配电故障定位方法、装置、服务器及存储介质与流程

1.本发明涉及配电故障分析技术领域，尤其涉及一种配电故障定位方法、装置、服务器及存储介质。


背景技术：

2.现有技术中，一些偏远地区的老旧线路，急需升级改造，以适应时代发展的需要。如线路开关不具备智能配电终端服务器，遇到单一故障导致的线路停电，只能通过人工线路巡检方式锁定故障区域，人为恢复非故障区域供电。故障排查效率低下，用户供电可靠性较低。
3.进行智能化改造可显著解决目前人工排查故障区域效率低的问题，同时自动恢复非故障区域供电，达到提质增效、智能运维的效果。
4.现有配电线路的老旧设备开关未遵循标准设计，无法通过只增配智能配电终端实现智能化改造。且与新装设备无法形成联动配合。
5.在现有条件上进行的技术改造，除考虑线路出现故障后能够实现自愈的问题，还应当考虑到如何在产生故障时，如何快速确定故障点位置，以及时发现并解决线路故障。
6.基于此，需要开发设计出一种配电故障定位方法。


技术实现要素：

7.本发明实施方式提供了一种配电故障定位方法、装置、服务器及存储介质，用于解决现有技术中配电系统在自愈后，不容易对故障进行定位的问题。
8.第一方面，本发明实施方式提供了一种配电故障定位方法，包括：
9.获取多个分段开关的位置以及多个环网开关的位置，其中，所述分段开关为连接母线各分段的开关，所述环网开关为连接不同母线的开关；
10.根据所述多个分段开关的位置以及所述多个环网开关的位置，确定目标母线段，所述目标母线段为与故障线路连接的母线段；
11.获取多个目标馈线的开关的位置，所述目标馈线为与所述目标母线段连接的馈线；
12.根据所述多个目标馈线的开关的位置，确定故障线路；
13.对所述故障线路进行检测，确定故障位置。
14.在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个分段开关的位置以及所述多个环网开关的位置，确定目标母线段，包括：
15.对于每个母线段，执行如下步骤：
16.若所述母线段两端开关的位置为分闸位置，则所述母线段被确定为目标母线段。
17.在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个目标馈线的开关的位置，确定故障线路，包括：
18.确定所述多个目标馈线的开关的位置是否全部为分闸位置；
19.若所述多个目标馈线的开关的位置全部为分闸位置，则目标母线段为故障线路；
20.若所述多个目标馈线的开关的位置中的至少一个位置不为分闸位置，则对于每个开关处于分闸位置的所述目标馈线，获取分闸记录；
21.确定所述分闸记录为自动分闸的目标馈线为故障线路。
22.在一种可能实现的方式中，若所述故障线路为目标母线段，则对所述故障线路进行检测，确定故障位置，包括：
23.获取所述目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，其中，所述历史电流为故障时的电流，所述连接点为目标馈线与所述目标母线段的连接点；
24.根据所述目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置的两个相邻连接点；所述两个相邻连接点为第一连接点和第二连接点；
25.获取目标母线长度、母线电阻率以及实测电压降，其中，实测电压降为故障时所述第一连接点与所述第二连接点之间的电压降，所述目标母线长度为所述第一连接点与所述第二连接点之间母线的长度；
26.根据目标母线长度、母线电阻率、实测电压降、目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置。
27.在一种可能实现的方式中，所述根据所述目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置的两个相邻连接点，包括：
28.根据多个目标馈线的历史电流计算对应每两个相邻连接点之间的母线段的计算电流；
29.从母线段的最下游连接点开始，选取第一个所述计算电流与所述历史电流不同的母线段作为故障段，确定所述故障段的两个相邻连接点为故障位置的两个相邻连接点。
30.在一种可能实现的方式中，所述根据目标母线长度、母线电阻率、实测电压降、目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置，包括：
31.根据目标母线长度、母线电阻率、实测电压降、目标母线段的各连接点之间的历史电流、所述多个目标馈线的历史电流以及第一公式，确定距离第一连接点的距离，所述第一公式为：
[0032][0033]
式中，u为故障段实测电压降，l为故障段母线长度，ρ为母线电阻率，k为第一连接点在多个连接点的对应位置，n为连接点的总数量，i为故障位置的两个相邻连接点之间母线的实测电流，ii为第i连接点连接的馈线的历史电流，l为距离第一连接点的距离；
[0034]
根据第一连接点的位置以及距离第一连接点的距离，确定故障位置。
[0035]
在一种可能实现的方式中，在所述对所述故障线路进行检测，确定故障位置之后，包括：
[0036]
获取联络开关的位置；
[0037]
若所述联络开关的位置为合闸状态，则将与联络开关相连的母线段作为自愈母线；
[0038]
与所述自愈母线相连的两个母线段为故障线路。
[0039]
第二方面，本发明实施方式提供了一种配电故障定位装置，包括：
[0040]
第一获取模块，用于获取获取多个分段开关的位置以及多个环网开关的位置，其中，所述分段开关为连接母线各分段的开关，所述环网开关为连接不同母线的开关；
[0041]
