一种面向环网柜运行状态的协同感知方法与流程

本发明涉及配电自动化，更具体地说，本发明涉及一种面向环网柜运行状态的协同感知方法。

背景技术：

1、随着城市配电网络规模持续扩大以及供电可靠性要求不断提高，配电线路的运行方式日益复杂，线路分段、负荷转供、故障隔离和供电恢复等操作需要在多个配电设备之间协同完成。环网柜作为中压配电网络中的重要开关设备，其运行状态不仅关系到所在馈线区段的带电情况，还会影响上下游供电关系及备用电源转供过程。当线路发生开关操作、保护动作、电压电流突变或故障隔离时，运行人员需要依次核对目标环网柜及其上下游环网柜的遥测、遥信、保护动作和故障指示信息。判断开关是否正确动作、故障位于哪个馈线区段以及哪些环网柜受到供电影响。故障区段隔离后，还需要操作分段开关或联络开关调整供电路径，并确认受影响区域是否恢复供电。因此，如何结合配电线路连接关系对多个环网柜的运行状态进行连续、准确监测，已成为配电自动化运行管理中的重要技术需求，

2、然而，不同配电自动化终端上传的遥测、遥信、开关动作及保护动作信息在采集时标、上送时延和设备标识方面可能存在差异，导致同一次运行变化对应的事件难以排序和关联；正常倒闸、开关拒动、开关误动、上游电源异常、下游线路故障及终端通信异常又可能产生相近的失压、电流下降或遥信变化，单凭局部数据难以准确区分。尤其在分段开关或联络开关变位引起供电路径变化时，原有上下游关系随之改变，若仍依据变位前的馈线拓扑分析后续事件，容易造成故障区段、受影响环网柜及供电恢复状态判断错误。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，有如下方案，以解决上述背景技术中单柜运行状态判断孤立、故障来源难以区分及拓扑变化后事件校核不连续的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种面向环网柜运行状态的协同感知方法，包括如下步骤：

4、采集各环网柜的遥测数据、遥信数据、开关动作记录、保护动作信息及配电自动化终端通信状态，对采集数据进行统一时标处理并按设备标识关联，结合馈线连接关系、分段开关状态、联络开关状态及当前供电方式生成实时馈线拓扑；

5、当检测到目标环网柜发生开关变位、保护动作或电压电流突变时，依据实时馈线拓扑、开关动作逻辑及保护配合关系，确定目标环网柜及其上下游受电环网柜应发生的开关状态变化、电气量变化和故障指示变化；

6、按照事件发生时间，归集目标环网柜、上下游受电环网柜及联络环网柜的遥信变位、遥测变化、保护动作和通信状态，形成事件顺序记录数据；

7、将事件顺序记录数据与所述应发生的变化进行拓扑校核和时序校核，判断正常倒闸、开关拒动或误动、上游电源异常、下游线路故障或配电自动化终端异常，并确定故障区段和受影响环网柜；

8、当开关变位引起馈线拓扑变化时，更新环网柜之间的上下游关系和供电路径，并基于更新后的实时馈线拓扑继续校核未完成状态归属的事件，输出环网柜运行状态协同感知结果。

9、进一步地，对采集数据进行统一时标处理并按设备标识关联，包括：

10、以配电自动化主站的授时时间为基准，读取遥测数据、遥信数据、开关动作记录、保护动作信息及配电自动化终端通信状态携带的采集时标和时间品质标识，对满足时间同步要求的数据保留原采集时标，对不满足时间同步要求的数据依据终端时钟偏差进行时标校正并设置时间异常标记；

11、根据环网柜标识、间隔标识、开关设备标识及配电自动化终端标识建立设备对应关系，将统一时标后的采集数据关联至对应环网柜及其进线间隔、出线间隔、分段间隔或联络间隔；

12、根据数据品质标识、通信状态及同一测量点相邻采集值的连续性确定采集数据的有效状态，将设备归属不一致、数据品质无效或通信中断期间产生的异常数据设置为不参与状态校核的数据。

