一种实现低压配电故障快速分析处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现低压配电故障快速分析处理的方法，步骤如下：构建云

【技术实现步骤摘要】
一种实现低压配电故障快速分析处理的方法


[0001]本专利技术涉及物联网和边缘计算技术，特别是一种实现低压配电故障快速分析处理的方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的增长，国内的年发电量和用电量屡创新高，国家电网和南方电网在高压和中压电网投入了大量的人力物力实现配电自动化，取得了显著成效，大大缩短了高中压电网的故障停电时间。但是对于与大部分用户直接相关的低压电网(400V及以下)，未实现自动化智能化管理，低压故障的分析处理主要靠人工去先现场排查解决，效率低、成本高。
[0003]近年来，随着通信技术和智能设备的发展，国内外学者也设计了几种低压配电故障的分析处理方法，主要内容包括：部署故障诊断分析主站系统和低压配电终端，低压配电终端将当前低压电网运行状态数据上送给主站系统，由主站系统进行分析判断。有的低压配电终端具备录波功能，当故障发生时采集低压电网上的故障录波数据，上传给主站系统进一步进行故障分析诊断。但是这些方法仍然存在诸多问题：
[0004](1)低压配电网自动化程度低，通信基础较差，低压配电终端采集到的运行数据很难及时上送给主站系统；
[0005](2)如果只有低压配电终端采集到的故障时刻的运行数据(电流值、保护信号、开关动作信号等)，可以推断故障发生，但比较难以准确分析故障原因，特别是单相接地故障。
[0006](3)对于可以采集录波文件的低压配电终端，录波文件可以很好的辅助系统进行故障诊断和原因分析，但录波文件较大，故障发生时刻，关联的终端设备都会进行录波，录波文件的数量也较多。如果同一时刻这些录波文件都要上传给主站系统，势必会造成网络通信和主站系统沉重负担，主站等待收集完所有的录波文件后再进行分析，肯定影响故障诊断的实时性和准确性。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种实现低压配电故障快速分析处理的方法，从而实现低压配电网络故障的快速分析处理，提升工作效率，降低维护成本。
[0008]技术方案：本专利技术所述的一种实现低压配电故障快速分析处理的方法，包括以下步骤：
[0009](1)构建云
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边
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端一体化的低压配电故障快速分析处理体系。
[0010](1.1)部署主站系统：在云端智慧安全用电平台部署故障分析诊断子系统，用于接收故障信号，定位故障区间、实施故障隔离等处理措施。其主要功能包括：
[0011](1.1.1)拓扑分析：能够根据低压配电网模型，分析配电线路、设备、负荷之间的连接关系和上下游关系，并提供拓扑着色功能，用于标注特定的设备或线路；
[0012](1.1.2)故障定位：接收到边缘计算网关上送的故障特征数据和定位信息后，从全
局拓扑角度进行校验，并以可视化的方式(弹出文字说明或电气图上着色等)展现故障区间，并发出告警信息，上告警窗口；
[0013](1.1.3)故障隔离：定位故障区间后，为减少故障停电范围，经过分析给出隔离故障区间的操作建议，由调度人员遥控执行，也可由系统自动遥控快速隔离；
[0014](1.1.4)非故障区间恢复供电：对于有备用电源或多路供电的低压用户，分析如果不在故障区间内，应给出如何切换电源或通过其他低压线路转供的方案，由调度人员通过遥控执行，也可自动遥控执行。
[0015](1.2)部署边缘计算网关：以区域为单位(园区、居民小区、楼宇、供电台区等)，每个区域部署一台边缘计算网关，边缘计算网关采用容器化技术，允许在其上部署不同功能的APP应用。在边缘计算网关中部署故障录波分析APP应用，用于区域内发生故障时，对所有故障录波文件进行实时计算分析，将预处理结果发送给主站系统。支持多种通信方式(光纤、3G/4G/5G)与主站系统交互。
[0016](1.3)安装用电测控终端：在用户进户线路安装用电测控终端，作为采集终端和控制设备；通过多种通信方式(光纤、WIFI、LoRa)与边缘计算网关连接；用电测控终端需具备故障录波功能，能够存储和发送故障录波文件。
[0017]注：用电测控终端泛指用户侧具备用电数据采集、计量、开关/断路器控制、继电保护功能的智能终端设备，包括但不限于能源关口断路器、智能微型断路器、智能空开、智能电表、采集器和传感器。
[0018](1.4)部署通信物联网络：故障录波文件较大，且故障发生时往往同一时间产生多个录波文件，全部上传给边缘计算网关时占用通信带宽较大，所以边缘计算网关向下的局域网有条件的情况下采用光纤通信，不具备布线的条件下，建议采用物联网LoRa通信方式，可自行组网，边缘计算网关可根据同一母线下用电测控终端的分布情况选择最佳位置安装。
