专利名称：一种基于实时拓扑的配网可靠性预控方法
技术领域：
本发明涉及电力系统中配电可靠性应用技术领域，特别是一种基于实时拓扑的配网可靠性预控方法。
背景技术：
在电力系统中，配电系统直接连接着发输电系统和用户，担负着直接向用户供应和分配电能的任务，具有设备量巨大、运行方式复杂等特点。据有效统计显示，大约80%多的用户停电事件都是计划停电，因此，在配电系统的规划和建设、运行中，可靠性管理具有十分重要的意义。配电网络的供电可靠性，直接关系到用户用电的安全和可靠，关系到供电企业的生存和发展，关系到整个城市的发展。因此，如何确保和提高配网安全可靠的运行，是每一个供电企业都必须关心的重要课题。供电可靠性的定义是供电系统对用户持续供电的能力。它是电力可靠性管理的一项重要内容，反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，它通过供电可靠率作为度量的指标。供电可靠率是指在统计期间内，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值。配电系统处于电力系统末端，直接与用户相连，一旦配电系统或设备发生故障或进行检修、试验，往往就会同时造成系统对用户供电的中断，直到配电系统及其设备的故障被排除或修复，恢复到原来的完好状态，才能继续对用户供电，整个电力系统对用户的供电能力和质量都必须通过配电系统来体现，配电系统的可靠性指标实际上是整个电力系统结构及运行特性的集中反映。配电可靠性涉及非常多的因素
一方面包括管理措施，要提高技术人员的责任心和技术水平，以及在城网的管理上对供电可靠性的重视；
另一方面主要是技术和设施层面的提高在考虑到经济性的前提下，对残旧配电网络进行结构优化，设备的更新和改造。但目前的现状是，很多供电企业对可靠性的管理不够严格，具体的停电时间、范围难以把握，从而很难为管理决策方提供基础支持。因此，如何保证可靠性基础数据实时、准确是配电网可靠性管理中需首要解决的难题。很多专业人员着眼点在于可靠性的评价方法作了很多的研究工作，如公开号为102013085A的专利申请中提出利用层次分析法建立配电网可靠性评价体系；公开号为101685968的专利中提出一种配电网可靠性评估的故障扩散方法，涉及放射状运行的中压配电网可靠性评估方法。主要利用计算机，通过软件程序，采用状态枚举法进行配电网中各元件的故障事件枚举计算，并进行配电网潮流计算及配电网可靠性指标计算并输出。公开号为[101562339]的专利申请实现基于成功流的配电系统可靠性指标的计算方法，具有模型简单，计算耗时少、精度高，可以用于较大规模系统的特点，并能够求得各负荷点的指标，从而为个别可靠度的微观极限值管理提供依据。但是，如果停电事件基础数据模糊，一切方法、原则都难以反映客观实际。如在当前实际停电事件中，停电开始、结束时间都是靠调度员人工报告，存在有相当大的时间误差；停电范围由可靠性管理人员手工核对，就难免有失误产生等，无法保证停电信息的准确无误。
发明内容
本发明提供一种基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，在配网自动化的基础上， 从数据源头保证停电可靠性统计的两个核心指标--停电时间、用户数的准确可靠，从而保证停电事件的实时、准确和全面。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，基于配网自动化系统，配网自动化系统中包括1个以上用ID标识的线路段；各线路段中的开关遥信信息输入至配网自动化系统中；包括以下步骤
(1).实时监测配网中各线路段中的开关遥信变位信息，对捕获到变位信息的分段开关按线路分成1个以上配网开关组，然后将各联络开关依据其所属的电气岛归并到相应的配网开关组中，同时将主网断路器依据其配电端的节点所属的电气岛归并到相应配网开关组中；
电气岛是指，一个主网开关出线的馈线段通过开关、馈线段相互拓扑连接起来的一组电气设备范围。例如一个独立的没有联络开关相连的中压线路，或者多个通过联络开关相互连接且内部任意两点可达的多个中压线路。它反映了电气设备连接的静态结构，由内部连通性决定，不考虑开关等设备的状态；