故障母线段确定模块，用于根据所述多个分段开关的位置以及所述多个环网开关的位置，确定目标母线段，所述目标母线段为与故障线路连接的母线段；
[0042]
第二获取模块，用于获取多个目标馈线的开关的位置，所述目标馈线为与所述目标母线段连接的馈线；
[0043]
故障线路确定模块，用于根据所述多个目标馈线的开关的位置，确定故障线路；以及，
[0044]
故障定位模块，用于对所述故障线路进行检测，确定故障位置。
[0045]
第三方面，本发明实施方式提供了一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0046]
第四方面，本发明实施方式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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0047]
本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：
[0048]
本发明实施方式公开了的一种配电故障定位方法，其在系统自愈的基础上，对线路逐层进行分析，首先定位故障发生所在的母线段，然后，根据馈线开关的状态，确定故障是否发生在母线上，在发生在母线时，在通过馈线电流，定位母线故障所在馈线连接点的间隔，最后利用公式给出具体的故障点位置，实现精准定位。本发明方法给出了在系统自愈基础上，从复杂逻辑中找到故障点，并对故障点进行定位的解决办法，该方法层次清晰，最终定位位置较为精确，适用于对带有自愈系统的配电线路故障定位。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0050]
图1是本发明实施方式提供的配电故障定位方法的流程图；
[0051]
图2是本发明实施方式提供的环网供电拓扑图；
[0052]
图3是本发明实施方式提供的故障定位原理图；
[0053]
图4是本发明实施方式提供的自愈拓扑图；
[0054]
图5是本发明实施方式提供的配电故障定位装置功能框图；
[0055]
图6是本发明实施方式提供的服务器功能框图。
具体实施方式
[0056]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具
体细节，以便透彻理解本发明实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
[0057]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施方式来进行说明。
[0058]
下面对本发明的实施例作详细说明，本实例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0059]
图1为本发明实施方式提供的配电故障定位方法的流程图。
[0060]
如图1所示，其示出了本发明实施方式提供的配电故障定位方法的实现流程图，详述如下：
[0061]
在步骤101中，获取多个分段开关的位置以及多个环网开关的位置，其中，所述分段开关为连接母线各分段的开关，所述环网开关为连接不同母线的开关。
[0062]
示例性地，如图2所示，该图示出了本发明实施方式提供的环网供电拓扑图，图中，电源201通过各个母线段为各个馈线供电，母线段上设有多个分段开关202，分别控制一段母线段。母线段通过馈线实现为负载203供电。图中设有上下两个母线，两个母线通过环网开关204连接，正常工作状态下，环网开关204处于分闸状态(图中所示的开关，黑色填充的为合闸状态，未填充的为分闸状态)。
[0063]
图2中每个母线均包括两个母线段，每个母线段两端均设有开关，开关的作用为隔离或连接两个相邻的母线段，每个母线段上均设有三个馈线。
[0064]
对于分段开关以及环网开关的位置，反应了开关的状态，合闸位置表明该开关处于闭合状态，分闸位置表明该开关处于断开状态。
[0065]
在步骤102中，根据所述多个分段开关的位置以及所述多个环网开关的位置，确定目标母线段，所述目标母线段为与故障线路连接的母线段。
[0066]
在一些实施方式中，步骤102包括：对于每个母线段，执行如下步骤：若所述母线段两端开关的位置为分闸位置，则所述母线段被确定为目标母线段。
[0067]
示例性地，对于出现故障的线路，由于系统为了能够加快自愈过程，会自动的进行开关的投切，以减小故障影响的范围。一般而言，自愈过程是通过将故障线路隔离，将正常线路进行转供电。
[0068]
因此，从大的方向上查找故障线路，应当找到被隔离的母线段。本发明实施方式中是通过找到两端开关为分闸的母线段作为故障的线路相连的母线段。
[0069]
以图2为例，图中上方母线的左侧母线段两端的开关均为分闸状态，表明该段母线段被隔离，故障线路发生在该母线段供电的区域。而上方母线右侧的母线段，其右侧为环网开关204，其为闭合状态，表面该母线段通过下方母线进行了转供电，实现了自愈。
[0070]
在步骤103中，获取多个目标馈线的开关的位置，所述目标馈线为与所述目标母线段连接的馈线。
[0071]
在步骤104中，根据所述多个目标馈线的开关的位置，确定故障线路；
[0072]
在一些实施方式中，步骤104包括：确定所述多个目标馈线的开关的位置是否全部为分闸位置；若所述多个目标馈线的开关的位置全部为分闸位置，则目标母线段为故障线路；若所述多个目标馈线的开关的位置中的至少一个位置不为分闸位置，则对于每个开关
处于分闸位置的所述目标馈线，获取分闸记录；确定所述分闸记录为自动分闸的目标馈线为故障线路。
[0073]
示例性地，在初步确定故障产生的范围后，应当进一步确定故障故障产生的线路。
