一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统的制作方法

1.本发明涉及配电网线路故障监测技术领域，涉及到一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统。


背景技术：

2.地下配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，无论是国民生活，还是工厂生产，科学研究无一不需要电力的供应，地下配电网线路故障对人们的生活和工作均会产生不可忽视的影响。所以，如果电力线路有故障发生，需要及时监测到故障，并尽可能准确地确定故障发生位置，为配电网管理中心进行检修提供可靠的参考。
3.目前，现有的地下配电网线路故障监测系统基本结合人工巡线故障监测管理，当地下配电网线路出现故障时，通过电力维修人员沿线寻找故障所在位置，但是这样的方式不仅降低故障排除效率，而且增加查找故障和后期修复故障的时间，导致无法有效保障地下配电网的安全供电，从而给城市造成较大的经济损失，进一步无法满足城市居民的生活用电需求。
4.现有的地下配电网线路故障监测系统主要通过电力维修人员凭借工作经验分析线路故障类型，但是存在人员知识储备不一、经验能力不齐和参考标准不一问题，导致无法精准有效地分析线路故障类型，从而无法对地下配电网线路故障进行针对性处理，在极大程度上降低地下配电网的供电可靠性。


技术实现要素：

5.鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统，实现了对地下配电网线路故障在线监测预警管理。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
7.本发明提供一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统，包括：
8.地下配电网线路划分模块：用于将待监测地下配电网内电力线路划分成各段电力子线路，并对待监测地下配电网内各段电力子线路进行监测点的布设；
9.线路端点电流检测模块：用于检测待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流，对比得到待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值；
10.故障电力子线路筛选分析模块：用于根据待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值，筛选待监测地下配电网内各段故障电力子线路，并分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型；
11.故障电力子线路参数检测模块：用于检测待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处相关参数；
12.故障电力子线路参数分析模块：用于对待监测地下配电网内处于各故障类型的各
段故障电力子线路中各监测点处相关参数进行分析，确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点；
13.故障电力子线路预警处理模块：用于根据待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的线路类型，并进行对应预警等级的处理。
14.优选地，所述地下配电网线路划分模块中具体详细包括：
15.将待监测地下配电网内电力线路按照线路等距离划分方式划分成各段电力子线路，并对待监测地下配电网内各段电力子线路进行编号，同时将若干监测点按照等距布设方式分别布设在待监测地下配电网内各段电力子线路中，并定位待监测地下配电网内各段电力子线路中各监测点的布设位置，对待监测地下配电网内各段电力子线路中各监测点进行编号。
16.优选地，所述线路端点电流检测模块中待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值的获得方式为：
17.通过电流传感器实时检测待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流和终端电流，将待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流和终端电流分别与预设的地下配电网内电力线路的额定电流进行对比，得到待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流差值和终端电流差值。
18.优选地，所述故障电力子线路筛选分析模块中对应的具体筛选分析方式为：
19.根据待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值，将待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流差值和终端电流差值分别与预设的允许电流误差值进行对比，若待监测地下配电网内某段电力子线路的始端电流差值或终端电流差值大于预设的允许电流误差值，则判断待监测地下配电网内该段电力子线路存在异常故障，筛选统计待检测地下配电网内存在异常故障的各段电力子线路，记为待检测地下配电网内各段故障电力子线路，并根据待检测地下配电网内各段故障电力子线路的端点电流差值，分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型，统计待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路，其中各故障类型分别为断路故障类型和短路故障类型。
20.优选地，所述故障电力子线路参数检测模块包括断路故障类型线路参数检测单元，所述断路故障类型线路参数检测单元用于检测待监测地下配电网内处于断路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处三相电压，将处于断路故障类型的各段故障电力子线路记为各断路故障电力子线路，统计待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处三相电压有效值，将待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处三相电压有效值分别记为uax
ir
、ubx
ir
、ucx
ir
，i＝1,2,...,n，i表示为第i个断路故障电力子线路，r＝1,2,...,k，r表示为第r个监测点。
