一种基于户外一二次融合断路器的配网自愈恢复系统的制作方法

本发明属于配电网供电恢复与自愈控制，具体为一种基于户外一二次融合断路器的配网自愈恢复系统。

背景技术：

1、现有配电网中的馈线自愈恢复通常以配电主站维护的馈线拓扑为基础，结合户外一二次融合断路器上送的电压、电流、零序量、保护启动、跳闸信号及开关位置遥信进行故障定位。故障发生后，主站按照预设的上下游连接关系判断故障电流经过的断路器范围，再依据保护动作顺序、失压区段和开关分合状态确定疑似故障区间，并向相邻分段断路器和联络断路器下发隔离及恢复控制指令。为处理通信延时和数据缺失，现有方案通常对遥测量设置越限判据，对遥信事件设置允许时间窗，并通过时间排序或简单多数一致性规则筛选异常记录。当某一断路器未上传完整事件时，系统多以相邻节点的状态进行补充判断；当开关遥信与主站拓扑模型一致时，则直接沿既定拓扑继续进行故障区段搜索和恢复路径计算。因此，现有实现的定位过程实质上依赖拓扑状态正确这一前提，并把各断路器采集到的故障信息作为对既定拓扑的单向验证依据。

2、户外一二次融合断路器长期分散运行于配电馈线后，保护动作时刻、遥测采样时刻和通信到达时刻并不完全一致，个别开关位置还可能因遥信延迟、状态未刷新或通信报文乱序而与现场实际导通关系出现暂时偏差。在这种情况下，若仍以主站当前拓扑作为唯一约束，故障电流的真实传播路径会被映射到错误的上下游关系中；某个节点的异常电气量缺失，也可能被解释为故障传播在该处终止。由于现有定位方法缺少利用整条故障事件传播关系反向检验开关拓扑状态的机制，一旦错误遥信进入拓扑模型，后续保护动作次序、异常覆盖范围和故障隔离边界均可能沿错误连接关系连续偏移，使实际故障区段与计算所得区段不一致，并进一步造成故障边界外的健康区段被扩大隔离，或者含有故障风险的区段被误纳入恢复通路。需要解决的是在事件时序存在偏差、局部观测缺失且开关拓扑状态可能失真的条件下，如何同时确定真实故障边界与可信拓扑状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于户外一二次融合断路器的配网自愈恢复系统，可以解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种基于户外一二次融合断路器的配网自愈恢复系统，包括：依据配电馈线中各一二次融合断路器的电气连接关系建立有向馈线拓扑；

4、获取故障前后各一二次融合断路器对应的电压、电流、零序量、保护启动、跳闸及开关位置时序数据，并按照统一事件时标形成故障事件序列；

5、依据所述有向馈线拓扑确定所述故障事件序列在相邻断路器之间的传播关联，形成故障传播指纹；

6、针对各候选故障区段分别构建与其对应的反事实故障传播状态，将所述反事实故障传播状态与所述故障传播指纹进行一致性匹配，并联合确定故障边界及与实际传播关系不一致的开关拓扑状态。

7、优选的，对所述电压、电流、零序量、保护启动、跳闸及开关位置时序数据进行事件化处理时，以保护启动事件作为局部时间参考点，分别提取参考点前后的电气量突变段和开关状态迁移段；

8、针对来自不同一二次融合断路器且具有通信到达时间差的数据，根据相邻断路器共同检测到的同源电气扰动建立跨节点时间对应关系，并以所述跨节点时间对应关系修正各事件的逻辑发生次序；

9、将修正后的事件按照断路器标识、事件类别、发生次序及前后状态进行编码，形成供所述故障传播指纹构建使用的统一事件序列。

10、优选的，所述故障传播指纹按照所述有向馈线拓扑中的上下游邻接关系构建，包括确定异常电气量的首发断路器集合、沿馈线方向连续出现异常的断路器集合、保护启动与跳闸的相对次序以及跳闸后所述异常电气量消失的区段集合；

11、对于相邻断路器之间存在事件缺失的传播链，不直接切断所述传播链，而依据缺失节点两侧事件在时间次序、异常极性及拓扑方向上的连续关系生成待验证传播连接，并将确定传播连接与所述待验证传播连接共同写入所述故障传播指纹。

12、优选的，针对所述有向馈线拓扑中的每一候选故障区段，将所述候选故障区段设定为故障源，沿当前开关导通关系推导理论受故障影响的断路器集合、理论保护动作次序及对应隔离动作后的异常消失范围，形成反事实故障传播状态；

13、将所述反事实故障传播状态与所述故障传播指纹中的实际异常覆盖范围、实际动作次序及实际异常消失范围逐项关联，并将只有改变至少一个开关逻辑状态后方能满足传播一致性的候选结果附加拓扑状态修正标记，用于故障区段与开关拓扑状态的联合判定。

14、优选的，所述跨节点时间对应关系采用相邻断路器共同出现的电流突变边沿、零序量起变段或保护启动关联段作为同源事件锚点；

15、针对同一断路器在连续多个同源事件锚点上的通信到达偏差建立偏差序列，并将其中可由统一偏移关系解释的部分作为节点时间偏移量，将不能由统一偏移关系解释的离散偏差保留为事件时序不确定量；

