一种关键信号缺失情况下的故障判定方法及系统与流程

本发明涉及一种关键信号缺失情况下的故障判定方法及系统，属于计算机及电力领域。

背景技术：

配电自动化主站系统运行中，大多数情况下，变电站的三遥信息都需要通过ems系统向配电自动化主站系统转发，由于ems转发机制等原因，导致配电主站系统接收到的变电站信息不可避免的存在信号的丢失问题，或者信号上送到配电主站系统有较大延迟，这2个原因都会导致配电主站系统的馈线故障处理没有启动。

现有配电自动化主站系统馈线故障启动判定条件主要有两个。一是开关跳闸必须产生停电区域；二是系统收到的保护信号与跳闸信号必须满足一定的时间差。只要同时满足这两个条件，系统就会启动馈线故障处理程序。

如图1所示，在跳闸有停电区域的情况下，t1到t2之间任意时刻收到的同一出线开关跳闸信号都满足馈线故障启动条件，其中δt01、δt02都是可以设定的，图1中的t0为保护动作的时间。

如图1的方案，其存在如下缺点：即在变电站信号依靠ems转发的情况下，故障处理的启动完全依赖于报文转发的可靠性和实时性，当ems转发存在漏转或者延时较大的情况下，配网系统上发生故障时，主站系统不能正确识别并启动故障处理程序。

技术实现要素：

本公开的几个示例方面的概述如下。提供本概述是为了读者的方便，以提供对这些实施例的基本理解而不是完全地限定本发明的范围。本概述不是所有预期实施例的广泛综述，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不描述任何或所有方面的范围。其唯一目的在于以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。为了方便，在本文中术语“一些实施例”可用于指本公开的单一实施例或者多个实施例。

针对上述问题，本发明提出了一种关键信号缺失情况下的故障判定方法及系统，解决了现有技术的不足。本技术方案主要包括两大功能。推断出线开关是否发生跳闸时间，现场出线开关跳闸时，正常来说其停电范围内的部分特定的终端会有随之变化的信号，并且一直保持直到出线开关再次合上后复归，因此我们也可以根据线路上的这些动作信号来反推当前的出线开关状态；推断出线开关是否发生保护动作事件，如果现场出线开关跳闸是线路故障引起的，那么在故障点的供电路径的开关上都会有过流故障信号，除非故障点就在出线开关后的首端区域，否则，我们都可以根据这一特征反推出线开关是否有保护信号发生。

本发明的技术方案包括一种关键信号缺失情况下的故障判定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1，当检测到配电系统中的一个或多个设备前端信号时，对设备前端信号进行出线开关跳闸分析，判断是否跳闸；s2，若所述步骤s1判断出线开关跳闸后，进一步对出线开关保护信号进行分析，判断是否为故障跳闸；s3，判断出跳闸的类型后向后台变电站发送遥信报文，并更新设备前端在配电系统的拓扑状态。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中该方法还包括：手动操作解除对出线开关跳闸推断分牌，其中解除推断分牌后的出线开关状态是遥信报文最后送到配电系统的状态。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中该方法还包括：当状态更新处理进程收到一个或多个设备前端的状变信号时，判定标准电源出线开关的状态是否为合，且未挂试验、保持牌则申请出线开关状态推断分析计时器；当状态更新处理进程收到出线开关分状变信号时取消出线开关状态推断分析计时器；出线开关状态推断分析计时器超时时启动出线开关状态推断分析处理，若推断合则结束，若推断分则对变电站遥信进行召唤操作，并按分状态更新拓扑，对推断事件进行记录，通知故障判定处理。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中所述步骤s1具体包括：s11，判断该出线开关是否实际状态为分，其中判断前提为出线开关当前状态为合；s12，对出线开关信号进行筛选，将出线开关停电范围内的一个或多个设备前端的信号作为分析信号，其中设备前端包括但不限于看门狗、负荷开关、开闭器及箱变；s13，对设备前端的一个或多个出线开关的带电失电系数进行设定，根据实际采集到的信号计算并判断开关为失电状态或带电状态。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中所述步骤s13具体包括：