21.优选地，所述故障电力子线路参数检测模块还包括短路故障类型线路参数检测单元，所述短路故障类型线路参数检测单元用于检测待监测地下配电网内处于短路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处外界环境数据和绝缘电阻，其中外界环境数据包括外界温度、外界湿度、电场强度，将处于短路故障类型的各段故障电力子线路记为各短路故障电力子线路，统计待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处外界温度、外界湿度、电场强度，将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处外界温度、外界湿度、电场强度分别标记为w1y
jr
、w2y
jr
、w3y
jr
，j＝1,2,...,m，j表示为第j个短路故障电
力子线路；同时统计待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘电阻，将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘电阻标记为ry
jr
。
22.优选地，所述故障电力子线路参数分析模块中确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点，具体包括：
23.将待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处三相电压有效值uax
ir
、ubx
ir
、ucx
ir
代入三相电压不平衡度计算公式，得到待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处对应的三相电压不平衡度ψ
ir
；
24.将待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处对应的三相电压不平衡度与预设的标准三相电压不平衡度阈值进行对比，若待监测地下配电网内某断路故障电力子线路中某监测点处对应的三相电压不平衡度大于预设的标准三相电压不平衡度阈值，则该断路故障电力子线路中该监测点为断路故障监测点，统计待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各断路故障监测点的布设位置。
25.优选地，所述故障电力子线路参数分析模块中确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点，具体还包括：
26.将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处外界温度w1y
jr
、外界湿度w2y
jr
、电场强度w3y
jr
和绝缘电阻ry
jr
代入绝缘性能影响系数计算公式，得到待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘性能影响系数ω
jr
；
27.将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘性能影响系数与预设的安全电力线路对应的绝缘性能影响系数阈值进行对比，若待监测地下配电网内某短路故障电力子线路中某监测点处绝缘性能影响系数小于预设的安全电力线路对应的绝缘性能影响系数阈值，则该短路故障电力子线路中该监测点为短路故障监测点，统计待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各短路故障监测点的布设位置。
28.优选地，所述故障电力子线路预警处理模块中对应的具体详细包括：
29.根据待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各断路故障监测点的布设位置和各短路故障电力子线路中各短路故障监测点的布设位置，获取待监测地下配电网内各断路故障电力子线路和各短路故障电力子线路的线路类型，其中线路类型包括主干线路和分支线路，筛选分析待监测地下配电网内各断路故障电力子线路和各短路故障电力子线路对应的预警等级，并进行对应预警等级的处理。
30.相对于现有技术，本发明的有益效果：
31.本发明提供的一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统，通过检测待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流，对比得到待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值，并筛选待监测地下配电网内各段故障电力子线路，分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型，从而有效避免人员知识储备不一、经验能力不齐和参考标准不一问题，确保能够精准有效地分析线路故障类型，进一步实现对地下配电网线路故障进行针对性处理，在极大程度上提高地下配电网的供电可靠性。
32.本发明提供的一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统，通过检测待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处相关参数，进而确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点，并根据待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的线路类型，
并进行对应预警等级的处理，从而提高电力线路的故障排除效率，减少查找故障和后期修复故障的时间，进而有效保障地下配电网的安全供电，避免给城市造成较大的经济损失，进一步满足城市居民的生活用电需求。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明的系统模块连接图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1所示，本发明提供一种基于电网信息化的配电网线路故障在线监测预警管理系统，包括地下配电网线路划分模块、线路端点电流检测模块、故障电力子线路筛选分析模块、故障电力子线路参数检测模块、故障电力子线路参数分析模块和故障电力子线路预警处理模块。
37.所述地下配电网线路划分模块分别与线路端点电流检测模块和故障电力子线路参数检测模块连接，故障电力子线路筛选分析模块分别与线路端点电流检测模块和故障电力子线路参数检测模块连接，故障电力子线路参数分析模块分别与故障电力子线路参数检测模块和故障电力子线路预警处理模块连接。