16、在形成统一事件序列时，依据所述节点时间偏移量修正事件排序，同时将所述事件时序不确定量附加至对应事件，使后续传播关联在时间次序存在重叠时保留多种候选顺序。

17、优选的，对于所述待验证传播连接，分别建立从上游节点向下游节点传播和从下游节点向上游节点反向关联的两类候选连接；

18、将候选连接两端的异常电气量变化方向、保护状态变化以及中间开关导通状态与所述有向馈线拓扑进行组合校验，当所述候选连接需要跨越处于断开状态的开关时，将相应连接转化为拓扑疑似失真连接；

19、当所述候选连接在电气量变化连续但保护事件不连续时，将缺失的保护事件标记为观测缺口，并保持传播链的拓扑连续性，使拓扑失真与事件缺失采用不同传播标记进入后续反事实匹配。

20、优选的，构建所述反事实故障传播状态时，以各候选故障区段为起始区段，按照开关导通关系逐级扩展理论受影响节点，并在遇到首个处于断开状态的边界开关、理论隔离开关或馈线终端时终止对应方向的传播；

21、针对具有分支结构的馈线，将各分支上的理论异常覆盖范围分别记录，并将共同上游节点处的保护事件作为分支传播合并约束；

22、同时依据所述候选故障区段与各保护节点之间的电气上下游次序生成理论动作偏序关系，而不预先限定固定动作时长，使不同断路器保护响应差异能够在同一反事实传播状态中进行比较。

23、优选的，将所述拓扑状态修正标记表示为与具体开关对应的候选逻辑状态变量，并针对同一候选故障区段分别生成不修改拓扑、修改单一开关状态以及修改具有传播关联的多个开关状态的候选拓扑组合；

24、对于每一候选拓扑组合，重新生成相应反事实故障传播状态，并与包含拓扑疑似失真连接、观测缺口及事件时序不确定量的故障传播指纹进行联合匹配；

25、按照故障传播不一致项、拓扑状态修改项及无法解释的事件项构成候选解释集合，从所述候选解释集合中保留不存在相互矛盾传播关系的故障区段—拓扑状态组合。

26、优选的，对于因所述事件时序不确定量形成的多种候选事件顺序，分别与所述候选拓扑组合构成传播解释分支，并在每一传播解释分支中沿所述有向馈线拓扑检查首发异常位置、相邻传播连续性、保护动作偏序及隔离后异常消失边界之间的闭合关系；

27、若同一开关状态修改能够同时消除多个相互独立传播链中的矛盾，则将所述开关状态修改保留为共享拓扑修正项；

28、若某一状态修改仅能够解释单个孤立事件而造成其他传播链新增矛盾，则从对应传播解释分支中剔除状态修改，以形成具有最小拓扑修正集合的联合解释结果。

29、优选的，根据所述联合解释结果提取故障源所在候选区段两侧与实际传播终止位置相对应的上游故障边界和下游故障边界，并将位于故障边界之外且其供电通路未包含所述共享拓扑修正项的区段标记为拓扑确定区；

30、对于供电通路经过拓扑状态仍存在多个候选解释的区段，保持为拓扑待确认区；

31、将所述故障边界、所述拓扑确定区、所述拓扑待确认区以及对应开关的候选逻辑状态共同形成自愈恢复拓扑约束数据，供后续配网自愈恢复过程选择隔离对象及非故障失电区段的可恢复通路。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

33、1.通过把各一二次融合断路器的电压、电流、零序量、保护启动、跳闸和开关位置变化统一编码为事件序列，并利用相邻节点共同出现的同源扰动修正跨节点时间偏移，可使通信到达先后与现场事件发生先后相互分离，减少报文乱序对保护动作次序判断的干扰。在此基础上，将异常首发位置、沿馈线的异常连续范围、保护动作偏序以及跳闸后的异常消失范围组织为故障传播指纹，再针对每个候选区段生成对应的反事实传播状态，可以用整条传播链同时检验候选故障位置和开关导通关系。当某一候选区段只有在修改特定开关逻辑状态后才能解释多个相互关联的事件时，开关被纳入拓扑修正候选，而不是继续沿错误拓扑扩展故障范围；当局部事件缺失但其两侧传播关系仍保持连续时，观测缺口也不会被直接判定为传播终止位置。由此形成故障位置与拓扑状态的联合约束结果，使故障上游边界、下游边界与实际电气传播关系保持一致，并减少错误遥信造成的故障区段偏移。

34、2.在联合判定过程中，对时间顺序存在不确定性的事件保留多种候选次序，并将其与不同候选拓扑组合共同形成传播解释分支，可避免单次时间校正结果直接决定故障结论；对跨越断开开关的异常连续关系标记为拓扑疑似失真连接，对电气量连续但保护事件缺失的情况标记为观测缺口，使两类异常在后续匹配中采用不同约束方式。进一步利用最小拓扑修正集合筛除仅能解释孤立事件、却会在其他传播链中引入矛盾的状态修改，可以限制拓扑修正范围，保持未受影响馈线区段的原有连接关系。故障边界确定后，再将不经过共享拓扑修正项的供电通路划入拓扑确定区，将仍存在多种候选解释的通路划入拓扑待确认区，并把两类区域与候选逻辑状态共同形成恢复拓扑约束数据，可使后续隔离对象和非故障失电区段的恢复通路依据已验证的传播关系进行选择，降低健康区段过度隔离以及拓扑未确认区段被直接投入恢复序列的概率。