用于多层级间协同的线路故障的处置方法、装置及存储介质

1.本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种用于多层级间协同的线路故障的处置方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.随着电网已成为特高压交直流混联复杂受端电网阶段，而电力系统线路属于电力系统中最为基本的也是最为重要的设施，它能够将电力系统中的各个环节有效地连接起来，从而形成一个有机的整体，电力系统线路在电网上呈现出分布广、跨越大等特点，人为因素、不可控力和自然环境对电力系统线路的影响复杂而多样，故障连锁反应机理复杂，受电能力约束增多，新能源消纳、外电受入与可再生能源现货交易的矛盾日益显现，给电网安全稳定运行带来了重大影响。现有技术中，面对线路故障，一般依靠操作人员根据操作手册执行手册规范的操作，由于依赖人工处置，导致目前的线路故障处置速度慢，存在效率低下、智能化水平低下的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种用于多层级协同的线路故障的处置方法、装置及存储介质，提高电网线路故障处置的效率，减轻调控人员工作负担。
4.本发明采用的技术方案是：一种用于多层级间协同的线路故障的处置方法，包括以下步骤：
5.通过综合智能告警信息获取电网的线路故障事件信息；
6.根据故障事件信息匹配建立故障处置流程，同时建立用于输出故障处置流程操作提示和信息互通的故障处置群；
7.根据电网实时运行状态和故障线路事件信息判断是否存在主变、线路越限、主变和母线失电、断面越限情况的风险；
8.如果判断存在上述任一种越限风险优先采取机组出力调整策略；当机组调整策略不能消除越限风险时，采取负荷调整策略直至消除全部越限风险；
9.消除越限风险后判断故障线路是否符合强送电的条件，若符合强送电条件，则进行强送电操作；若不符合，则根据外部指令选择进行强送电操作或者设备停役操作。
10.上述技术方案中，还包括以下步骤：根据线路故障事件、故障处置流程以及对应采取的调整策略和操作生成电网故障报告并进行存储。
11.上述技术方案中，根据故障事件信息确定故障线路及其所属的运维单位，获取该运维单元的人员信息并建立通讯平台作为故障处置群。
12.上述技术方案中，通过综合智能告警信息定位到发生故障的设备，并获取该设备的属性信息；针对该设备的属性信息通过查询故障预案知识图谱，获得相匹配的故障处置预案；将故障处置预案结合调度规程、事故处理手册、故障处置经验建立故障处置流程的操
作提示；所述故障处置流程的操作提示用于表征实现故障消除的处置操作及其顺序；故障处置流程的每一个处置操作均设置状态显示；当判定操作人员未执行某个处置操作时，该处置操作对应的状态显示为待处理；当操作人员执行完某个处置操作时，该某个处置操作对应的状态变更为已完成。
13.上述技术方案中，是否存在主变、线路越限的风险判断过程包括：
14.实时对比电网的主变有功和额定容量数据，若主变有功实时值超过主变额定容量，代表存在主变越限风险；反之，则无主变越限风险；
15.实时对比电网的线路电流和电流上限数据，若线路相电流实时值超过线路电流上限值，代表存在线路越限风险；反之，则无线路越限风险；
16.是否存在主变和母线失电的风险判断过程包括：
17.监测电网的实时主变电流，若主变各侧电流均为零，代表主变存在失电风险；反之，则主变无失电风险；
18.监测电网的实时母线电压，若母线三相电压均为零，代表母线存在失电风险；反之，则母线无失电风险。
19.是否存在断面越限风险判断过程包括：
20.对比电网的实时断面有功和稳态限额数据，若断面有功潮流实时值超过断面稳态限额值，则代表存在断面越限风险；反之，则无断面越限风险。
21.上述技术方案中，所述机组出力调整策略包括：基于灵敏度分析方法，分别获得越限断面和支路对机组的灵敏度值；将越限断面和支路对应的正、负灵敏度值分别按照灵敏度绝对值大小进行降序排序，分别获得越限断面和支路对应的排序靠前的机组灵敏度信息；分别对上述靠前的机组灵敏度信息进行计算，获得断面有功功率减少量和支路有功功率减少量；若断面有功功率减少量超过断面剩余越限量，且支路有功功率减少量超过支路剩余越限量，则终止该机组的出力调整；反之，则继续对可调机组进行出力调整；出力调整无法消除风险的标准是所有可调机组全部参与后，还是无法消断面剩余越限量和支路剩余越限量。