[0074]
在故障产生后，故障影响的线路会受故障的影响，开关分闸。若与母线段相连的馈线的开关，均为分闸状态，则说明母线存在故障，馈线通过分闸的方式对母线进行隔离。若与母线段相连的馈线的开关仅部分为分闸状态，对于处于分闸状态的馈线线路，如果是自动分闸的，可以认定为故障线路。
[0075]
以图2为例，图中上方最左侧的馈线线路的开关为分闸状态，对应的母线段两端的开关也未分闸状态，如果上方最左侧的馈线线路的开关为自动分闸，则说明该馈线线路为故障线路。
[0076]
在步骤105中，对所述故障线路进行检测，确定故障位置。
[0077]
在一些实施方式中，若所述故障线路为目标母线段，则步骤105包括：
[0078]
获取所述目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，其中，所述历史电流为故障时的电流，所述连接点为目标馈线与所述目标母线段的连接点；
[0079]
根据所述目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置的两个相邻连接点；，所述两个相邻连接点为第一连接点和第二连接点；
[0080]
获取目标母线长度、母线电阻率以及实测电压降，其中，实测电压降为故障时所述第一连接点与所述第二连接点之间的电压降，所述目标母线长度为所述第一连接点与所述第二连接点之间母线的长度；
[0081]
根据目标母线长度、母线电阻率、实测电压降、目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置。
[0082]
在一些实施方式中，所述根据所述目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置的两个相邻连接点，包括：根据多个目标馈线的历史电流计算对应每两个相邻连接点之间的母线段的计算电流；从母线段的最下游连接点开始，选取第一个所述计算电流与所述历史电流不同的母线段作为故障段，确定所述故障段的两个相邻连接点为故障位置的两个相邻连接点，所述最下游连接点为最远离电源的连接点。
[0083]
在一些实施方式中，所述根据目标母线长度、母线电阻率、实测电压降、目标母线段的各连接点之间的历史电流以及所述多个目标馈线的历史电流，确定故障位置，包括：
[0084]
根据目标母线长度、母线电阻率、实测电压降、目标母线段的各连接点之间的历史电流、所述多个目标馈线的历史电流以及第一公式，确定距离第一连接点的距离，所述第一公式为：
[0085][0086]
式中，u为故障段实测电压降，l为故障段母线长度，ρ为母线电阻率，k为第一连接点在多个连接点的对应位置，n为连接点的总数量，i为故障位置的两个相邻连接点之间母线的实测电流，ii为第i连接点连接的馈线的历史电流，l为距离第一连接点的距离；
[0087]
根据第一连接点的位置以及距离第一连接点的距离，确定故障位置。
[0088]
示例性地，如图3所示，图3示出了一种母线段发生故障时刻的线路状态，具体而言是在第k和k 1馈线之间的母线段上发生了接地故障，该段母线的电流为i，该线路共有n个馈线，对于任意一个馈线i，其电流为ii。
[0089]
在对母线具体位置进行初定位时，先定位故障发生的间隔，当母线产生接地或者相间断路时，则有母线电流大于该段母线下游各个馈线的电流。
[0090]
以图3为例，如果在第k和k 1馈线之间的母线段上发生了接地故障，很显然，该段母线的电流i大于下游各个馈线的电流之和，下游各个馈线的电流为ik～in。对于第k-1和第k馈线之间的母线，也存在母线电流和下游各个馈线的电流之和不一致的问题，而对于第k和第k 1馈线之间的母线段，则不存在电流不一致的情况。
[0091]
因此，在定位发生的间隔时，从下游开始，逐个分析间隔的母线段电流和各个下游馈线电流和，第一个电流不一致的母线段间隔，即为存在故障的母线段间隔。
[0092]
在确定了故障产生所在的馈线的间隔后，就可以通过实测电压降、母线长度、以及母线电阻率，确定具体的位置。
[0093]
实测电压降为两个馈线间隔之间的电压降(第一连接点与第二连接点之间的实测电压差)。具体公式为：
[0094][0095]
式中，u为故障段实测电压降，l为故障段母线长度，ρ为母线电阻率，k为第一连接点在多个连接点的对应位置，n为连接点的总数量，i为故障位置的两个相邻连接点之间母线的实测电流，ii为第i连接点连接的馈线的历史电流，l为距离第一连接点的距离。
[0096]
根据上式，求解出距离第一连接点的距离l，然后，根据第一点的位置坐标，就可以获得故障发生点的精确位置。
[0097]
在一些实施方式中，还包括步骤106，步骤106包括：获取联络开关的位置；若所述联络开关的位置为合闸状态，则将与联络开关相连的母线段作为自愈母线；与所述自愈母线相连的两个母线段为故障线路。
[0098]
示例性地，在一些应用场景中，供电线路为两个电源，可以实现由其它电源转供电，这种由其它电源转供电的一种形式为，供电线路发生了两个以上的故障点。
[0099]
如图4所示，图中设有第二个电源，第二个电源可通过联络开关205转供电。当联络开关205闭合时，说明与该联络开关相连的母线段为正常的母线段，而与该母线段隔离的母线段为故障线路所在的母线段。
[0100]
本发明配电故障定位方法实施方式，其在系统自愈的基础上，对线路逐层进行分析，首先定位故障发生所在的母线段，然后，根据馈线开关的状态，确定故障是否发生在母线上，在发生在母线时，在通过馈线电流，定位母线故障所在馈线连接点的间隔，最后利用公式给出具体的故障点位置，实现精准定位。本发明方法给出了在系统自愈基础上，从复杂逻辑中找到故障点，并对故障点进行定位的解决办法。