使用

对出线开关进行判断，其中

x1+x2+...+xn为信号1到信号n可靠系数x1到xn的总和，其中xa+xb+...+xk为信号1到信号n的信号总和；其中，ia数值越大表征这个开关失电的可能性越大；ia数值越小且小于0时则表示这个开关带电的可能性越大；当ia＝0时，则无法判定开关到底是带电还是失电。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中该方法还包括：s14，设定开关处于通信异常时ia＝0，手动开关的ia＝0；s15，设定开关的系数总等于负荷侧所有开关带电失电系数的和，对出线开关、手动开关及通讯异常的开关计算系数总和。s16，当出线开关的系数总和大于等于线路上其他开关的系数总和且系数总和大于等于1时，判断出线开关为分状态。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中所述步骤s2具体包括：s21，在出线开关跳闸时，生成复检保护状态的定时器，当定时器超时时，判定当前是否收到出线开关的保护信号或者变电站的事故总信号则启动保护信号的推断分析；s22，当接收到保护信号和/或事故总信号时，对故障信号的判定及故障信号生成时间基于判定规则进行分析。

根据所述的关键信号缺失情况下的故障判定方法，其中所述步骤s22具体包括：当fcb到任意末端区间所经过的路径中同时找到两个或以上的开关符合第一条件和第二条件时，则判定事故总发生；当fcb到任意末端区间的路径上最多找到一个满足第一条件及第二条件的自动化开关，则fcb到该开关经过的自动化开关少于等于1个时则判定事故发生；其中，第一条件为fcb断电范围内的所有自动化开关信号，其中第二条件为故障动作时间离当前时间小于1分钟的故障信号分析所采集的自动化开关信号，该自动化开关信号用于推断事故是否发生。

本发明的技术方案还包括一种用于执行上述任意方法的关键信号缺失情况下的故障判定系统，其特征在于，该系统包括：跳闸判定模块，用于当检测到配电系统中的一个或多个设备前端信号时，对设备前端信号进行出线开关跳闸分析，判断是否跳闸；保护信号判定模块，若所述步骤s1判断出线开关跳闸后，进一步对出线开关保护信号进行分析，判断是否为故障跳闸；遥信模块，用于判断出跳闸的类型后向后台变电站发送遥信报文，并更新设备前端在配电系统的拓扑状态。

本发明的有益效果为：能在ems转发漏送或者延时超过指定范围的情况下，对该站下线路故障作出准确判定；能在变电站信号没有转发也没有直采的情况下，对该站下线路故障作出准确判定。

附图说明

图1所示为现有技术示意图；

图2所示为本发明的总体流程图；

图3所示为根据本发明实施方式的系统结构框图；

图4所示为根据本发明实施方式的流程图；

图5所述为根据本发明实施方式的用于开关跳闸判断的线路图；

图6所述为根据本发明实施方式的用于开关故障判断的线路图；

图7为根据本发明实施方式的开关跳闸推断流程图；

图8所示为根据本发明实施方式的保护信号推断分析的流程图。

具体实施方式

本发明的技术方案包括一种基于模板化数据库视图的数据校验方法及系统，适用于以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

图2所示为本发明的总体流程图。其包括：s1，当检测到配电系统中的一个或多个设备前端信号时，对设备前端信号进行出线开关跳闸分析，判断是否跳闸；s2，若所述步骤s1判断出线开关跳闸后，进一步对出线开关保护信号进行分析，判断是否为故障跳闸；s3，判断出跳闸的类型后向后台变电站发送遥信报文，并更新设备前端在配电系统的拓扑状态。

图3所示为根据本发明实施方式的系统结构框图。具体包括：跳闸判定模块，用于当检测到配电系统中的一个或多个设备前端信号时，对设备前端信号进行出线开关跳闸分析，判断是否跳闸；保护信号判定模块，若所述步骤s1判断出线开关跳闸后，进一步对出线开关保护信号进行分析，判断是否为故障跳闸；遥信模块，用于判断出跳闸的类型后向后台变电站发送遥信报文，并更新设备前端在配电系统的拓扑状态。

图4所示为根据本发明实施方式的流程图。在原有的故障判定流程中增加两个模块——“出线开关跳闸推断分析”、“保护状态推断分析”。当在线状态更新处理程序收到表征设备电源侧电压低的信号时，通知到“出线开关跳闸推断分析”模块，模块综合配电线上的状态遥信分析出线开关发生了跳闸事件，则通知故障判定模块。故障判定模块在检查当前是否有保护信号发生时，如果当前未收到保护动作信号，那么转入“保护状态推断分析”模块，模块综合线路上的故障信号推断出线开关是否有保护动作发生，有则启动故障处理。

