本发明涉及一种降低配网线路跳闸次数的系统，属电力配网技术领域。
背景技术：
配网线路承担着直接给用户供电的任务，所有电能都必须通过配网线路输送给用电客户。而配电线路因故障跳闸是影响线路供电可靠性的主要原因，据统计配电线路因故障跳闸导致线路停电时间占用户总停电总时间的40％以上。为了提高线路供电可靠性，因尽量降低配网线路跳闸次数。现阶段，电网运维人员对于配网线路故障的处理方式，是在故障处理完毕恢复送电后，故障处理过程即结束。对于某区域内的所有配网线路故障情况未能汇总，不能进行大量线路的故障情况进行分析和对比，致使许多线路常常发生重复性跳闸，而运维人员却因没有数据支撑，不能采取有针对性的措施。配电线路的运维方式，一般是对配网线路进行巡视。
技术实现要素：
本发明的目的是，为了提高线路的故障处理能力，有效减少线路跳闸次数，最终提高线路的供电可靠性，提出一种降低配网线路跳闸次数的系统，可对大量线路跳闸情况进行整体掌控和分析，同时提供多种跳闸原因分析和线路改造措施辅助工具，根据跳闸原因采取相应的应对措施。
实现本发明的技术方案如下，一种降低配网线路跳闸次数的系统，包括省调数据源侧子系统、电网运维侧子系统以及连接二者的光纤传输线。
所述省调数据源侧子系统包括省调调度数据网、采集服务器、第一数据服务器、第一交换机和第一光电转换器；省调调度数据网的输出端连接采集服务器的输入端；采集服务器的输出端连接第一数据服务器的输入端；第一数据服务器的输出端连接第一交换机的输入端；第一交换机的输出端连接第一光电转换器的输入端；第一光电转换器的输出端通过光纤传输线连接第二光电转换器的输入端；
所述电网运维侧子系统包括第二光电转换器、实体防火墙、通信服务器、第二数据服务器、第二交换机和工作站；第二光电转换器的输出端通过实体防火墙连接通信服务器的输入端；通信服务器的输出端连接第二数据服务器的输入端；第二数据服务器的输出端连接第二交换机的输入端；第二交换机的输出端连接各工作站。
所述省调数据源侧子系统和电网运维侧子系统之间具有独立的业务通；在省调数据源侧子系统与电网运维侧子系统之间建立一条专用通道，组建成局域网；省调数据源侧子系统第一数据服务器提供一个独立的网口给电网运维侧子系统，做到本系统和其他业务从物理上隔离，确保了业务的独立性、可靠性及安全性；电网运维侧子系统第二数据服务器也用一个独立的网口来接收同步省调数据源侧子系统第一数据服务器的数据，保障数据的实时同步，不受其他业务的干扰。
所述省调数据源侧子系统与电网运维侧子系统之间的数据传输采用的是单向推送的方式，从省调数据库自动实时向电网运维侧子系统推送，而电网运维侧子系统则不向省调数据源侧子系统发送任何数据和指令。
所述电网运维侧子系统的工作站即用户计算机上配置了配网线路跳闸监控软件系统，所述软件系统遵循javaee技术路线，应用面向服务架构和weblogic中间件，将故障信息整合建立标准体系，提供服务，按照数据层、数据集成层、应用层、展现层实现多层技术体系架构，通过web服务接口实现数据的访问和显示；所述软件系统的界面展现技术采用html、jsp及javascript；服务器开发技术采用jdk1.6、javaee5.0；数据访问技术采用jdbc、hibernate。
所述系统实现覆盖省电力公司配电线路跳闸次数统计、跳闸信息管控、故障信息分析、故障原因查找、故障处理过程存储、自动运维改进建议功能；配电线路具有的数据特征有配电线路的运维单位、变电站、线路特性信息；跳闸信息包括跳闸时间、是否重合闸、合闸时间、跳闸原因；故障信息分析根据实际需要对线路开展按日期、单位、变电站电压等级分类查询，基于跳闸事件，实现全年趋势图、历史年份对比图、地市对比图、原因分类情况图。
所述系统实现以上功能的过程是，配电线路发生跳闸后，原省调系统即接收到自动化系统上传的跳闸信息，并自动推送至本系统，本系统在接收到该信息后，将信息自动匹配到系统内的现有配电线路信息，形成一条更为完整的信息；配电线路的信息结构采用可扩展兼容的数据结构模型，在配电线路的数据存储时，采取一种数据容量自由扩展的技术；此外，系统还通过可视化界面与用户进行交流。该系统流程图如图2所示。