22.上述技术方案中，所述负荷调整策略包括：采用灵敏度分析方法，分别获得断面和支路对任一负荷的正灵敏度值，分别将断面和支路对负荷的正灵敏度值按照灵敏度大小进行降序排序，分别获得断面和支路对应的排序靠前的负荷灵敏度信息；对上述靠前的正灵敏值从进行计算，分别获得断面有功潮流减少量和支路有功潮流减少量；若断面有功潮流减少量超过断面剩余越限量，且支路有功潮流减少量超过支路剩余越限量，则终止负荷调整策略；反之，则继续对负荷进行事故拉限电，直至消除断面剩余越限量和支路剩余越限量或者全部正灵敏度已选用。
23.上述技术方案中，符合强送电的条件是：保护正常动作，且故障线路未挂牌，且故障线路没有检修申请单，且故障线路为架空线路，且天气不为台风天气，且故障线路相连变电站变压器各侧电流未越限。
24.本发明提供了一种用于多层级间协同的线路故障的处置系统，包括故障线路信息感知模块、多层级协同模块、风险感知模块、风险处置模块、线路强送电及设备停役模块和故障设备报告模块；
25.故障线路信息感知模块用于通过综合智能告警信息获取电网的线路故障事件信
息；
26.多层级协同模块用于根据故障事件信息匹配建立故障处置流程，同时建立用于输出故障处置流程操作提示和信息互通的故障处置群；
27.风险感知模块用于在故障事件处置流程执行完毕后，根据电网实时运行状态和故障线路事件信息判断是否存在主变、线路越限、主变和母线失电、断面越限情况的风险；
28.风险处置模块用于判定存在越限风险后优先采取机组出力调整策略，当机组调整策略不能消除越限风险时采取负荷调整策略直至消除全部越限风险，；
29.线路强送电及设备停役模块用于消除风险后判断故障线路是否符合强送电的条件，若符合强送电条件，则进行强送电操作；若不符合，进行是否忽略判断结果直接强送判断；若忽略，进行强送电操作；若不忽略，则进行设备停役操作；
30.故障设备报告模块用于根据线路故障事件以及对应采取的调整策略和操作生成电网故障报告并进行存储。
31.本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有用于多层级间协同的线路故障的处置方法程序，所述用于线路故障的处置方法程序被处理器执行时实现上述技术方案中所述的用于多层级间协同的线路故障的处置方法的步骤。
32.本发明的有益效果是：与现有技术相比，通过对综合智能告警系统和scada系统中故障事件相关信息的搜集整合，实现了有效信息的快速汇集。采用拓扑搜索等网络分析技术完成由于电网故障而导致的实时运行风险分析，并通过事件化和对象化与电网故障相关信息，分析电网风险，以自动流程化引导方式辅助调控人员执行分阶段的电网故障处置，实现了处置过程的全流程监视以及多层级协同，保障了处置过程的高效性及规范性，有效提高电网线路故障处置的效率，减轻调控人员工作负担，提升调度安全生产的工作水平。
附图说明
33.图1为本发明的模块示意图；
34.图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
36.如图1所示，本发明提供了一种用于多层级间协同的线路故障的处置系统，包括故障线路信息感知模块、多层级协同模块、风险感知模块、风险处置模块、线路强送电及设备停役模块和故障设备报告模块。
37.故障线路信息感知模块用于通过综合智能告警信息获取电网的线路故障事件信息；其中，综合智能告警信息包括故障线路名称、电压等级、故障时间、故障相别、首端厂站、末端厂站。
38.线路故障事件信息包括故障线路的三跨信息、线路类型信息、检修信息、气象信息、故障线路录波信息。三跨信息包括故障线路、被跨越对象名称、被跨越对象类型、跨越线档档距、跨越档杆塔号；线路类型信息包括线路类别、线路长度；检修信息包括申请单编号、停役批准开始时间、停役批准结束时间、工作内容、安全措施、物理设备名称；气象信息包括
天气文字预报、风向、风速、温度、等级。