图5所述为根据本发明实施方式的用于开关跳闸判断的线路图，用于出线开关跳闸的推断，其中如图所示：f1-f3为常闭负荷开关、k1-k5为看门狗、l1-l2为常开负荷开关、s1为手动开关。当出线开关跳闸后，正常来说其停电范围内的部分特定的终端会有随之变化的信号，并且一直保持直到出线开关再次合上后复归，因此我们也可以根据线路上的这些动作信号来反推当前的出线开关状态。，如表1为设备前端失电时随之产生的动作信号一览表

下表为设备前端失电时随之产生的动作信号一览表

表1

基于表1及图出线开关跳闸的推断方法，具体如下：

(1)出线开关当前状态为合才需要去推断该出线开关是否实际状态为分。

(2)使用出线开关停电范围内的看门狗、负荷开关、开闭器、箱变的信号

(3)定义开关的“带电失电系数”表征自动开关是带电状态还是失电状态，假定开关a有n个信号是随失电动作的，定义信号1到信号n的可靠系数x1到xn，“带电失电系数”的定义如下：

由公式可见当开关能够可靠的把信号传到后台时，ia数值越大表征这个开关失电的可能性越大，数值越小(小于0)表征这个开关带电的可能性越大，当ia为0时，不能判定开关到底是带电还是失电。

以负荷开关为例，定义无压释放的可靠系数为2，电源侧无压告警的可靠系数为1，负荷侧无压告警的可靠系数为1，若该开关当前为无压释放动作，电源侧无压动作，负荷侧无压复归，那么该开关的“带电失电系数”为

ia＝(2+1+1)*((2+1)/(2+1+1)-0.5)＝1

对看门狗而言，只有电源侧无压告警可以用来计算其“带电失电系数”，定义电源侧无压告警的可靠系数为1，那么显然当电源侧无压告警动作时(ia＝0.5)，当电源侧无压告警复归时(ia＝-0.5)。

(4)规定开关处于通信异常时ia＝0，手动开关的ia＝0。

(5)定义开关的“系数总”等于负荷侧所有开关“带电失电系数”的和，只有出线开关，手动开关(负荷开关而非刀闸)、通讯异常的开关需要去计算“系数总”。

(6)当出线开关的“系数总”大于等于线路上其他开关的“系数总”且“系数总”大于等于1时，推断出线开关为分。

本发明的技术方案还提出了以下示例：

示例1：当实际情况fcb分，且线路上信号都正常时，配电线状态处于下表2状态

表2

计算出各开关的“系数总”

fcb:if1+if2+if3+ik1+ik2+ik3+ik4+ik5＝8.5

s1:ik4+ik5＝1

可推断出fcb分

示例2：当实际情况fcb合，s1为分，且线路上信号都正常时，配电线状态处于下表3状态

表3

计算出各开关的“系数总”

fcb:if1+if2+if3+ik1+ik2+ik3+ik4+ik5＝-6.5

s1:ik4+ik5＝1

可推断出fcb合

示例3：当实际情况fcb合，f2无应答且为分，且线路上信号都正常时，配电线状态处于下表4状态

表4

计算出各开关的“系数总”

fcb:if1+if2+if3+ik1+ik2+ik3+ik4+ik5＝0.5

s1:ik4+ik5＝1

f2：if3+ik3+ik4+ik5＝3.5

可推断出fcb合

示例4：当实际情况fcb分，f2无应答，f1未上送信号，但在das上依然是通讯正常状态且线路上其他信号都正常时，配电线状态处于下表5状态

表5

计算出各开关的“系数总”

fcb:if1+if2+if3+ik1+ik2+ik3+ik4+ik5＝2.5

s1:ik4+ik5＝1

f2：if3+ik3+ik4+ik5＝3.5

可推断出fcb合

这个推断的结果看起来与实际不相符，实际上fcb及f2的“系数总”差等于if1+ik1+ik2，if1+ik1+ik2的正负决定了判定的结果，我们也可以认为判定fcb合是正确的此时k1及k2都错误的上送了电源侧无压动作信号，这就需要我们去判定到底是f1的三个信号都没上来还是k1及k2都上送了错误信号，这种情况下各信号的可靠系数就的定义就比较重要了，假如设定负荷开关的无压释放的可靠系数为1，电源侧无压告警的可靠系数为0.5，负荷侧无压告警的可靠系数为0.5，看门狗电源侧无压告警的可靠系数为1，那么各开关“带电失电系数”的值如下