13、进一步地，生成实时馈线拓扑，包括：

14、获取配电线路的一次接线模型，在所述一次接线模型中建立电源点、母线、环网柜、开关设备及馈线区段之间的电气连接关系；

15、将分段开关、联络开关、负荷开关及断路器的当前分合状态映射至所述一次接线模型，根据处于合位的开关设备确定导通支路，根据处于分位的开关设备确定断开支路；

16、从电源点沿导通支路进行网络连通性分析，并结合各环网柜的电压存在状态及有功功率方向校核馈线带电状态和供电方向，确定各环网柜对应的上游供电环网柜、下游受电环网柜、联络环网柜及馈线区段归属，生成实时馈线拓扑。

17、进一步地，确定目标环网柜及其上下游受电环网柜应发生的开关状态变化、电气量变化和故障指示变化，包括：

18、当检测到开关遥信由分位变为合位或由合位变为分位、保护装置启动或出口，或者电压、电流的变化幅度超过对应变化判定门限并持续达到规定采集周期时，将对应环网柜确定为目标环网柜，并确定对应的变化触发时刻和变化类型；

19、根据目标环网柜中发生变化的开关设备类型、开关变位方向、保护动作类型、所在馈线区段及供电方向，调用对应的开关动作逻辑和保护配合关系；

20、沿实时馈线拓扑确定目标环网柜对应的上游供电环网柜、下游受电环网柜及联络环网柜，并分别确定各环网柜应出现的开关位置、电压存在状态、电流变化方向、功率方向及故障指示状态。

21、进一步地，形成事件顺序记录数据，包括：

22、根据保护动作时限、开关设备动作时间及配电自动化终端数据上送时延，以所述变化触发时刻为基准确定事件归集时间窗；

23、在所述事件归集时间窗内，提取目标环网柜、上游供电环网柜、下游受电环网柜及联络环网柜对应的遥信变位记录、遥测变化记录、开关动作记录、保护启动记录、保护出口记录和配电自动化终端通信状态；

24、按照统一时标后的事件发生时间对所提取的记录进行排序，并为各项记录标记对应的环网柜、开关设备、馈线区段、上下游位置及数据品质状态；

25、将发生时间相同的记录按照保护动作记录、开关动作记录、遥信变位记录和遥测变化记录的来源顺序保留其并列关系，形成事件顺序记录数据。

26、进一步地，对事件顺序记录数据进行拓扑校核，包括：

27、根据实时馈线拓扑确定目标环网柜与上游供电环网柜、下游受电环网柜及联络环网柜之间的电气连接路径、开关通断状态和供电方向；

28、将事件顺序记录数据中各环网柜实际出现的开关位置、电压存在状态、电流变化方向、功率方向及故障指示状态，与所述应发生的开关状态变化、电气量变化和故障指示变化进行对应；

29、当发生变化的环网柜、馈线区段及变化方向与所述电气连接路径和供电方向相符，且状态变化未跨越处于分位的开关设备时，生成拓扑一致校核结果；

30、当状态变化偏离当前供电路径、跨越处于分位的开关设备或者变化方向与当前供电方向不符时，生成拓扑不一致校核结果。

31、进一步地，对事件顺序记录数据进行时序校核，包括：

32、依据开关动作逻辑、保护配合关系、开关设备动作时间及配电自动化终端数据上送时延，确定保护启动、保护出口、开关变位、电流变化、电压变化及故障指示变化之间的规定发生顺序和对应响应时限；