(2).根据开关组中各开关的开关类型及其操作状态，评估每组开关的操作类型为停电操作还是送电操作；
(3).对停电操作的开关组，从主网断路器的配电端进行全网局部拓扑，包括步骤
(3. 1)根据开关类型判断开关组中是否有配网开关，如果没有则根据主网开关拓扑整条线路，记录各个开关段，即记录出线路上的所有开关段对象，包括每个开关段有哪些开关组成、开关段内有哪些配变、负荷信息；如果有配网开关则根据配网开关查询线路ID，然后根据线路ID查询主网开关，再记录各个开关段；
(3. 2)以主网开关、拉合操作的联络开关为电源点，对拓扑结构中各个开关段进行染色操作，判断开关段是否带电；记录失电开关段及其停电开始时间，以及停电范围内失电开关段包括的配变和负荷信息；
(4).对送电操作的开关组，查询已登记的停电事件，从当前还没闭环且处于失电状态的开关线路段中找到相应的停电事件进行闭环处理，同时更新当前开关组记录在配网自动化系统中的属性信息。作为一种改进，步骤(1)中对配电网开关遥信变位信息进行实时监测时，每一次扫描捕获到遥信变位信息，与最终获取遥信变位的开关对象之间，设有等待时间；等待时间的终结以遥信变为开关数量不再变化为依据。在配电网中，分段开关(常合)和联络开关(常分)是按使用性质分类的开关类型。 对于停电操作，一般需要拉开相应的分段开关，如果有负荷转供的情况，则需要拉合相应的
4联络开关；对于送电操作，一般需要拉合相应的分段开关，如果有关联的联络开关可能还要分开联络开关以将负荷转由原来的线路供电。因此，以开关的类型和其对应的操作类型反向推断出本组开关实现的是停电操作还是送电操作。故本发明步骤(2)中所述对每组开关的操作类型进行评估的方法包括步骤
2.1).定义停电可能性为X，送电可能性为Y；
2.2).判断分段开关的操作类型，如果为分开操作则X=X+1，如果为拉合操作则Y=Y+1；
2.3).判断联络开关的操作类型，如果为分开操作则Υ=Υ+1，如果为拉合操作则Χ=Χ+1； 2. 3).综合比较X与Y的大小，如果X大于Y，则当前组开关实现的是停电操作，反之则
为送电操作。本发明步骤(4)中闭环处理后，更新到配网自动化系统中的当前开关组属性信息包括停电结束时间、户时数、缺供电量，此外还包括其他可靠性统计基础参数。停电结束时间为当前开关组在实现停电事件闭环处理的过程中，最后一个分段开关的操作时间。本发明的预控方法可依据现有成熟的软件技术进行编程，并与配网自动化系统中的硬件相结合，来实现本发明基于实时拓扑的配网可靠性预控方法目的。有益效果
可靠性统计的基础在于停电事件信息维护的完善和及时，本发明在基于配网自动化系统应用时，因为无论是计划停电还是故障停电，都将伴随着开关的跳合闸动作，也即必定伴随有开关遥信变位信息的产生，因此本发明利用遥信变位信息来触发停电事件的监测流程，可准确记录停、送电时间、范围、户时数等可靠性基础参数。为了区分同时不同停、送电事件的可能，本发明还对捕获到的遥信变位信息开关进行独立分组，一组开关对应一个可能的停电或送电事件，然后根据每组开关的类型以及操作状态进行当前开关组的操作类型判定，从而保证了同一时间内多个停电事件之间开关操作相互之间没有干扰。为了准确分析出线路上的全部开关段对象，对于停电操作的开关组，本发明统一从线路的源头-主网断路器的配电端进行全线拓扑，并记录各个失电开关段；拓扑完成后， 线路上的各个开关段将以树形结构，在以主网开关、拉合操作的联络开关为电源点进行开关段染色操作后，即可准确分析出所有的失电开关段及其包括的配变和负荷等信息。由于配网自动化系统能够自动监控生成的停电事件，但是还必须进行闭环处理才能完整维护一次停电事件信息。因此本发明在判断为送电操作后，首先要查询当前还没闭环且失电开关段中包括当前开关组开关的停电事件，检查其停电结束时间，如果还没维护， 则记录当前开关组开关的操作时间，并同时及时停电户时数、缺供电量等属性，实现停电事件的实时闭环处理。通过本方法可以保证全部停电事件的实时记录，从而为可靠性统计的准确性奠定基础，为可靠性管理决策提供支持。
图1所示为本发明整体步骤流程示意图2所示为本发明步骤(1)中遥信变位信息监测流程示意图； 图3所示为本发明步骤(1)中开关分组流程示意图；图4所示为本发明步骤(2)中开关组操作类型评估流程示意图； 图5所示为本发明步骤(3)中对停电操作的开关组进行拓扑分析及染色的流程示意
