一种基于馈线分段搜索的最大停电范围分析方法与流程

1.本发明涉及电网维护技术领域，特别涉及一种基于馈线分段搜索的最大停电范围分析方法。


背景技术：

2.随着我国经济、社会的快速发展，各行各业对电力的需求越来越大，对供电可靠性的要求也越来越高。配电是电力生产发、输、变、配、用中的重要环节，直接面对用户供电，配电网线路的网架结构直接影响电力用户的供电质量和可靠性。经过近年来的电网改造，环网供电、线路分段等措施有效应用到配电网中，配电网结构得到极大改善，供电可靠性也得到质的提升。但在实际电力生产中，仍然可能会发生较大范围的停电事件，影响经济、社会发展。
3.针对上述问题，有必要对各条配网线路进行最大停电范围分析，及时发现线路中存在的问题，指导后续线路改造升级，有效应对各种故障发生，提高供电可靠性。
4.在实际电力生产中，通常基于配网馈线图、以人工的方式按照一定的规则分析各条馈线最大停电范围，输出停电用户数超过规定要求的停电范围信息。校验规则可能包括馈线存在大分支且大分支末端无联络、主线末端分段无联络等。采用人工甄别的方法需要较多的人力投入，且存在效率低、易出错、输出结果少等问题。
5.基于此，亟需一种标准化的、分析结果可靠的、计算速度快的、可通过计算机程序化实现的配网线路最大停电范围分析方法。