39.多层级协同模块用于根据故障事件信息匹配事故预案、故障处置经验和调度规程，从而建立故障处置流程和建立用于输出故障处置流程操作提示和信息互通的故障处置群；线路故障事件处置流程是通过分析事故预案、故障处置经验、事故处理手册和调度规程后生成的处置流程，同时每个流程都有待处理和已完成两个状态，方便调控人员指挥线路故障处置，同时建立故障线路相关的运维、检修单位的群。具体地，当某一电网设备发生故障返回综合智能告警信息的时候，多层级协同模块定位到该设备，返回该设备的属性信息。多层级协同模块根据故障事件信息确定故障线路及其所属的运维单位，获取该运维单元的人员信息并建立通讯平台(可以采用系统内部通讯软件或者其他即时通讯软件生成信息交流群组)作为故障处置群。通过故障预案知识图谱进行查询，查询到相匹配的故障处置预案，将故障处置预案推送至故障处置群，再结合调度规程、事故处理手册、故障处置经验建立处置流程引导调度员处置故障。所述故障处置流程的知识图谱用于表征实现故障消除的处置操作及其顺序；故障处置流程的每一个处置操作均设置状态显示；当判定操作人员未执行某个处置操作时，该处置操作对应的状态显示为待处理；当操作人员执行完某个处置操作时，该某个处置操作对应的状态变更为已完成。
40.风险感知模块用于在故障事件处置流程执行完毕后，根据电网实时运行状态和故障线路事件信息判断是否存在主变、线路越限、主变和母线失电、断面越限情况的风险。如果判定不存在风险，则跳转至线路强送电及设备停役模块执行对应的操作。
41.风险处置模块用于判定存在越限风险后优先采取机组出力调整策略，当机组调整策略不能消除越限风险时采取负荷调整策略直至消除全部风险。机组出力调整策略的信息包括机组名称、所属厂站、灵敏度、调整量、调整前值、调整后值、上下限、影响设备及影响量；负荷调整策略的信息包括优先级、负荷名称、所属厂站、灵敏度、限电总量、影响量。
42.具体地，机组出力调整策略基于灵敏度分析方法，优先调整灵敏度靠前的机组，通过机组上、下限出力确定机组调整量，直到消除断面和支路越限值或者已全部用完机组。
43.具体地，负荷出力调整策略基于灵敏度分析方法，优先调整灵敏度靠前的负荷，根据断面和支路越限值确定对应的越限调整量，只要越限调整量不为零，就继续进行负荷调整。直到消除断面和支路越限值或者已全部用完负荷。
44.线路强送电及设备停役模块用于消除越限风险后实际情况进行分析，判断故障线路是否符合强送电的条件，若符合强送电条件，则自动进行强送电操作；若不符合，根据外部指令进行是否忽略判断结果直接强送判断；若外部人工操作选择忽略，则进行强送电操作；若外部人工操作选择不忽略，则进行设备停役操作。
45.线路强送电及设备停役模块中对实际情况进行分析指的是保护是否正常动作、线路是否挂牌、线路是否有检修申请单、线路是否为架空线路、天气是否不为台风天气、故障线路相连变电站变压器各侧电流未越限；
46.其中保护动作信息包括：线路名称、保护装置类型、保护装置型号、保护动作时间、失灵保护是否动作、主保护动作是否动作、后备保护是否动作。当判定失灵保护、主保护动作、后备保护均正常动作时，认为对应的保护装置保护动作正常。
47.线路挂牌信息包括：线路名称、是否带电作业挂牌、是否检修作业挂牌。当判定带电作业挂牌、检修作业挂牌均判定为是时，认为对应线路存在线路挂牌信息。
48.线路的检修申请单信息包括：申请单编号、物理设备名称、物理设备id、停役批准开始时间、停役批准结束时间。将综合智能告警表的故障线路id(id_dev)与调控云中的检修申请单的物理设备id(dev_id)进行匹配，如果匹配成功再判断当前时间是否处于停役批准开始时间(pass_begin_time)、停役批准结束时间(pass_end_time)，若处于该时间内，认为对应的线路有检修申请单信息，否则无检修申请单信息。
49.故障线路相连变电站变压器各侧电流未越限(当电流值小于设定电流时)信息包括：变压器名称、所属厂站名称、高压侧电流值、中压侧电流值、低压侧电流值。
50.保护是否正常动作并分为三类：
51.第一类：失灵保护未动作，至少有一组主保护动作，后备保护可动可不动，为保护动作正常；
52.第二类：失灵保护和主保护未动作，仅有后备保护动作，为保护动作异常；
53.第三类：仅失灵保护动作为保护动作异常。