所述系统提供故障原因查找辅助功能，对发生故障的线路，提供线路信息的输入界面；并根据故障电流或故障录波图开展故障定位服务；故障定位方法通过内部自动算法计算故障点距离变电站的最大长度，即可以给出故障发生的范围之内，故障一定发生在该范围之内，以达到减少故障查找范围，降低故障停电时间。
所述系统对故障点定位的方法是，
(1)对故障类型系数β赋值，配网故障主要有两相短路和三相短路，根据故障信息中的故障类型，若故障为两相短路故障，则β＝0.866；若故障为三相短路故障，则β＝1；
(2)取故障电流中电流最大相的电流值，记为ik；
(3)从本系统数据库的配电线路具有的数据特征中获取线路的参数，包括配电线路所在10kv母线现有运行方式下的系统阻抗(标幺值)z，配电线路导线型号对应的单位长度阻抗(有名值)zl＝r+jx，其中r为单位长度电阻值，x为单位长度电抗值；
(4)根据以上信息，通过下面公式计算故障点与变电站的最远距离不超过l，若系统阻抗z<0.8，则：
若系统阻抗z≥0.8，则：
以上两式中，zl为故障线路导线单位长度阻抗有名值，r为故障线路导线单位长度电阻值，x为故障线路导线单位长度电抗值，z为故障线路所在10kv母线现有运行方式下的系统阻抗标幺值，β为故障类型系数，ik为故障电流各相最大值；
确定了故障点距离变电站的最远距离l，则在该位置处开始，向前巡视，结合线路本身的故障指示器等定位手段，确定精确的故障点。
所述线路信息包括：配电线路所在母线系统阻抗、故障线路的各段导线型号及长度、故障类型和故障电流大小。
所述系统具有跳闸线路运维记录的功能，该功能由运维人员填报，在故障信息的基础上增加故障点的查找过程、故障的处理方法、故障原因分析信息输入。
所述系统通过工作站即客户端通过人工将故障处理的详细情况录入，录入的内容包括：
(1)故障点位置即故障点所在分支线；
(2)故障点距离变电站的距离；
(3)故障原因类型，包括外力破坏、小动物、风偏短路、雷击引起、设备质量差、树竹压线；
(4)故障电流大小，可查询保护装置的信息，该项信息可以与自动化系统自动推送的信息进行验证；
(5)恢复送电时间；
(6)故障照片上传。
所述系统能对配网线路的开关分级保护配置提供诊断和优化建议，通过线路开关和保护定值信息，自动判别该设置是否合理；对于判别为不合理的设置，根据需要自动生成配电线路开关分级保护配置建议。
根据线路现有保护配置情况和线路信息，自动判别现有保护配置是否合理，并提供改进优化建议；所述系统对配网线路现有保护配置进行合理性判别和提供优化建议的步骤如下：
(1)根据线路信息，自动编码现有保护配置模式，系统对每一个开关进行编码，形成一条数据，该数据的格式为一个有20位元素的向量k＝[a1,a2,a3,….a20]，成为开关向量；其中前10位是开关的位置信息，后10位是开关的定值信息；前10位元素按照顺序代表从变电站至开关的导线型号和长度，每2位元素代表一种导线型号和长度，其中a1,a3,a5,a7,a9五个元素用字母表示，系统对常见的26种导线用26个字母代表，这五个字母根据实际线路导线型号为26个字母中选取，前10位元素总计可以涵盖5种导线和长度，对于配网线路基本足够，如果某个开关与变电站之间的导线类型数量超过5种，则对于参数相近的两种导线合并为1种导线，直到导线种类为5种为止；后10位元素存储了每个开关设置的定值，按照次序每2位代表了从过流i段到最末段的一段保护的电流定值和时间定值；
(2)系统自动根据线路已有参数，可以求得下一级开关距离变电站的最近距离lm，该距离按照下面公式计算：
式中，z∑l为配网线路占比最多的导线单位长度阻抗有名值，r∑l、x∑l分别为该单位长度阻抗的电阻和电抗分量，z1为配网线路所在10kv母线最大运行方式下的系统阻抗标幺值，r1、x1分别为z1的电阻和电抗分量，z2为配网线路所在10kv母线最小运行方式下的系统阻抗标幺值；
(3)将步骤(1)中开关向量k＝[a1,a2,a3,….a20]的前10位元素偶数编号的5位元素a2,a4,a6,a8,a10相加，记为la，即：
la＝a2+a4+a6+a8+a10
将各开关向量的la与lm相比较，若
la＜lm
则该开关不能作为分级的第二级开关，若
la≥lm