技术实现要素：

6.针对现有技术中配网馈线分析效率低下、计算结果不可靠的问题，本发明提供了一种基于馈线分段搜索的最大停电范围分析方法，通过模拟馈线内各个分段发生故障，将非故障分段进行连接处理，并分析各分段联通区域，得出线路最大停电范围信息，具有分析效率高、结果准确度高的特点。
7.以下是本发明的技术方案。
8.一种基于馈线分段搜索的最大停电范围分析方法，包括以下步骤：s1：基于配网设备模型，以馈线为单位进行拓扑搜索，形成各条馈线网络中包含的设备及设备间拓扑连接关系信息；s2：基于各条馈线网络中包含的设备及设备间拓扑连接关系信息，以断路器为边界对馈线进行分段搜索，得到馈线各个分段包含的设备及设备间拓扑连接关系信息作为馈线分段搜索结果；s3：基于馈线分段搜索结果，针对每一条馈线，以分段为单位，遍历馈线内各个分段并模拟各分段内发生故障，分析其余非故障分段内是否发生停电，分析出线路最大停电范围信息。
9.作为优选，所述基于配网设备模型，以馈线为单位进行拓扑搜索，形成各条馈线网
络中包含的设备及设备间拓扑连接关系信息，包括：获取配网设备模型：获取配网一次设备模型信息，至少包括各设备id、名称、类型、连接点号、所属馈线信息。
10.馈线拓扑搜索：基于连接点号相同的设备相连的原则，遍历配网所有设备，得到各条馈线包含的设备及设备间连接关系信息。
11.配网设备模型是配网调度自动化软件分析计算的基础，较为可靠、准确。
12.作为优选，所述基于各条馈线网络中包含的设备及设备间拓扑连接关系信息，以断路器为边界对馈线进行分段搜索，得到馈线各个分段包含的设备及设备间拓扑连接关系信息作为馈线分段搜索结果，包括：在馈线拓扑搜索的基础上，根据配网开关类型属性获取所有断路器设备，基于馈线分段以断路器设备为边界原则，遍历馈线内所有设备，得到馈线的各个分段、分段包含的设备及设备间连接关系信息，其中每个断路器设备出现在两个分段中。
13.作为优选，所述分析其余非故障分段内是否发生停电，分析出线路最大停电范围信息，包括：对馈线内故障分段以外的分段进行拓扑连接处理，分段连接后得到分段联通区域，并对分段联通区域进行停电分析和用户数分析，输出线路最大停电范围信息。
14.作为优选，所述对馈线内故障分段以外的分段进行拓扑连接处理，分段连接后得到分段联通区域，包括：对馈线内故障分段以外的分段进行拓扑连接处理，包含相同断路器设备的分段连接在一起，得到多个分段联通区域。
15.作为优选，所述对分段联通区域进行停电分析和用户数分析，输出线路最大停电范围信息，包括：基于分段内设备模型信息，分析分段联通区域内是否包含出线开关和联络开关设备，如果不包含出线开关也不包含联络开关设备，则无法通过联络开关对侧馈线供电，该分段联通区域将在特定分段故障下停电；基于分段内设备模型信息，分析停电分段联通区域内所有用户信息，用户包含公变和专户，若停电用户数超过门槛值，则表示会发生大范围的停电，停电用户数超过门槛值的停电分段联通区域即为线路最大停电范围分析输出结果。
16.本发明的实质性效果包括：基于配网设备模型及连接关系信息按照一定的逻辑分析得出线路最大停电范围结果，可通过计算机程序实现自动化分析，相较于人工筛查的方式，具备分析结果可靠、准确、计算速度快、计算机输出信息多、不需要人为干预等优点；利用分段和分段联通区域的形式便于进行故障模拟，同时其结果具有较高的可靠性。
附图说明
17.图1是本发明实施例的一种流程图；图2是本发明实施例的一种设备配网模型信息图；图3是本发明实施例的一种馈线拓扑搜索流程图；图4是本发明实施例的一种分段拓扑搜索流程图；图5是本发明实施例的一种馈线分段搜索结果示意图；图6是本发明实施例的一种故障模拟示意图；图7是本发明实施例的一种分段连接示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
20.应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
21.应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含a、b和c”、“包含a、b、c”是指a、b、c三者都包含，“包含a、b或c”是指包含a、b、c三者之一，“包含a、b和/或c”是指包含a、b、c三者中任1个或任2个或3个。
22.下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
23.实施例：一种基于馈线分段搜索的最大停电范围分析方法，如图1所示，包括获取配网模型、馈线拓扑搜索、馈线分段搜索、模拟分段故障、分段连接、停电范围分析、停电用户数分析、输出分析结果等步骤。
24.步骤一：获取配网设备模型。模型是后续馈线拓扑搜索、分段搜索、停电分析等分析计算的基础，需获取配网所有一次设备模型信息。需要获取的模型主要包括馈线、配网开关、配网刀闸、配网接地刀闸、配网馈线段、配网变压器、配网负荷、配网容抗器；需要获取的设备属性至少获取各设备id、名称、设备类型、连接点号、设备所属馈线等信息，如图2所示。获取的配网模型信息如表1所示。
25.表1配网设备模型
步骤二：馈线拓扑搜索。馈线以变电站10kv或20kv母线为电源点，通过架空线路或电缆线路传输电能对工厂、学校、居民区、企事业单位等负荷对象进行供电，通常呈发散状分布，因此馈线通常是从出线开关出发的发散状网络。步骤一中已经获取了配电网中所有的一次设备模型信息，连接点号反映了设备间的相互连接关系。基于连接点号相同的设备连接在一起的原则，通过遍历所有配网设备模型，可得到各条馈线包含的设备及设备间连接关系信息。
26.馈线拓扑搜索流程图如图3所示。通常从任意一个设备的任意一个连接点号出发，首先判断是否有新增连接点号，如果有新增连接点号，则将模型中具有这些连接点号的设备全部添加到当前这个网络中，添加新的设备后通常会产生新的连接点号，通过再次判断是否有新增连接点号再次添加新的设备，以此循环直到没有新的连接点号出现，即可得到当前馈线网络包含的所有设备信息。然后再判断是否有剩余的设备，如果有，则随机再选择一个设备出发搜索拓扑网络，直到所有设备遍历完，可得到所有馈线网络的拓扑信息。
