一种配电网故障波及范围可视化方法及系统与流程

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种配电网故障波及范围可视化方法及系统。

背景技术：

随着我国电力系统配电网的高速发展，线路老化、自然灾害及人为破坏等叠加因素导致电力故障频发已是不争的事实，在既定事实基础上如何快速分析出故障范围，为快速抢修和恢复供电提供可视化支撑显得尤为重要。

申请号为201210575129.6，发明名称为“基于电网GIS的计划及故障停电范围可视化方法”，其提出的技术方案是：确定故障中压设备及低压用户坐标，标注停电影响到的中压设备，高亮渲染所有低压用户集所在建筑物；达到故障停电范围可视化的目的；但其存在的缺陷是：由于高亮渲染所有低压用户所在建筑物，若某一个台区有20个低压用户存在停电故障，则地图上需要呈显20个低压用户所对应的建筑物，如有200个低压用户，则需要呈显200个低压用户所对应的建筑物，即当存在用户过多时，地图上需呈显多个建筑物，由于建筑物与建筑物之间彼此孤立，地图上可以认为呈显的是多个孤立的点，抢修人员根据地图呈现的故障信息，不能直观的判断故障波及范围的大小，进一步，不能根据呈现的建筑物快速的提供抢修决策。

技术实现要素：

针对上述问题，本申请提供一种配电网故障波及范围可视化方法及系统。

根据第一方面，一种实施例中提供一种配电网故障波及范围可视化方法，包括步骤：

确定故障区段，确定故障区段用户所属的建筑物坐标，并计算出建筑物坐标对应的坐标区域；

将坐标区域划分为连通区域和孤立区域，并将连通区域合并成集合区域；

在地图上渲染集合区域和孤立区域。

一种实施例中，确定故障区段用户所属的建筑物坐标，包括步骤：

通过电网拓扑模型分析出故障区段中包含的配电变压器；

利用营配融合模型并根据配电变压器与台区的映射关系，查找出配电变压器所在的台区；

根据台区属性信息确定台区的用户住址信息，并计算出用户住址信息所属的建筑物坐标。

一种实施例中，将坐标区域划分为连通区域和孤立区域，并将连通区域合并成集合区域,包括步骤：

将坐标区域外接一矩形，形成一矩形区域；

根据相交原理将矩形区域分类为相交矩形区域和非相交矩形区域，非相交矩形区域内的坐标区域为孤立区域，并将相交矩形区域放置于第一队列；

逐一判断第一队列中相交矩形区域中坐标区域的边界闭合曲线是否存在交点，存在交点的坐标区域为连通区域，并将连通的坐标区域放置于第二队列，否则为孤立区域；

逐一提取第二队列中的连通区域，合并连通区域。

一种实施例中，将连通区域合并成集合区域之后，还包括步骤：根据集合区域内的标识性地理区域名称为所述集合区域命名。

一种实施例中，将坐标区域外接一矩形，包括步骤：根据坐标区域的边界将坐标区域外接一最小外接矩形。

一种实施例中，确定故障区段的过程中，还包括步骤：直接识别故障类型，或，根据暂态电流的波形数据通过波形相似度间接判别故障类型。

一种实施例中，在地图上渲染所述集合区域和孤立区域，具体包括步骤：

利用百度地图API绘制所述集合区域和孤立区域，根据故障类型渲染集合区域和孤立区域，并根据标识性地理区域名称标注集合区域。

根据第二方面，一种实施例中提供一种配电网故障波及范围可视化系统，包括故障定位装置、故障定位主站系统、营配融合系统、营销系统和GIS系统；

故障定位主站系统设有确定装置、划分装置和渲染装置；

故障定位装置与所述故障定位主站系统通过GPS无线网络连接，营配融合系统、营销系统和GIS系统分别通过电力信息数据交互总线与故障定位主站系统连接；

故障定位装置用于将采集的故障信息和录制的暂态电流波形数据发送至故障定位主站系统；

营配融合系统用于将配电网模型与台区映射关系信息发送至故障定位主站系统；

营销系统用于将低压用户和表计相关的台账信息发送至故障定位主站系统；

GIS系统用于将配电网拓扑信息和电网设备的坐标信息发送至故障定位主站系统；

确定装置用于获取故障信息，并根据故障信息判别故障区段；还用于确定故障区段用户所属的建筑物坐标，并计算出建筑物坐标对应的坐标区域；划分装置用于将坐标区域划分为连通区域和孤立区域，并将连通区域合并成集合区域；渲染装置用于在地图上渲染集合区域和孤立区域。