则该开关可以设为第二级开关；
(4)利用步骤(3)的方法，对配网线路现有开关设置进行判别；若线路上某开关被设置为具有保护功能，则对该开关的la与lm按照步骤(3)中方法进行比较，就可以判别其配置是否合理；若配置位置不合理，则按照下述步骤继续进行优化；
(5)若定义电流从变电站到用户通过多个开关，则多个开关定义为处于同一通路上；由于满足分级的开关数目可能存在多个，此时，对于处于同一通路上的开关，则只能选择一个开关作为第二级开关，同一通路上的其他开关，则作为补充开关；处于不同通路上的满足分级条件的开关，均可以作为第二级开关；在第二级开关的位置确定后，再对其定值进行优化；对于变电站的保护定值：过流i段，根据该线路的最大最小系统阻抗值、确定为第二级开关的开关向量中的导线型号、长度等信息，通过保护到第二级开关所在位置的方式进行整定，时间0s；过流ii段，可以根据线路信息，自动计算到保护到线路最末端的最小短路电流确定，时间0.2s；过流iii段，综合ct变比、上一年度最大负荷和导线载流量进行确定，时间比变电站主变低压侧后备保护最末端的时间小0.2s；对于第二级开关的保护：设置两段保护，过流i段，根据保护到线路末端且电流定值不大于变电站开关过流ii段电流定值整定，时间0s；过流ii段，不大于变电站保护过流iii段0.9倍，时间比过流iii段小0.2s。根据以上原则，自动输出优化建议。
所述系统具备自动学习功能，在具有自动运维改进建议，针对故障跳闸原因，对各类原因进行统计分析，发现配网故障存在的雷击、风偏、雨雪、设备、保护配置、树障、外力破坏、鸟害方面的信息，并对线路开展分线路、区域的故障信息；对于新发生的故障，在故障原因确定的情况下，能自动生成故障处理建议，以及后期的运维检修建议，自动对线路提出有针对性的运维建议。
所述系统通过对故障原因进行大数据存储和自动学习分析，从两方面进行统计，第一是线路故障原因类型；第二是故障发生点；通过这两方面的信息存储和分析，可以对单条线路、同一变电站线路、同一运维单位所属线路、同一区域线路、按照不同时期等进行分层分类统计分析；对故障点位置进行大数据分析，如果故障发生某一类型的故障比较多，则可以提出加强对某一类型故障隐患点的排查，如果故障点发生的位置集中在线路前段，则可以提出建议加强对某段线路的巡视排查线路前段。
本发明工作原理是充分利用省级调度中心(省调)现有网络和数据，省调通过电力自动化网络系统与全省域内各级电压等级所有线路保护装置相联，各保护装置的信息可实时自动传送至省级调度数据库中。系统从省调数据源子系统实时获取配电线路故障跳闸信息，存于系统自身的数据服务器中，再在电网运维侧子系统即客户端对数据进行展示、分析和自动提供运维建议。该系统由硬件和软件两部分组成。
本发明的有益效果是，本发明提出的一种降低配网线路跳闸次数的系统，充分利用省级电力公司已有的网络通道和省调数据库的故障信息，形成一种可靠、安全的故障信息管控平台。该系统可分析根据故障跳闸信息和故障处理信息等，提供了故障信息分类统计、对比分析、故障定位、保护配置设置和运维建议等功能。该系统可增强运维人员掌控线路故障情况的了解和对线路实际状况的把握，为配网运维人员提供了科学依据和数据支持，有利于配网运维人员开展有针对性的运维工作，系统提供的各类建议有效提升了运维工作的有效性。该系统对于降低线路跳闸次数，提高线路供电可靠性具有显著的改进效果。
附图说明
图1为本发明降低配网线路跳闸次数的系统硬件架构示意图；
图2为降低配网线路跳闸次数系统软件流程示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1所示。
本实施例一种降低配网线路跳闸次数的系统，包括省调数据源侧子系统、电网运维侧子系统以及连接二者的光纤传输线。
本实施例中省调数据源侧子系统包括省调调度数据网、采集服务器、第一数据服务器、第一交换机和第一光电转换器；省调调度数据网的输出端连接采集服务器的输入端；采集服务器的输出端连接第一数据服务器的输入端；第一数据服务器的输出端连接第一交换机的输入端；第一交换机的输出端连接第一光电转换器的输入端；第一光电转换器的输出端通过光纤传输线连接第二光电转换器的输入端。