27.馈线与馈线间通过联络开关相连，为了避免在拓扑搜索过程中，跨过联络开关搜索到另一条馈线，因此在拓扑搜索过程中，如果网络中添加了联络开关设备，则联络开关另一个连接点号不应该作为新增连接点号处理。
28.步骤三：馈线分段搜索。以断路器为边界，可将每一个馈线分成多个区域，每一个区域内部发生故障，该区域的断路器设备将会断开以将故障隔离在最小范围内，这些以断路器为边界的区域即为分段。在步骤二馈线拓扑搜索的基础上，针对每一个馈线，基于馈线分段以断路器设备为边界原则，遍历馈线内所有设备，得到馈线的各个分段、分段包含的设备及设备间连接关系信息。通常情况，一个断路器设备应出现在两个分段中。
29.分段拓扑搜索流程图如图4所示。针对每一个馈线分别进行分段拓扑搜索，得到每一个馈线包含的分段信息。类似于步骤二中馈线拓扑搜索步骤，通常从馈线内任意一个设备的任意一个连接点号出发，首先判断是否有新增连接点号，如果有新增连接点号，则将当前馈线包含的设备中具有这些连接点号的设备全部添加到当前这个分段中，添加新的设备后通常会产生新的连接点号，通过再次判断是否有新增连接点号再次添加新的设备，以此循环直到没有新的连接点号出现，即可得到当前分段包含的所有设备信息。然后再判断当前馈线是否有剩余的设备，如果有，则随机再选择一个设备出发搜索分段，直到所有设备遍历完，可得到当前馈线所有的分段信息，如图5所示。
30.分段以断路器为边界，因此一个断路器会出现在两个分段中，为了避免在拓扑搜索过程中，跨过断路器搜索到另一各分段，因此在分段搜索过程中，如果网络中添加了断路器设备，则断路器另一个连接点号不应该作为新增连接点号处理。
31.步骤四：模拟分段故障。遍历馈线内每一个分段并模拟其内部发生故障，该分段的断路器设备将被断开，以图5馈线为例，需要分别模拟分段1、分段2、分段3、分段4、分段5、分段6、分段7共七个分段发生故障。图6表示分段2内部模拟发生接地故障。
32.步骤五：分段连接。如图7所示，对馈线内故障分段以外的分段进行拓扑连接处理，包含相同断路器设备的分段应该连接在一起，得到多个分段联通区域。不同分段故障分段连接结果如下表2所示。
33.表2分段连接结果步骤六：分段联通区域停电分析。一条馈线至少包含出线开关一个电源点，通常会在主线中间、主线末端、大分支末端等位置配置联络开关设备，在一定情况下，可通过闭合联络开关设备将部分负荷转移给对侧电源进行供电，因此可认为出线开关、联络开关为馈线的电源点。基于分段内设备模型信息，分析分段联通区域内是否包含出线开关和联络开关设备，如果不包含出线开关也不包含联络开关设备，则该分段不包含电源点。以图5馈线为例，假设联络开关配置不合理，在主线末端未配置联络开关，只在个别分段内存在电源点，如表3所示。
34.表3分段电源点情况分段电源点分段1出线开关a
分段6联络开关a在步骤五分段连接的基础上，结合表3，可得出分段联通区域停电分析结果，如表4所示。
35.表4分段联通区域停电分析结果由表4可知，在分段1故障时，造成分段连通区域(分段5)停电；在分段2故障时，造成分段联通区域(分段3+分段4+分段7)停电；在分段3故障时，造成分段联通区域(分段4、分段7)停电。
36.步骤七：停电分段联通区域用户数分析。在步骤六分析结果基础上，基于分段内设备模型信息，分析停电分段联通区域内所有用户信息，用户包含公变和专户，若停电用户数超过门槛值，则会造成较大范围的停电，超过门槛值的停电分段联通区域即为线路最大停电范围分析输出结果。
37.假设基于分段拓扑搜素结果，分段内用户数统计结果如表5所示。
38.表5分段内用户数统计结果分段用户数(个)分段35分段46分段57分段78则停电分段联通区域用户数如表6所示，假设门槛值为10个。
39.表6停电分段联通区域内用户数由表6可知，在分段2发生故障时，故障联通区域(分段3+分段4+分段7)停电造成的失电用户数超过门槛值，达到19个。
40.步骤八：输出分析结果。按照上述步骤可分析出每一条馈线是否存在特定的分段故障造成较大的停电范围，应输出每一条馈线的最大停电范围分析结果，至少包括馈线名
称、故障分段、停电分段联通区域、停电用户数等信息，如表7所示。
41.表7最大停电范围分析输出结果示意本实施例基于配电网一次设备模型提出了一种基于馈线分段搜索结果，通过模拟馈线内各个分段发生故障，将非故障分段进行连接处理，并分析各分段联通区域是否包含电源点及分段内用户数，得出线路最大停电范围信息。配电网设备模型是配网调度自动化软件分析计算的基础，较为可靠、准确，本发明基于配网设备模型及连接关系信息按照一定的逻辑分析得出线路最大停电范围结果，可通过计算机程序实现自动化分析，相较于人工筛查的方式，具备分析结果可靠、准确、计算速度快、计算机输出信息多、不需要人为干预等优点，值得推广和应用。
42.通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
43.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
44.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
45.另外，在本技术实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
46.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
47.以上内容，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。