一种实施例中，确定装置包括分析单元、查找单元和确定单元；

分析单元用于通过电网拓扑模型分析出所述故障区段中包含的配电变压器；

查找单元用于利用营配融合模型并根据配电变压器与台区的映射关系，查找出配电变压器所在的台区；

确定单元用于根据台区属性信息确定台区的用户住址信息，并计算出用户住址信息所属的建筑物坐标。

一种实施例中，划分装置包括扩展单元、划分单元和合并单元；

扩展单元用于将所述坐标区域外接一矩形，形成一矩形区域；

划分单元用于根据相交原理将所述矩形区域分类为相交矩形区域和非相交矩形区域，非相交矩形区域内的坐标区域为孤立区域，并将相交矩形区域放置于第一队列；还用于逐一判断第一队列中相交矩形区域中坐标区域的边界闭合曲线是否存在交点，存在交点的坐标区域为连通区域，并将连通的坐标区域放置于第二队列，否则为孤立区域；

合并单元用于逐一提取第二队列中的连通区域，合并连通区域。

一种实施例中，还包括命名装置，命名装置用于根据集合区域内的标识性地理区域名称为集合区域命名。

一种实施例中，渲染装置内设有百度地图API，百度地图API用于绘制集合区域和孤立区域，并渲染集合区域和孤立区域，并根据标识性地理区域名称标注集合区域。

依据上述实施例的配电网故障波及范围可视化方法，由于根据故障区段用户所属的建筑物坐标，计算出建筑物坐标对应的坐标区域，现将坐标区域划分为连通区域和孤立区域，并将连通区域合并成一个集合区域，在地图上渲染集合区域和孤立区域，与现有技术相比，本申请将故障波及的范围划分了连通区域和孤立区域，再将连通区域合并，地图上渲染的故障波及范围以合并区域及孤立区域呈现，而非以单个的建筑物呈现，使得抢修人员通过观看地图上渲染的区域的大小即可直接判断故障波及范围的大小，进一步，抢修人员可以根据渲染的区域大小快速做出抢修的优先级决策，如渲染区域大的表示故障波及范围大，可优先处理。

附图说明

图1为配电网故障波及范围可视化方法流程图；

图2为建筑物坐标区域外接矩形结构图；

图3为相交矩形区域中连通区域和孤立区域结构图；

图4为相交矩形区域中连通区域合并图；

图5为配电网故障波及范围可视化系统原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实用例一：

本例提供一种配电网故障波及范围可视化方法，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤。

S100：确定故障区段，确定故障区段用户所属的建筑物坐标，并计算出建筑物坐标对应的坐标区域。

具体的，确定故障区段用户所属的建筑物坐标的过程是：

先从故障信息中确定故障区段，确定故障区段的过程中，还要识别故障类型，有的故障信息中直接携带有故障类型，这样，可以直接识别到故障类型，如果，故障信息中没有携带故障类型，还需要根据暂态电流的波形数据通过波形相似度间接判别故障类型，如，短路故障类型可以直接识别，但是，电网线路单相接地故障类型则需要间接识别，如，分析暂态电流波形的前1/4波形的相似度，判识故障区段和故障类型。

再根据故障信息通过电网拓扑模型分析出该故障区段中包含的配电变压器，故障区段中包含多种设备，而本申请是通过配电就压器寻找其对应的台区，再根据台区寻找台区用户，然后根据台区用户住址信息即可获取用户所属的建筑物坐标，其中，台区指的是配电变压器供电的区域，用户分为低压用户和中压专变用户，根据用户的不同，台区内可以设至少一台配电变压器，如，针对低压用户，台区内一般设一台配电变压器，若针对中压专变用户，则台区内一般包含多台配电变压器，中压专变用户多为钢厂、铁路重工业等。

其中，寻找配电变压器所对应的台区的过程是：利用营配融合模型根据配电变压器与台区的映射关系，查找出配电变压器所在的台区。

找到台区后，就可以根据台区属性信息确定台区的用户住址信息，计算出用户住址信息所属的建筑物坐标，计算出建筑物坐标对应的坐标区域，该坐标区域就是建筑物坐标的经纬度范围。

