|Ai)表示在节点Ai出现故障的情况下，监控装置监测到故障发生且与计算出的概率值相同，即表示监控装置精确度的概率；A7、配电网故障定位分析，假设U为某个配电网的电源，S1,S2,...,Sλ均为开关，L1,L2,...,Lμ为支路，若在其中一个回路中检测到故障序列，记为H＝{h1,h2,...,hm}，其中m∈(1,λ)，故障序列中的元素与开关一一对应，若开关Sσ有故障电流流过，则hσ＝1，否则hσ＝0；配电网中的支路比较繁多，将配电网分解为一个个的支路，若有故障发生，首先确定故障支路，假设在支路Lη有故障电流，其中η∈(1,μ)，则可以确定由开关[S1,…,Sδ]构成的回路有故障电流经过，监测到的故障信号序列为Hη＝{h1,…,hδ}＝{1,…,1}，其中δ∈(1,m)，设Sα为支路Lη的故障点，其中α∈(1,η)，则Sα在回路中发生故障的概率P(Sα|H)为：P(Sα|H)＝max{P(S1|H),…,P(Sη|H)}(2)假设所有开关发生故障的概率均相同，即：P(S1)＝…＝P(Sη)(3)则P(Sα|H)的大小由P(H|Sα)决定，将求P(Sα|H)的问题转化为求P(H|Sα)：P(H|Sα)＝max{P(H|S1),…,P(H|Sη)}(4)其中，P(H|Sα)表示当Sα出现故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GIS的配电网故障定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：A1、数据采集，对配电网数据和地理信息数据进行采集，配电网数据包含配电架空线杆塔、配网电缆数据和配电站房数据，配电架空线塔杆数据信息包括塔杆、配电站、变压器等的基础地理位置信息；配网电缆数据为电缆中间接头信息、电缆接地箱信息、电缆交叉互联箱信息和经纬度信息；配电站房数据包括配电站的经纬度信息和配电房的运营信息；地理信息数据为配电网所覆盖范围的城市区域数据、建筑物数据、居民生活区数据、河流湖泊数据基础的地理信息数据；A2、数据处理，将所采集的数据导入ArcGIS Pro中，调用Spatital Analyst Tools工具，对配电网数据和地理信息数据进行处理，将配电网中的电力设备和地理位置一一对应，进行关联；A3、建立配电网GIS拓扑网络，数据经过采集与处理后，在ArcGIS Pro平台绘制以电源点为根的树状拓扑网络图，其中，将变电站抽象为源点，变压器抽象为汇点，线段表示配电线路，环网柜、T接箱、刀闸、熔断器等设置为开关节点，所有的电力设备都用符号进行标识；A4、配电网GIS拓扑网络的应用，利用ArcGIS Pro平台中自带的拓扑分析函数，实现对配电网络拓扑模型的搜索分析，配电网GIS的拓扑网络包含以下应用：A4.1搜索电源点：在ArcGIS Pro平台中Network Analyst Tools下拉表框单击选择FindSource，分析供电电源，从而搜索某一配电网设备和电源的连接通路；A4.2模拟开关的倒闸操作：拓扑网络中各子网络是根据供电关系划分的，一旦发生倒闸、开关灯事件，子网的划分也随之改变，为故障的分析提供了依据；A4.3显示变电站供电范围：通过单击Network Analyst Tools下拉表框中的Find Flow Elements功能进行变电站供电范围的分析与管理，找出配电设备之间相连的线路；A5、创建测控区域，在配电网的主馈线或分支线上安装远程监测单元RTU和馈线终端单元FTU，用于配电网状态的实时采集和监控；A6、建立拓扑网络与贝叶斯公式的对应关系，在配电网测控区域故障定位问题的研究中，利用将先验概率转化为后验概率的贝叶斯理论，将监测到的故障信息作为条件，在特定条件下，考察每个区段发生故障概率的大小，故障率较高的区段定位为故障区段；经过对配电网的拓扑模型分析之后，建立与贝叶斯公式之间的对应关系，设Ai为配电网上的任一节点，A1,A2,A3,...,An组成一个配电网节点的样本空间，设B为监控装置监测到的故障信息，则P(Ai|B)为Ai节点在监控情况下故障发生的概率，先验概率P(Ai)转化为后验概率得：...

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS的配电网故障定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：A1、数据采集，对配电网数据和地理信息数据进行采集，配电网数据包含配电架空线杆塔、配网电缆数据和配电站房数据，配电架空线塔杆数据信息包括塔杆、配电站、变压器等的基础地理位置信息；配网电缆数据为电缆中间接头信息、电缆接地箱信息、电缆交叉互联箱信息和经纬度信息；配电站房数据包括配电站的经纬度信息和配电房的运营信息；地理信息数据为配电网所覆盖范围的城市区域数据、建筑物数据、居民生活区数据、河流湖泊数据基础的地理信息数据；A2、数据处理，将所采集的数据导入ArcGISPro中，调用SpatitalAnalystTools工具，对配电网数据和地理信息数据进行处理，将配电网中的电力设备和地理位置一一对应，进行关联；A3、建立配电网GIS拓扑网络，数据经过采集与处理后，在ArcGISPro平台绘制以电源点为根的树状拓扑网络图，其中，将变电站抽象为源点，变压器抽象为汇点，线段表示配电线路，环网柜、T接箱、刀闸、熔断器等设置为开关节点，所有的电力设备都用符号进行标识；A4、配电网GIS拓扑网络的应用，利用ArcGISPro平台中自带的拓扑分析函数，实现对配电网络拓扑模型的搜索分析，配电网GIS的拓扑网络包含以下应用：A4.1搜索电源点：在ArcGISPro平台中NetworkAnalystTools下拉表框单击选择FindSource，分析供电电源，从而搜索某一配电网设备和电源的连接通路；A4.2模拟开关的倒闸操作：拓扑网络中各子网络是根据供电关系划分的，一旦发生倒闸、开关灯事件，子网的划分也随之改变，为故障的分析提供了依据；A4.3显示变电站供电范围：通过单击NetworkAnalystTools下拉表框中的FindFlowElements功能进行变电站供电范围的分析与管理，找出配电设备之间相连的线路；A5、创建测控区域，在配电网的主馈线或分支线上安装远程监测单元RTU和馈线终端单元FTU，用于配电网状态的实时采集和监控；A6、建立拓扑网络与贝叶斯公式的对应关系，在配电网测控区域故障定位问题的研究中，利用将先验概率转化为后验概率的贝叶斯理论，将监测到的故障信息作为条件，在特定条件下，考察每个区段发生故障概率的大小，故障率较高的区段定位为故障区段；经过对配电网的拓扑模型分析之后，建立与贝叶斯公式之间的对应关系，设Ai为配电网上的任一节点，A1,A2,A3,...,An组成一个配电网节点的样本空间，设B为监控装置监测到的故障信息，则P(Ai|B)为Ai节点在监控情况下故障发生的概率，先验概率P(Ai)转化为后验概率得：其中，P(Ai)表示节点Ai出现故障的概率，P(B|Ai)表示在节点Ai出现故障的情况下，监控装置监测到故障发生且与计算出的概率值相同，即表示监控装置精确度的概率；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李章维，宋焦朋，王柳静，魏遥，周晓根，张贵军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33