54.故障设备报告模块用于根据线路故障事件以及对应采取的调整策略和操作生成电网故障报告并进行存储。电网故障报告信息包括：故障名称、故障发生时间、故障发生地点、故障设备、故障原因、故障电压等级、故障发现人、天气等故障相关的基本信息。生成的报告存入历史故障处置信息，供故障处置后进行故障后的图片、统计表格和说明文本的调阅。
55.本发明可采用d5000平台或调控云平台实现。
56.本发明提供了一种用于多层级间协同的线路故障的处置方法，包括以下步骤：
57.通过综合智能告警信息获取电网的线路故障事件信息。
58.根据故障事件匹配事故预案，再通过人工智能标记、训练、学习调度规程、事故处理手册和故障处置经验，形成故障处置的处置流程，同时根据故障线路所属运维单位、检修单位建立故障处置群；为避免执行人员未执行某一处置环节，在每一个处置环节均设置状态显示；当操作人员未处置该环节时，状态显示为待处理；当执行人员执行完所有处置环节并返回结果，状态变更为已完成；同时，多层级协同模块为每个环节预留编辑区域，方便调控人员记录相关信息；
59.故障处置流程所提示的操作被执行完毕后，根据电网实时运行状态和故障线路事件信息判断是否存在主变、线路越限、主变和母线失电、断面越限情况的风险；
60.如果判断存在越限风险优先采取机组出力调整策略，当机组调整策略不能消除越限风险，即所有可调节机组已全部参与，但还存在主变、线路越限、主变和母线失电、断面越限的情况时，采取负荷调整策略直至消除全部越限风险；
61.消除越限风险后判断故障线路是否符合强送电的条件，若符合强送电条件，则进行强送电操作；若不符合，进行是否忽略判断结果直接强送判断；若忽略，进行强送电操作；若不忽略，则进行设备停役操作。符合强送电的条件是：保护正常动作，且线路未挂牌，且线路没有检修申请单，且线路为架空线路，且天气不为台风天气，且故障线路相连变电站变压器各侧电流未越限。
62.所述断面越限风险指的是断面稳态限额越限，断面越限判断方法如下：
63.当发生线路故障以后执行分析当前系统的断面越限风险，筛选提剔除断面越限历史结果表中已存在的记录，防止一些非故障引起的越限混到故障引起的越限里面，得到发
生线路故障后新增的断面越限风险。断面是否越限采取对比scada系统的实时断面有功和稳态限额数据，若断面有功潮流实时值p
ir,sec
超过断面稳态限额值p
il,sec
，即p
ir,sec
＞p
il,sec
，代表存在断面越限风险；反之，则无风险。
64.统计当前所有故障引起的主变越限和线路越限风险，主变越限和线路越限风险的判断方式为：
65.当发生线路故障以后执行分析当前系统的主变越限和线路越限风险，筛选提剔除主变越限和线路越限历史结果表中已存在的记录，防止一些非故障引起的越限混到故障引起的越限里面，得到发生线路故障后新增的主变越限和线路越限风险。主变越限采取对比scada系统的实时主变有功和额定容量数据，若主变有功实时值p
ir,xfmr
超过主变额定容量s
in,xfmr
，即p
ir,xfmr
＞s
in,xfmr
，代表存在主变越限风险；反之，则无风险；线路越限采取对比scada系统的实时线路电流和电流上限数据，线路相电流实时值i
ir,line
超过线路电流上限值i
il,line
，即i
ir,line
＞i
il,line
，代表存在线路越限风险；反之，则无风险。
66.统计当前所有主变和母线失电风险，主变和母线失电的判断方式为：
67.当发生线路故障以后执行分析当前系统的主变和母线失电风险，筛选提剔除主变和母线失电历史结果表中已存在的记录，防止一些非故障引起的越限混到故障引起的越限里面，得到发生线路故障后新增的主变和母线失电风险。主变失电采取对比scada系统的实时主变电流，若主变各侧电流ih、im、i
l
均为零，代表主变存在失电风险；反之，则无风险。母线失电采取对比scada系统的实时母线电压，若母线三相电压ua、ub、uc均为零，代表母线存在失电风险；反之，则无风险。