38.所述地下配电网线路划分模块用于将待监测地下配电网内电力线路划分成各段电力子线路，并对待监测地下配电网内各段电力子线路进行监测点的布设。
39.在一种可能的设计中，所述地下配电网线路划分模块中具体详细包括：
40.将待监测地下配电网内电力线路按照线路等距离划分方式划分成各段电力子线路，并对待监测地下配电网内各段电力子线路进行编号，同时将若干监测点按照等距布设方式分别布设在待监测地下配电网内各段电力子线路中，并定位待监测地下配电网内各段电力子线路中各监测点的布设位置，对待监测地下配电网内各段电力子线路中各监测点进行编号。
41.所述线路端点电流检测模块用于检测待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流，对比得到待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值。
42.在一种可能的设计中，所述线路端点电流检测模块中待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值的获得方式为：
43.通过电流传感器实时检测待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流和终端电流，将待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流和终端电流分别与预设的地下配电网内电力线路的额定电流进行对比，得到待监测地下配电网内各段电力子线路的始端
电流差值和终端电流差值。
44.所述故障电力子线路筛选分析模块用于根据待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值，筛选待监测地下配电网内各段故障电力子线路，并分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型。
45.在一种可能的设计中，所述故障电力子线路筛选分析模块中对应的具体筛选分析方式为：
46.根据待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值，将待监测地下配电网内各段电力子线路的始端电流差值和终端电流差值分别与预设的允许电流误差值进行对比，若待监测地下配电网内某段电力子线路的始端电流差值或终端电流差值大于预设的允许电流误差值，则判断待监测地下配电网内该段电力子线路存在异常故障，筛选统计待检测地下配电网内存在异常故障的各段电力子线路，记为待检测地下配电网内各段故障电力子线路，并根据待检测地下配电网内各段故障电力子线路的端点电流差值，分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型，统计待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路，其中各故障类型分别为断路故障类型和短路故障类型。
47.需要说明的是，上述中根据待检测地下配电网内各段故障电力子线路的端点电流差值，分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型，包括：
48.若待检测地下配电网内某段故障电力子线路的始端电流差值或终端电流差值等于预设的地下配电网内电力线路的额定电流，表明待检测地下配电网内该段故障电力子线路的故障类型为断路故障类型；若待检测地下配电网内某段故障电力子线路的始端电流差值或终端电流差值远大于预设的地下配电网内电力线路的额定电流，表明待检测地下配电网内该段故障电力子线路的故障类型为短路故障类型。
49.在本实施例中，本发明通过检测待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流，对比得到待监测地下配电网内各段电力子线路的端点电流差值，并筛选待监测地下配电网内各段故障电力子线路，分析待监测地下配电网内各段故障电力子线路的故障类型，从而有效避免人员知识储备不一、经验能力不齐和参考标准不一问题，确保能够精准有效地分析线路故障类型，进一步实现对地下配电网线路故障进行针对性处理，在极大程度上提高地下配电网的供电可靠性。
50.所述故障电力子线路参数检测模块用于检测待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处相关参数。
51.在一种可能的设计中，所述故障电力子线路参数检测模块包括断路故障类型线路参数检测单元，所述断路故障类型线路参数检测单元用于通过电压传感器检测待监测地下配电网内处于断路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处三相电压，将处于断路故障类型的各段故障电力子线路记为各断路故障电力子线路，统计待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处三相电压有效值，将待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处三相电压有效值分别记为uax
ir
、ubx
ir
、ucx
ir
，i＝1,2,...,n，i表示为第i个断路故障电力子线路，r＝1,2,...,k，r表示为第r个监测点。
52.在一种可能的设计中，所述故障电力子线路参数检测模块还包括短路故障类型线路参数检测单元，所述短路故障类型线路参数检测单元用于检测待监测地下配电网内处于短路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处外界环境数据和绝缘电阻，其中外界环
境数据包括外界温度、外界湿度、电场强度，将处于短路故障类型的各段故障电力子线路记为各短路故障电力子线路，统计待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处外界温度、外界湿度、电场强度，将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处外界温度、外界湿度、电场强度分别标记为w1y
jr
、w2y
jr
、w3y
jr
，j＝1,2,...,m，j表示为第j个短路故障电力子线路；同时统计待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘电阻，将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘电阻标记为ry
jr
。