[0019](2)边缘计算网关与主站系统之间建立模型同步机制，保证主站系统与边缘计算网关内存储的电气模型和拓扑的一致性。
[0020]在云端主站系统中存储的是全局电网的电气模型和拓扑数据，边缘计算网关主要关注的是区域内电气模型和拓扑数据，两者的数据必须一致，才能正确的对故障进行诊断分析。所以当某个区域的拓扑模型发生变化时，在主站系统进行修改更新的同时，要通过模型同步接口，将该对应区域更新后的模型同步到对应的管理该区域的边缘计算网关中。边缘计算网关中的模型由区域电网模型管理APP进行管理。低压电网模型遵循CIM标准，保证了云端完整模型和边缘域局部模型的一致性。
[0021](3)带故障录波功能的用电测控终端将故障录波文件实时上送到边缘计算网关，由边缘计算网关中的故障录波分析APP进行处理。
[0022](3.1)故障录波文件采集。
[0023]用电测控终端具备故障录波功能，一旦某条低压线路发生短路或接地故障，该线路上以及与该线路同一母线的其他线路上的用电测控终端都会感应到并启动故障录波；录波文件格式遵循Comtrade 1999标准中定义的格式，采用CFG(配置文件)和DAT(数据文件)两个文件，并且采用二进制格式。
[0024](3.2)故障录波文件上送到边缘计算网关。
[0025]用电测控终端与边缘计算网关之间的数据文件传输采用电力系统常用的标准通信规约(例如IEC101、IEC104等)，边缘计算网关的数据采集处理APP对接收到的数据报文进行解析，将接收到的故障录波配置文件和数据文件转换成一个熟数据文件，根据配置文件完成原始波形数据与主站系统电网模型的关联映射，将二次量测值转换成一次量测值。
[0026](3.3)故障录波分析APP采用对录波文件进行综合分析计算，处理后得到故障特征数据和故障定位信息。
[0027]分析软件提取暂态波形的故障特征分量，包括暂态电流幅值、暂态电流极性、对地电容值、相电流突变值及相关系数。运用波形相似度分析方法，对安装于低压线路上的用电测控终端上传的对地电容、零序电压、零序电流等故障暂态波形相似度进行分析，根据故障线路与非故障线路暂态波形差异，比较相邻采集单元暂态电流的相似度来确定故障区段。
[0028]暂态电流幅值计算：计算出每条线路在故本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现低压配电故障快速分析处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建云
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端一体化的低压配电故障快速分析处理体系；(2)边缘计算网关与主站系统之间建立模型同步机制，保证主站系统与边缘计算网关内存储的电气模型和拓扑的一致性；(3)带故障录波功能的用电测控终端将故障录波文件实时上送到边缘计算网关，由边缘计算网关中的故障录波分析APP进行处理；(4)边缘计算网关对故障录波文件进行解析后，将故障特征数据和计算得到的定位信息上传给主站系统；(5)主站系统接收到边缘计算网关上送的故障相关数据和定位信息后，快速定位故障区间，生成故障隔离和非故障区域恢复供电方案，为运维调度人员提供决策支持。2.根据权利要求1所述的一种实现低压配电故障快速分析处理的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：(1.1)部署主站系统：在云端智慧安全用电平台部署故障分析诊断子系统；(1.2)部署边缘计算网关：以区域为单位，每个区域部署一台边缘计算网关，边缘计算网关采用容器化技术，允许在边缘计算网关上部署不同功能的APP应用；在边缘计算网关中部署故障录波分析APP应用，用于区域内发生故障时，对所有故障录波文件进行实时计算分析，将预处理结果发送给主站系统；支持多种通信方式与主站系统交互；(1.3)安装用电测控终端：在用户进户线路安装用电测控终端，作为采集终端和控制设备；通过多种通信方式与边缘计算网关连接；用电测控终端需具备故障录波功能，能够存储和发送故障录波文件；(1.4)部署通信物联网络。3.根据权利要求1所述的一种实现低压配电故障快速分析处理的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：在云端主站系统中存储的是全局电网的电气模型和拓扑数据，边缘计算网关主要关注的是区域内电气模型和拓扑数据，两者的数据必须一致，才能正确的对故障进行诊断分析；所以当某个区域的拓扑模型发生变化时，在主站系统进行修改更新的同时，要通过模型同步接口，将该对应区域更新后的模型同步到对应的管理该区域的边缘计算网关中；边缘计算网关中的模型由区域电网模型管理APP进行管理；低压电网模型遵循CIM标准，保证了云端完整模型和边缘域局部模型的一致性。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨先顺，宣筱青，王祥浩，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：