68.所述机组出力调整策略基于灵敏度分析方法，获得越限断面和有功功率支路有功功率对机组的灵敏度值，将越限断面和支路对应的正、负灵敏度值分别按照灵敏度绝对值大小进行降序排序，分别获得越限断面和支路对应的排序前五的机组灵敏度信息，形成可调整的越限断面和支路对应的机组灵敏度列表信息，越限断面的机组灵敏度列表信息包括可调机组名称、影响断面名称和断面对机组的灵敏度值；支路的机组灵敏度列表信息包括可调机组名称、影响支路名称和支路对机组的灵敏度值；分别对越限断面和支路对应的前五个机组灵敏度信息从大到小依次分别进行计算，获得五个机组对应的断面有功功率减少量和支路有功功率减少量；
69.断面有功功率减少量和支路有功功率减少量计算方法一致：
70.第一步：计算越限断面/支路对电网系统中任一机组的灵敏度；
71.公式如下：
[0072][0073][0074]
其中，p
i,sec
为越限断面的有功功率，p
j,g
为该机组节点的有功功率，通过scada系统获取；表示支路bk在支路灵敏度矩阵d中对应的行号，n
t
为支路数，根据网络拓扑获取。
[0075]
第二步：计算机组调整量δp
n,g
；
[0076]
其中，断面/支路对机组的灵敏度为正时，机组调整量的计算公式如下：
[0077]
δp
n,g
＝δp
n,g.max-δp
n,g.s
[0078]
断面/支路对机组的灵敏度为负时，机组调整量的计算公式如下：
[0079]
δp
n,g
＝δp
n,g.s-δp
n,g.min
[0080]
式中：δp
n,g
为机组的调整量，δp
n,g.max
为机组最大出力，δp
n,g.min
为机组最小出力，δp
n,g.s
为机组实时功率，通过scada系统获取；机组调整数目是直到消除越限所用的机组或者全部机组(这种情况是所有机组均参与调整，但还未消除风险)。
[0081]
第三步：计算断面/支路有功功率减少量δp
over
；
[0082]
公式如下:
[0083][0084]
式中：δp
over
为断面/支路潮流减少量，s
jg，isec
为断面/支路对机组的灵敏度值，δp
n,g
为机组的调整量，n为机组调整数目；
[0085]
若断面有功功率减少量超过断面剩余越限量，且支路有功功率减少量超过支路剩余越限量，则终止该机组的出力调整；反之，则继续对可调机组进行出力调整。断面剩余越限量和支路剩余越限量等于其初始越限量和机组调整越限量的差值。
[0086]
所述负荷调整策略采用灵敏度分析方法，分别获得断面和支路对任一负荷的正灵敏度值，分别将断面和支路对应的正灵敏度值按照灵敏度大小进行降序排序，分别获得断面和支路对应的排序前五的负荷灵敏度信息，分别形成断面和支路对应可调整的负荷灵敏度列表，负荷灵敏度列表包括可调负荷名称、影响断面/支路名称和断面/支路对负荷的正灵敏度值。对两个列表中的前五个正灵敏值从大到小依次分别进行计算，获得五个机组对应的断面有功潮流减少量和支路有功潮流减少量。
[0087]
断面有功潮流减少量和支路有功潮流减少量计算方法一致：计算方法如下：
[0088]
第一步：计算越限断面和支路对系统中任一负荷的灵敏度；
[0089]
公式如下：
[0090][0091][0092]
其中，p
i,bran
为越限支路的有功功率，p
j,l
为该负荷节点的有功功率,通过scada系统获取；表示支路bk在支路灵敏度矩阵d中对应的行号，n
t
为支路数，根据网络拓扑获取。
[0093]
第二步：计算断面和支路有功功率减少量δp
over
；
[0094][0095]
式中：δp'
over
为断面/支路有功潮流减少量，s
ibran，jg
为断面/支路对负荷的正灵敏度值，δp'
n,l
为负荷节点的有功功率，通过scada系统获取；n'为负荷调整数目，调整数目为消除消除越限所用的负荷。
[0096]
若断面和支路有功潮流减少量超过断面剩余越限量和支路剩余越限量，则终止负荷调整策略；反之，则继续对负荷进行事故拉限电，直至消除断面剩余越限量和支路剩余过
载越限量或者全部断面和支路对负荷的正灵敏度已选用。
[0097]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有用于线路故障的处置方法程序，所述用于线路故障的处置方法程序被处理器执行时实现如上述方案所述的用于线路故障的处置方法的步骤。
[0098]
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。