S200：将坐标区域划分为连通区域和孤立区域，并将连通区域合并成集合区域。

为了避免了基于检测二值图像中连通的区域算法需要进行复杂大量的图像矩阵扫描运算，实现快速划分连通区域和孤立区域，本例采用闭合曲线相交原理，即针对闭合曲线相交既连通的特性对步骤S100中的坐标区域进行划分，具体的过程是：首先，将坐标区域外接一矩形，形成一矩形区域，优先的，根据坐标区域的边界将坐标区域外接一最小外接矩形，如图2所示；其次，根据相交原理将矩形区域分类为相交矩形区域和非相交矩形区域，其中，非相交矩形区域内的坐标区域为孤立区域，并将相交矩形区域放置于第一队列；其次，逐一判断第一队列中相交矩形区域中坐标区域的边界闭合曲线是否存在交点，存在交点的坐标区域为连通区域，并将连通的坐标区域放置于第二队列，否则为孤立区域，相交矩形区域内的连通区域和孤立区域的图形如图3所示；最后，逐一提取第二队列中的连通区域，合并连通区域为集合区域，集合区域的图形如图4所示。

将连通区域合并成集合区域之后，由于集合区域内至少包括两个连通区域，为了在地图上对集合区域进行恰当的标注，而不对每一个合并的连通区域进行标注，还包括步骤：根据集合区域内的标识性地理区域名称为该集合区域命名；其中，该标识性地理区域名称具有易找、易记的特点，以便，抢修人员根据该标识性地理区域名称能快速定位故障的具体位置。

S300：在地图上渲染集合区域和孤立区域。

具体的，利用百度地图API绘制集合区域和孤立区域，为了分辨不同的故障类型，本步骤根据故障类型的不同采用不同的颜色渲染集合区域和孤立区域，并根据标识性地理区域名称标注集合区域。同时，还将低压用户信息及用电量信息展示出来，以供查看。

通过上述步骤，可以快速实现故障波及区域的划分，并将划分的连通区域和孤立区域基于百度地图API渲染，给抢修人员提供强有力的理论支持，使抢修人员可以根据渲染区域的大小做出抢修的优先级决策。

实用例二：

基于实用例一，本例提供一种配电网故障波及范围可视化系统，其原理图如图5所示，包括故障定位装置1、故障定位主站系统2、营配融合系统3、营销系统4和GIS系统5。其中，故障定位主站系统2设有确定装置21、划分装置22和渲染装置23。

故障定位装置1与故障定位主站系统2网络连接,具体的，故障定位装置1与故障定位主站系统2通过GPS无线网络连接，营配融合系统3、营销系统4和GIS系统5分别通过电力信息数据交互总线与故障定位主站系统2连接。

其中，故障定位装置1用于将采集的故障信息和录制的暂态电流波形数据发送至故障定位主站系统2；营配融合系统3用于将配电网模型与台区映射关系信息发送至故障定位主站系统2；营销系统4用于将低压用户和表计相关的台账信息发送至故障定位主站系统2；GIS系统5用于将配电网拓扑信息和电网设备的坐标信息发送至故障定位主站系统2。

其中，营配融合系统3、营销系统4和G IS系统5是本领域技术人员所熟知的，不作详细赘述，而故障定位主站系统2的具体实施细节请参考实施例一中的步骤S100-S300，本例不作赘述，下面仅对运行实施例一中的步骤S100-S300的硬件部分描述。

具体的，确定装置21包括分析单元211、查找单元212和确定单元213；分析单元211用于通过电网拓扑模型分析出故障区段中包含的配电变压器；查找单元212用于利用营配融合模型并根据配电变压器与台区的映射关系，查找出配电变压器所在的台区；确定单元213用于根据台区属性信息确定台区的用户住址信息，并计算出用户住址信息所属的建筑物坐标。

划分装置22包括扩展单221、划分单元222和合并单元223，扩展单元221用于将坐标区域外接一矩形，形成一矩形区域；划分单元222用于根据相交原理将所述矩形区域分类为相交矩形区域和非相交矩形区域，所述非相交矩形区域内的坐标区域为孤立区域，并将相交矩形区域放置于第一队列；还用于逐一判断所述第一队列中相交矩形区域中坐标区域的边界闭合曲线是否存在交点，存在交点的坐标区域为连通区域，并将连通的坐标区域放置于第二队列，否则为孤立区域；合并单元223用于逐一提取所述第二队列中的连通区域，合并所述连通区域。

本例的系统还包括命名装置24，命名装置24用于根据集合区域内的标识性地理区域名称为集合区域命名。

渲染装置23内设有百度地图API，百度地图API用于绘制集合区域和孤立区域，根据故障类型的不同采用不同的颜色渲染集合区域和孤立区域，并根据标识性地理区域名称标注集合区域。

本例的配电网故障波及范围可视化系统，可以快速实现故障波及区域的划分，并将划分的连通区域和孤立区域基于百度地图API渲染，给抢修人员提供强有力的理论支持，使抢修人员可以根据渲染区域的大小做出抢修的优先级决策。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。