[0101]
应理解，上述实施方式中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施方式的实施过程构成任何限定。
[0102]
以下为本发明的装置实施方式，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施方式。
[0103]
图5是本发明实施方式提供的配电故障定位装置功能框图，参照图5，配电故障定位装置5包括：第一获取模块501、故障母线段确定模块502、第二获取模块503、故障线路确定模块504以及故障定位模块505。
[0104]
第一获取模块501，用于取获取多个分段开关的位置以及多个环网开关的位置，其中，所述分段开关为连接母线各分段的开关，所述环网开关为连接不同母线的开关。
[0105]
故障母线段确定模块502，用于根据所述多个分段开关的位置以及所述多个环网开关的位置，确定目标母线段，所述目标母线段为与故障线路连接的母线段。
[0106]
第二获取模块503，用于获取多个目标馈线的开关的位置，所述目标馈线为与所述目标母线段连接的馈线。
[0107]
故障线路确定模块504，用于根据所述多个目标馈线的开关的位置，确定故障线路。以及，
[0108]
故障定位模块505，用于对所述故障线路进行检测，确定故障位置。
[0109]
图6是本发明实施方式提供的服务器的功能框图。如图6所示，该实施方式的服务器6包括：处理器600、存储器601以及存储在所述存储器601中并可在所述处理器600上运行的计算机程序602。所述处理器600执行所述计算机程序602时实现上述各个配电故障定位方法及实施方式中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤105。
[0110]
示例性的，所述计算机程序602可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器601中，并由所述处理器600执行，以完成本发明。
[0111]
所述服务器6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述服务器6可包括，但不仅限于，处理器600、存储器601。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是服务器6的示例，并不构成对服务器6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述服务器还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0112]
所称处理器600可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0113]
所述存储器601可以是所述服务器6的内部存储单元，例如服务器6的硬盘或内存。所述存储器601也可以是所述服务器6的外部存储设备，例如所述服务器6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器601还可以既包括所述服务器6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器601用于存储所述计算机程序以及所述服务器所需的其他程序和数据。所述存储器601还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0114]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的
功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施方式中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。
[0115]
在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。
[0116]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0117]
在本发明所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置/服务器和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/服务器实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0118]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
[0119]
另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0120]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个配电故障定位方法及配电故障定位装置实施方式的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0121]
以上所述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述
实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。