一种气象灾害影响线路故障跳闸判别方法与流程

本发明涉及电力系统调度自动化领域的电网气象信息应用系统，特别涉及一种气象灾害影响线路故障跳闸判别方法。

背景技术：

在电网实际运行中，当电网线路发生事故跳闸，电网调度运行人员希望能尽快定位故障发生的位置，提供其故障产生原因的初步分析，为排除故障争取时间。

在常规的ems系统中，仅通过ems系统的线路开关的遥信变位、事故跳闸信息，或者保信信息系统中保护动作信息进行判别，存在误报的可能，需要排除人工操作、线路检修等操作行为。

在故障跳闸原因的分析中，除了过载、短路等，还有可能是恶劣天气所致。需要结合气象灾害信息，设备防灾能力(覆冰设计厚度、线路拉力限值、线路耐雷水平、线路防风等级等)、gis空间信息、线路杆塔信息等，综合判断故障跳闸可能的故障原因。

设备跳闸后需要分析跳闸原因和故障定位，此项工作涉及多个部门，需要各种事故跳闸信息，如一次设备动作情况、二次设备动作情况、故障波形、负荷损失情况、潮流转移情况、设备状态信息等一系列的报告。在此之前，这些报告均需要人工填报，耗时耗力。而若通过结合ems系统、保护信息系统、设备监测系统、气象系统等信息，自动生成故障简报业务报表，极大减少了人工填报工作量，提高了工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种气象灾害影响线路故障跳闸判别方法，其可在电网线路发生事故跳闸时，快速实现故障定位，消除故障跳闸误判；结合气象灾害信息及设备防灾能力，提供故障产生原因的初步分析；综合电网运行各类信息，提供故障简报自动生成。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种气象灾害影响线路故障跳闸判别方法，包括如下步骤：

步骤1，综合ems系统的线路故障跳闸信息、保护信息系统的保护动作和故障测距信息、设备监测系统一、二次设备动作信息，进行线路开关故障跳闸识别；

步骤2，结合线路杆塔的周边气象信息、线路杆塔gis空间信息、线路设备防灾能力，进行线路故障跳闸原因分析；

步骤3，综合考虑故障前后一次设备动作、二次设备动作、故障波形、负荷损失、潮流转移及设备状态信息，实现线路故障跳闸的故障报告自动生成。

上述步骤1中，ems系统的线路故障跳闸信息包括故障时间、故障设备、故障相、故障距离及重合闸动作情况。

上述步骤1中，判断线路开关是否为人工操作，判据是：在远动与保护的实时信息中，有线路开关分闸信号，但无对应的保护动作信号，则可判定该线路开关为人工操作；否则，为非人工操作。

上述步骤1中，判断线路是否在检修状态，判据是：线路开关由合位变为分位，但线路开关两侧刀闸均在分位，此时判别线路开关则为检修状态，否则，为非检修状态。

上述步骤1中，判断线路设备是否故障，判据是：当线路处于非人工操作，非检修状态的情况下，有线路开关保护动作信号，则可判定该线路开关为故障跳闸，否则，为非故障运行状态。

上述步骤2中，获取气象信息时，通过覆冰在线监测装置获取线路杆塔的覆冰监测和微气象信息；通过多光谱红外电力山火预警装置，获取山火监测报警识别信息，以及线路电晕放电情况实时监测信息；通过极轨卫星云图信息分析得到山火实况信息；通过雷电定位装置获取雷电监测信息；通过电网气象系统获取台风实况信息。

采用上述方案后，本发明具有以下有益的技术效果：

(a)综合ems系统的线路故障跳闸信息、保护信息系统的保护动作和故障测距等信息，进行线路开关故障跳闸识别，消除人工操作、设备检修等误判影响，提供其故障产生原因的初步分析，为排除故障争取时间。

(b)结合线路设备防灾能力、线路杆塔gis空间信息、线路杆塔周边气象信息，综合判断可能的故障原因，分析气象灾害对故障跳闸的直接影响，为故障产生原因快速准确分析提供支持。

(c)综合一次设备动作、二次设备动作、故障波形、负荷损失、潮流转移、设备状态信息等一系列信息，实现线路故障跳闸的故障报告自动生成，极大减少了人工填报工作量，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明中线路故障跳闸判别流程图；

图2是本发明中线路故障跳闸原因气象灾害分析流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种气象灾害影响线路故障跳闸判别方法，包括如下步骤：

步骤1，综合ems系统的线路故障跳闸信息、保护信息系统的保护动作和故障测距信息、设备监测系统一、二次设备动作信息等，进行线路开关故障跳闸识别，排除人工操作和线路检修等导致的故障跳闸误判；其中，ems系统的线路故障跳闸信息，包括故障时间、故障设备、故障相、故障距离、重合闸动作情况等信息；

上述步骤1中，如果仅通过ems遥信变位数据或者保信数据均存在误报的可能。在识别时，如果结合ems数据和保信数据，综合判断设备跳闸，可避免人工操作、设备检修等带来的误报。如图1线路故障跳闸判别流程图所示，对应的相关判据如下：

线路开关人工操作判据：在远动与保护的实时信息中，有线路开关分闸信号，但无对应的保护动作信号，则可判定该线路开关为人工操作；否则，为非人工操作。

线路检修状态判据：线路开关由合位变为分位，但线路开关两侧刀闸均在分位，此时判别线路开关则为检修状态，否则，为非检修状态。

线路设备故障判据：当线路处于非人工操作，非检修状态的情况下，有线路开关保护动作信号，则可判定该线路开关为故障跳闸，否则，为非故障运行状态。

步骤2，结合线路杆塔的周边气象信息、线路杆塔gis空间信息、线路设备防灾能力(如覆冰设计厚度、线路拉力限值、线路耐雷水平、线路防风等级等)，进行线路故障跳闸原因分析，综合判断该事故跳闸是否受该气象灾害因素的影响；