图6所示为本发明步骤(4)中停电事件闭环流程示意图； 图7所示为本发明一个应用例中的配网环网结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式
做进一步说明。本发明的基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，基于配网自动化系统，配网自动化系统中包括1个以上用ID标识的线路段；各线路段中的开关遥信信息输入至配网自动化系统中；结合图1，本发明的可靠性预控方法包括以下步骤
(1).实时监测配网中各线路段中的开关遥信变位信息，结合图3对捕获到变位信息的分段开关按线路分成1个以上配网开关组，然后将各联络开关依据其所属的电气岛归并到相应的配网开关组中，同时将主网断路器依据其配电端的节点所属的电气岛归并到相应配网开关组中；
(2).根据开关组中各开关的开关类型及其操作状态，评估每组开关的操作类型为停电操作还是送电操作；步骤如图4所示，包括
2.1).定义停电可能性为X，送电可能性为Y；
2.2).判断分段开关的操作类型，如果为分开操作则X=X+1，如果为拉合操作则Y=Y+1；
2.3).判断联络开关的操作类型，如果为分开操作则Υ=Υ+1，如果为拉合操作则Χ=Χ+1； 2. 3).综合比较X与Y的大小，如果X大于Y，则当前组开关实现的是停电操作，反之则
为送电操作。(3).对停电操作的开关组，从主网断路器的配电端进行全网局部拓扑，步骤如图 5所示，包括
(3. 1)根据开关类型判断开关组中是否有配网开关，如果没有则根据主网开关拓扑整条线路，记录各个开关段，即记录出线路上的所有开关段对象，包括每个开关段有哪些开关组成、开关段内有哪些配变、负荷信息；如果有配网开关则根据配网开关查询线路ID，然后根据线路ID查询主网开关，再记录各个开关段；
(3. 2)以主网开关、拉合操作的联络开关为电源点，对拓扑结构中各个开关段进行染色操作，判断开关段是否带电；记录失电开关段及其停电开始时间，以及停电范围内失电开关段包括的配变和负荷信息；
(4).结合图6，对送电操作的开关组，查询已登记的停电事件，从当前还没闭环且处于失电状态的开关线路段中找到相应的停电事件进行闭环处理，同时更新当前开关组记录在配网自动化系统中的属性信息，包括停电结束时间、户时数、缺供电量等，其中停电结束时间为，当前开关组在实现停电事件闭环处理的过程中，最后一个分段开关的操作时间。结合图2，步骤(1)中对配电网开关遥信变位信息进行实时监测时，每一次扫描捕获到遥信变位信息，与最终获取遥信变位的开关对象之间，设有等待时间；等待时间的终结以遥信变为开关数量不再变化为依据。图7所示为本发明一个应用例中的配网环网结构，Α6、Β6为联络开关，其他为分段开关。以上海路变I线为例，如果要检修线路段A3-A4，则需要将其停电操作，A4-A5段用户则由对侧线路转供。具体调度员操作为拉开A4开关、合上A6开关、拉开A3开关，此时，在调度自动化系统中必然产生三次开关遥信变位信息，包括开关的操作方向及操作时间；如果A3-A4检修完成后，该段内的用户需要恢复供电，则同样地，调度操作为合上A4开关、拉开A6开关、合上A3开关，调度自动化系统自动会同样记录开关的操作方向、操作时间。按照步骤(1)到步骤(4)的停电事件记录流程，首先由系统监测进程发现相关开关遥信变位信息，记录开关A3、A4、A6的操作信息；其次可以看出A3、A4、A6属于同一线路、 同一电气岛，故可以分为同一组操作开关，即一次停、送电操作；拉开A4、合上A6、拉开A3 显然是停电操作，而合上A4、拉开A6、合上A3则判定为送电操作；对于停电操作，进行全线拓扑分析后，得到所有开关段对象上海路变I-Al、A1-A2、A2-A3、A3-A4、A4-A5、A5-A6，再进行电源点染色，即出线开关和联络开关可以认定为电源点，再根据开关状态进行染色，最后分析可知失电开关段为A3-A4段，系统将自动记录该段内的配变和负荷情况；在送电操作时，我们发现开关A3、A4、A6在先前记录的未闭环停电事件中已存在，则将此时操作的最后一个分段开关A3的操作时间记录为停电结束时间，统计计算停电户时数、缺供电量等信肩、ο结果验证通过真实的系统运行情况可以看出，停电事件的具体停送电时间完全和具体开关操作事件相等，停电范围中的配变、负荷数量、容量与真实一致，系统保证了停电事件属性的实时性、精确性，实践证明了该发明的有效性。