本实施例中电网运维侧子系统包括第二光电转换器、实体防火墙、通信服务器、第二数据服务器、第二交换机和工作站；第二光电转换器的输出端通过实体防火墙连接通信服务器的输入端；通信服务器的输出端连接第二数据服务器的输入端；第二数据服务器的输出端连接第二交换机的输入端；第二交换机的输出端连接各工作站。
本实施例中省调数据源侧子系统和电网运维侧子系统之间具有独立的业务通；在省调数据源侧子系统与电网运维侧子系统之间建立一条专用通道，组建成局域网；省调数据源侧子系统第一数据服务器提供一个独立的网口给电网运维侧子系统，做到本系统和其他业务从物理上隔离，确保了业务的独立性、可靠性及安全性；电网运维侧子系统第二数据服务器也用一个独立的网口来接收同步省调数据源侧子系统第一数据服务器的数据，保障数据的实时同步，不受其他业务的干扰。且由于运维部门一般与省调之间已开通了专用的通信通道，因此可以直接利用这些通道，不需要再次搭建敷设，可节省资金。
本实施例中省调数据源侧子系统与电网运维侧子系统之间的数据传输采用的是单向推送的方式，从省调数据库自动实时向电网运维侧子系统推送，而电网运维侧子系统则不向省调数据源侧子系统发送任何数据和指令。同时，省调数据源侧子系统的第一数据服务器安装linux操作系统，电网运维侧子系统的通信服务器、第二数据服务器安装linux系统，且第二数据服务器则安装oracle数据库；各工作站考虑到用户的易用性和方便性，安装windows系统，这样，由于因各服务器的linux操作系统的独特性，不受工作站windows系统可能感染的病毒的影响。不仅如此，在电网运维侧子系统的通信服务器前面加装实体防火墙装置，以彻底根绝工作站侧的windows病毒向前端传染的可能性，最大限度地保障省调数据源侧子系统的安全性。
本实施例中电网运维侧子系统的工作站即用户计算机上配置了配网线路跳闸监控软件系统，所述软件系统遵循javaee技术路线，应用面向服务架构(soa)和weblogic中间件，将故障信息整合建立标准体系，提供服务，按照数据层、数据集成层、应用层、展现层实现多层技术体系架构，通过web服务接口实现数据的访问和显示；所述软件系统的界面展现技术采用html、jsp及javascript；服务器开发技术采用jdk1.6、javaee5.0；数据访问技术采用jdbc、hibernate。
本实施例系统实现覆盖省电力公司配电线路跳闸次数统计、跳闸信息管控、故障信息分析、故障原因查找、故障处理过程存储、自动运维改进建议功能；配电线路具有数据特征配电线路的运维单位、变电站、线路特性信息；跳闸信息包括跳闸时间、是否重合闸、合闸时间、跳闸原因(该项信息需人工辅助完善)；故障信息分析根据实际需要对线路开展按日期、单位、变电站电压等级分类查询，基于跳闸事件，实现全年趋势图、历史年份对比图、地市对比图、原因分类情况图。
本实施例系统提供故障原因查找辅助功能，对发生故障的线路，提供线路信息(如配电线路所在母线系统阻抗、故障线路的各段导线型号及长度、故障类型和故障电流大小等)的输入界面；并根据故障电流或故障录波图(如有)开展故障定位服务；故障定位方法通过内部自动算法计算故障点距离变电站的最大长度，即可以给出故障发生的范围之内，故障一定发生在该范围之内，以达到减少故障查找范围，降低故障停电时间。
本实施例系统还可具有跳闸线路运维记录的功能，该功能由运维人员填报，在故障信息的基础上增加故障点的查找过程、故障的处理方法、故障原因分析等信息输入，以利于线路历史信息的查找和配电线路故障处理经验的积累。
本实施例系统可以对配网线路的开关分级保护配置提供诊断和优化建议，通过线路开关和保护定值信息，自动判别该设置是否合理，对于判别为不合理的设置，可根据需要自动生成配电线路开关分级保护配置建议。
本实施例系统具备自动学习功能，在具有自动运维改进建议，针对故障跳闸原因，对各类原因进行统计分析，发现配网故障存在的雷击、风偏、雨雪、设备、保护配置、树障、外力破坏、鸟害等等方面的信息，并对线路开展分线路、区域等的故障信息。对于新发生的故障，在故障原因确定的情况下，可以自动生成故障处理建议，以及后期的运维检修建议，自动对线路提出有针对性的运维建议。