表6

计算出各开关的“系数总”

fcb:if1+if2+if3+ik1+ik2+ik3+ik4+ik5＝2.5

s1:ik4+ik5＝1

f2：if3+ik3+ik4+ik5＝2.5

这时可推断出fcb分，从实际的角度出发，我认为两个开关都上错信号比一个开关没上信号更值得信赖。因此设定复合开关的无压释放的可靠系数为1，电源侧无压告警的可靠系数为0.5，负荷侧无压告警的可靠系数为0.5，看门狗电源侧无压告警的可靠系数为1更为可靠。

图5所述为根据本发明实施方式的用于开关故障判断的线路图。如图所示：f1-f9为常闭负荷开关、l1-l2为常开负荷开关。对出线开关保护信号推断的规定如下：在出线开关跳闸时，系统会申请一个复检保护状态的定时器(时间δt可设定)，当定时器超时时，判定当前没有收到出线开关的保护信号或者变电站的事故总信号则启动保护信号的推断分析。保护信号的推断分析方法当线路上发生事故时，从事故发生点到出线开关路径的所有开关都会流过故障电流，路径上所有的自动化开关都应该产生故障信号。因此原则上只要线路上有开关产生故障信号就可以推断出变电站事故总信号。但是我们要考虑开关误送信号(包括抖动信号)的情况，避免错误地推断事故总信号启动事故处理程序。因此除了判定信号是否产生以外还需要判定该信号产生的时间，产生时间离当前时间越近越能代表该故障信号是由于本次事故跳闸引起的(暂定时间差小于1分钟时信号可靠)。现归纳出判定原则如下：1)fcb停电范围内的所有自动化开关(通讯正常的)参与推断分析；2)故障动作时间离当前时间小于1分钟的故障信号用于推断事故总信号发生；3)当fcb到任意末端区间所经过的路径中同时找到两个或以上的开关符合条件1、2则，判定事故总发生；4)当fcb到任意末端区间的路径上最多找到一个满足条件1及条件2的开关，那么如果fcb到该开关经过的自动化开关少于等于1个时判定事故总发生。

以图6为例，本发明的技术方案提出里以下示例：

现假设所有的故障信号发生事件里判定事件都小于1分钟

示例1：当只有f4有故障信号时

推断出线开关保护信号没动作(原则4)

示例2：当f4及f9同时有故障信号时

推出线开关保护信号没动作(原则4，由于f4、f9未处于同一供电路径上)

示例3：当f5及f9同时有故障信号时

推出线开关保护信号动作(原则3)

示例4：当f3有故障信号时

推断出线开关保护信号动作(原则4)

示例5：当f4有故障信号，f3无应答时

推断出线开关保护信号动作(原则1、4)

图7为根据本发明实施方式的开关跳闸推断流程图。具体流程如下所示：

当状态更新处理进程收到表1的状变信号时，判定如果标准电源出线开关的状态为合，且未挂试验、保持牌则申请“出线开关状态推断分析计时器”。

当状态更新处理进程收到出线开关分状变信号时取消“出线开关状态推断分析计时器”。

“出线开关状态推断分析计时器”超时时启动出线开关状态推断分析处理，若推断合则结束，若推断分则对变电站遥信进行召唤操作，并按分状态更新拓扑，出“推断分”事件记录，通知故障判定处理。

前置收到ems的召唤应答报文后，向后台发变电站全遥信报文(命令字应与周期报文区分开来)，此时即使有个别遥信发生变位也不需要发状变报文。

状态更新处理进程收到该出线开关的合分状变消息时解除推断分牌，并更新拓扑

可手动操作解除推断分牌，解除推断分牌后的出线开关状态应该是遥信报文最后送到系统的状态。

图8所示为根据本发明实施方式的保护信号推断分析的流程图。大致流程如下所示：

在出线开关保护复检定时器超时的时候判定是否有保护信号，若没有保护信号则启动出线开关保护信号推断分析处理。

保护信号复检结果通知故障处理进程时若推断保护信号发生应告知故障处理进程保护信号是推断出来的。

故障处理进程收到保护复检结果时，应判定保护信号是否为推断的结果，若是，则后面不能够启动自愈处理。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文步骤的指令或程序时，本文的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本文的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。