获取气象灾害相关信息时，可以通过覆冰在线监测装置获取线路杆塔的覆冰监测和微气象信息；通过多光谱红外电力山火预警装置，获取山火监测报警识别信息，以及线路电晕放电情况实时监测等信息；通过极轨卫星云图信息分析得到山火实况信息；通过雷电定位装置获取雷电监测信息；通过电网气象系统获取台风实况信息。

步骤3，综合考虑故障前后一次设备动作、二次设备动作、故障波形、负荷损失、潮流转移、设备状态信息等一系列信息，实现线路故障跳闸的故障报告自动生成。

下面以线路故障跳闸为例，来分析本发明技术方案的具体实现过程。

由于气象灾害引起的线路故障跳闸的气象类型中，一般有覆冰、山火、雷电、台风、风偏、污闪等。在由于气象灾害引起的线路故障跳闸的原因分析中，首先要获得气象灾害相关信息。通过线路杆塔上安装的覆冰在线监测装置获取线路杆塔的覆冰信息，包括监测时间、线路覆冰厚度、覆冰类型、杆塔监测微气象信息(温度、湿度、风速、风向)、线路拉力等；通过安装的多光谱红外电力山火预警装置，获取山火监测、山火报警、山火精确识别，以及线路电晕放电情况实时监测等信息；通过实况极轨卫星云图信息分析得到山火实况信息，时间、发生位置和过火面积；通过雷电定位装置实时监测雷电对地放电(地闪)的时间、位置、雷电流峰值、极性、回击次数等信息；通过电网气象系统获取台风信息，包括时间、位置、台风路径、实时风圈、风速风向、风力强度、中心位置等信息。

当线路发生故障跳闸时，ems监控系统有报警信号：xx年xx月xx日xx时xx分xx秒，xx站xx开关xx相分位、xx站xx线路xx保护xx元件动作、xx站xx开关重合成功/不成功，并伴随有xx事故跳闸的语音及警笛，跳闸线路的p、q、u、i均为0。

保护信息系统有保护动作明细，如：事故跳闸事件、线路开关状态、故障测距信息、故障波形信息等。

系统判别时，当收集到开关分位信号，首先，判断设备是否人工操作，判定条件为保护有动作信号，若无保护动作信号，则判人工操作，流程结束；若有保护动作信号，接下来判断设备是否检修，判定条件为任一动作开关两侧刀闸在合位，若不满足该条件，则判设备处于检修态，流程结束；若满足该条件，然后判断是否线路故障，判定条件为线路保护跳闸信号，若不满足该条件，则通过信号判断属于其它哪类故障；若满足该条件，则判断为线路故障。

结合气象灾害信息进行下一步判别，如图2线路故障跳闸原因气象灾害分析流程图所示，分析该线路故障跳闸是否由于气象灾害引起：

根据线路故障测距分析出的故障点位置，结合线路杆塔信息，分析出故障点所处区段，即，位于该线路的杆塔a到杆塔b之间。获取覆冰在线监测信息，包括，线路覆冰厚度ice_thick、风偏角wind_angle、线路拉力line_pull；结合线路设计参数，包括，覆冰设计厚度design_thick、线路设计拉力design_pull；分析是否超出设计厚度和拉力限值。该气象灾害是否引起线路杆塔倒塌接地，确定该故障跳闸是否与覆冰灾害影响相关。

根据线路故障点的位置(经纬度坐标，lan，lon)，利用gis空间分析，结合山火实况监测位置点及过火面积，在指定范围内distince_delta，搜索是否有山火发生，分析该故障跳闸是否与山火灾害影响相关。

利用gis空间分析，以故障线路为基准线段，以line_r(默认值设为1，可调整)km为带宽，分析该线路的线路走廊缓冲区域s；以故障时间为中间时刻，前后缓冲时间2s，结合雷电定位信息，查询故障线路在缓冲区域s中主放电雷电流幅值i(ka)、回击次数等信息，结合线路杆塔的耐雷水平，分析该故障跳闸是否与雷击灾害影响相关。

获取故障跳闸前后台风实时路径和风圈信息，利用gis空间分析，获得不同等级风圈(7级、10级、12级等)影响范围的杆塔号，在台风影响杆塔集中，结合故障跳闸点的线路杆塔防风等级参数，分析该故障跳闸是否与台风灾害影响相关。

综合上述信息，下一步将根据这些信息自动生成故障简报。

系统将已经接入的电网、气象、设备监测等相关信息，按照预订的模板(模板可定制、可编辑)进行组织展现，自动生成报表及快照，并存储历史。故障简报中提供包括ems系统、保信系统、覆冰、雷电、山火、台风等设备运行基础信息和气象灾害信息，也包括一次设备动作情况、二次设备动作情况、故障波形、负荷损失情况、潮流转移情况、设备状态信息等一系列的信息。

综合上述，本发明一种气象灾害影响线路故障跳闸判别方法，综合考虑ems系统(energymanagementsystem)中设备故障跳闸信息，保护信息系统中保护动作信息、故障测距信息，以及设备跳闸后一、二次设备的动作行为，进行线路开关故障跳闸识别，消除人工操作和线路检修操作等误判；同时，结合电网运行信息、气象灾害信息、设备防灾能力，线路杆塔gis(geographicinformationsystem)空间信息，综合分析线路故障跳闸的原因；最后综合各类信息，自动生成故障跳闸简报信息。该方法应用于调度自动化系统或电网气象信息应用系统，大大提高了电网运行时线路故障跳闸原因的分析判别，为排除线路故障争取时间。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。