33、将事件顺序记录数据中各项变化的实际发生顺序和时间间隔与所述规定发生顺序和响应时限进行比对；

34、当开关动作记录、遥信变位及对应电气量变化符合规定发生顺序并处于对应响应时限内时，判定为正常倒闸；

35、当存在开关动作记录或保护出口记录，而对应开关设备在动作时限内未完成遥信变位，且所在支路的电流未按开关动作要求改变时，判定为开关拒动；

36、当开关设备发生遥信变位和对应电气量变化，但不存在相对应的开关操作来源或保护出口记录时，判定为开关误动；

37、当目标环网柜及其下游受电环网柜出现同向失压或负荷电流下降，且目标环网柜上游供电侧同步出现电压异常时，判定为上游电源异常；

38、当目标环网柜上游供电侧保持带电，且故障电流、保护动作或故障指示集中于目标环网柜下游馈线区段时，判定为下游线路故障；

39、当目标环网柜上传的遥测变化或遥信变位未得到相邻环网柜电气状态支持，并伴随数据品质无效、通信中断或时标异常时，判定为配电自动化终端异常。

40、进一步地，确定故障区段和受影响环网柜，包括：

41、当判定结果为上游电源异常或下游线路故障时，根据拓扑一致校核结果、保护动作位置、故障指示状态及电流变化方向，沿实时馈线拓扑确定异常所在的供电路径；

42、沿所述供电路径向电源侧追踪，将相邻馈线区段中由故障电流或故障指示存在转变为故障电流或故障指示不存在的位置，或者处于分位并阻断异常传播的开关设备所在位置，确定为故障区段的电源侧边界；

43、沿所述供电路径向负荷侧追踪，将故障指示停止延伸的位置、处于分位的开关设备所在位置或馈线末端确定为故障区段的负荷侧边界；

44、将所述电源侧边界与负荷侧边界之间的馈线区段确定为故障区段，并将供电路径经过所述故障区段且出现失压、停电或供电来源变化的环网柜确定为受影响环网柜。

45、进一步地，当开关变位引起馈线拓扑变化时，更新环网柜之间的上下游关系和供电路径，包括：

46、将经时序校核确认的开关变位完成时刻确定为拓扑切换时刻，根据变位后的开关分合状态更新一次接线模型中对应支路的导通状态；

47、从电源点沿更新后的导通支路重新进行网络连通性分析，并结合电压存在状态和有功功率方向校核更新后的馈线带电状态及供电方向，重新确定各环网柜的上下游关系、供电路径及馈线区段归属；

48、将事件发生时刻早于拓扑切换时刻的事件关联至变位前的实时馈线拓扑，将事件发生时刻不早于拓扑切换时刻的事件关联至变位后的实时馈线拓扑；

49、对于事件归集时间窗跨越所述拓扑切换时刻且尚未完成状态归属的事件，按照更新后的上下游关系和供电路径重新执行拓扑校核和时序校核。

50、进一步地，输出环网柜运行状态协同感知结果，包括：

51、汇总目标环网柜对应的遥测状态、遥信状态、开关动作状态、保护动作状态、配电自动化终端通信状态、拓扑校核结果及时序校核结果，确定目标环网柜的运行状态类型和状态变化原因；

52、将所述运行状态类型与对应的变化触发时刻、实时馈线拓扑、故障区段、受影响环网柜及事件顺序记录数据建立关联，并记录所采用的实时馈线拓扑对应的拓扑切换时刻和数据品质状态；

53、按照正常倒闸、开关拒动、开关误动、上游电源异常、下游线路故障或配电自动化终端异常生成状态分类记录，输出包含目标环网柜、运行状态类型、发生时刻、故障区段、受影响环网柜及校核依据的环网柜运行状态协同感知结果。

54、本发明一种面向环网柜运行状态的协同感知方法的技术效果和优点：

55、本发明通过对多个环网柜的遥测数据、遥信数据、开关动作记录、保护动作信息及配电自动化终端通信状态进行统一时标处理和设备标识关联，结合一次接线关系、开关分合状态及当前供电方式生成实时馈线拓扑，实现不同来源运行数据与实际供电关系的统一对应，减少数据时标差异、设备归属不清及通信异常对状态判断的影响；在运行变化发生时，依据目标环网柜与上游供电环网柜、下游受电环网柜及联络环网柜之间的拓扑关系，确定各对象应发生的开关状态、电气量及故障指示变化，并按照事件发生时间形成事件顺序记录数据，使同一运行过程中的保护动作、开关变位和电气响应能够连续关联；

56、然后，通过拓扑校核和时序校核联合判断实际事件是否符合供电路径、开关动作逻辑及保护配合关系，从而区分正常倒闸、开关拒动或误动、上游电源异常、下游线路故障及配电自动化终端异常，并确定故障区段和受影响环网柜；当开关变位引起供电路径改变时，按照拓扑切换时刻更新上下游关系，并在更新后的实时馈线拓扑下续接未完成状态归属的事件，避免故障隔离、联络转供及供电恢复过程中出现事件判断中断，从而提升环网柜运行状态识别、故障定位和影响范围确定的准确性、连续性及可追溯性。