本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，基于配网自动化系统，配网自动化系统中包括1个以上用ID标识的线路段；各线路段中的开关遥信信息输入至配网自动化系统中，其特征是，包括以下步骤实时监测配网中各线路段中的开关遥信变位信息，对捕获到变位信息的分段开关按线路分成1个以上配网开关组，然后将各联络开关依据其所属的电气岛归并到相应的配网开关组中，同时将主网断路器依据其配电端的节点所属的电气岛归并到相应配网开关组中；根据开关组中各开关的开关类型及其操作状态，评估每组开关的操作类型为停电操作还是送电操作；对停电操作的开关组，从主网断路器的配电端进行全网局部拓扑，包括步骤(3. 1)根据开关类型判断开关组中是否有配网开关，如果没有则根据主网开关拓扑整条线路，记录各个开关段；如果有则根据配网开关查询线路ID，然后根据线路ID查询主网开关，再记录各个开关段；(3. 2)以主网开关、拉合操作的联络开关为电源点，对拓扑结构中各个开关段进行染色操作；记录失电开关段及其停电开始时间，以及停电范围内失电开关段包括的配变和负荷 fn息；对送电操作的开关组，查询已登记的停电事件，从当前还没闭环且处于失电状态的开关线路段中找到相应的停电事件进行闭环处理，同时更新当前开关组记录在配网自动化系统中的属性信息。
2.根据权利要求1所述的基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，其特征是，步骤(1)中对配电网开关遥信变位信息进行实时监测时，每一次扫描捕获到遥信变位信息，与最终获取遥信变位的开关对象之间，设有等待时间；等待时间的终结以遥信变为开关数量不再变化为依据。
3.根据权利要求1所述的基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，其特征是，步骤(2)中所述对每组开关的操作类型进行评估的方法包括步骤2.1).定义停电可能性为X，送电可能性为Y；2.2).判断分段开关的操作类型，如果为分开操作则X=X+1，如果为拉合操作则Y=Y+1；2.3).判断联络开关的操作类型，如果为分开操作则Υ=Υ+1，如果为拉合操作则Χ=Χ+1；2. 3).综合比较X与Y的大小，如果X大于Y，则当前组开关实现的是停电操作，反之则为送电操作。
4.根据权利要求1所述的基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，其特征是，步骤(4)中闭环处理后，更新到配网自动化系统中的当前开关组属性信息包括停电结束时间、户时数、 缺供电量。
5.根据权利要求4所述的基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，其特征是，所述停电结束时间为，当前开关组在实现停电事件闭环处理的过程中，最后一个分段开关的操作时间。
全文摘要
本发明公开一种基于实时拓扑的配网可靠性预控方法，基于配网自动化系统，配网自动化系统中各线路段中的开关遥信信息输入至配网自动化系统中；本发明预控方法为实时监测配网中开关遥信变位信息；对捕获到的遥信变位开关按线路以及电气岛进行分组；然后按照组内各开关类型及操作状态，评估每组开关是停电操作还是送电操作；对停电操作的开关组，进行全网局部拓扑，记录停电开始时间和停电的开关段，以及停电开关段包括的配变、负荷；对送电操作的开关组，查询已登记的停电事件，找到对应的停电事件进行闭环处理，更新其停电结束时间、户时数、缺供电量等信息。本方法可以保证全部停电事件的实时记录，从而为可靠性统计的准确性奠定基础。
文档编号G06Q10/00GK102368316SQ20111033972
公开日2012年3月7日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者嵇文路, 朱红, 朱红勤, 毛小武, 陈连杰, 韦磊 申请人:国电南瑞科技股份有限公司, 江苏省电力公司南京供电公司