53.需要说明的是，所述短路故障类型线路参数检测单元通过温度传感器检测待监测地下配电网内处于短路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处温度，所述短路故障类型线路参数检测单元通过湿度传感器检测待监测地下配电网内处于短路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处湿度，所述短路故障类型线路参数检测单元通过电场强度检测仪检测待监测地下配电网内处于短路故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处电场强度。
54.所述故障电力子线路参数分析模块用于对待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处相关参数进行分析，确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点。
55.在一种可能的设计中，所述故障电力子线路参数分析模块中确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点，具体包括：
56.将待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处三相电压有效值uax
ir
、ubx
ir
、ucx
ir
代入三相电压不平衡度计算公式，得到待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处对应的三相电压不平衡度ψ
ir
；
57.将待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各监测点处对应的三相电压不平衡度与预设的标准三相电压不平衡度阈值进行对比，若待监测地下配电网内某断路故障电力子线路中某监测点处对应的三相电压不平衡度大于预设的标准三相电压不平衡度阈值，则该断路故障电力子线路中该监测点为断路故障监测点，统计待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各断路故障监测点的布设位置。
58.需要说明的是，所述三相电压不平衡度计算公式为其中ψ
ir
表示为待监测地下配电网内第i个断路故障电力子线路中第r个监测点处对应的三相电压不平衡度。
59.在一种可能的设计中，所述故障电力子线路参数分析模块中确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点，具体还包括：
60.将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处外界温度w1y
jr
、外界湿度w2y
jr
、电场强度w3y
jr
和绝缘电阻ry
jr
代入绝缘性能影响系数计算公式，得到待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘性能影响系数ω
jr
；
61.将待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各监测点处绝缘性能影响系数与预设的安全电力线路对应的绝缘性能影响系数阈值进行对比，若待监测地下配电网内某短路故障电力子线路中某监测点处绝缘性能影响系数小于预设的安全电力线路对应的绝缘性能影响系数阈值，则该短路故障电力子线路中该监测点为短路故障监测点，统计待监测地下配电网内各短路故障电力子线路中各短路故障监测点的布设位置。
62.需要说明的是，所述绝缘性能影响系数计算公式为
[0063][0064]
其中ω
jr
表示为待监测地下配电网内第j个短路故障电力子线路中第r个监测点处绝缘性能影响系数，r
标
表示为预设的地下配电网内电力线路的标准绝缘电阻，e表示为常数，λ1、λ2、λ3分别表示为预设的外界温度、外界湿度和电场强度对电力线路的绝缘性能影响权重指数，λ1 λ2 λ3＝1，w1y
标
、w2y
标
、w3y
标
分别表示为预设的地下配电网内安全电力线路对应的标准外界温度、标准外界湿度和标准电场强度，δw1y
允许
、δw2y
允许
、δw3y
允许
分别表示为预设的外界温度允许误差值、外界湿度允许误差值和电场强度允许误差值。
[0065]
所述故障电力子线路预警处理模块：用于根据待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的线路类型，并进行对应预警等级的处理。
[0066]
在一种可能的设计中，所述故障电力子线路预警处理模块中对应的具体详细包括：
[0067]
根据待监测地下配电网内各断路故障电力子线路中各断路故障监测点的布设位置和各短路故障电力子线路中各短路故障监测点的布设位置，获取待监测地下配电网内各断路故障电力子线路和各短路故障电力子线路的线路类型，其中线路类型包括主干线路和分支线路，筛选分析待监测地下配电网内各断路故障电力子线路和各短路故障电力子线路对应的预警等级，并进行对应预警等级的处理。
[0068]
需要说明的是，上述中筛选分析待监测地下配电网内各断路故障电力子线路和各短路故障电力子线路对应的预警等级，并进行对应预警等级的处理，具体包括：
[0069]
筛选待监测地下配电网内属于主干线路类型和属于分支线路类型的各断路故障电力子线路，分别记为各断路故障主干线路和各断路故障分支线路，并获取待监测地下配电网内各断路故障分支线路对应相连接的主干线路，若待监测地下配电网内某断路故障主干线路对应相连接的分支线路中存在断路故障分支线路，则发出一级预警提醒，通知配电网线路维修人员对该断路故障主干线路中各断路故障监测点的布设位置进行一级预警处理；若待监测地下配电网内某断路故障主干线路对应相连接的分支线路中没有断路故障分支线路，则发出二级预警提醒，通知配电网线路维修人员对该断路故障主干线路中各断路故障监测点的布设位置进行二级预警处理；若待监测地下配电网内某断路故障分支线路对应相连接的主干线路不是断路故障主干线路，则发出三级预警提醒，通知配电网线路维修人员对该断路故障分支线路中各断路故障监测点的布设位置进行三级预警处理；
[0070]
筛选待监测地下配电网内属于主干线路类型和属于分支线路类型的各短路故障电力子线路，分别记为各短路故障主干线路和各短路故障分支线路，并获取待监测地下配
电网内各短路故障分支线路对应相连接的主干线路，若待监测地下配电网内某短路故障主干线路对应相连接的分支线路中存在短路故障分支线路，则发出一级预警提醒，通知配电网线路维修人员对该短路故障主干线路中各短路故障监测点的布设位置进行一级预警处理；若待监测地下配电网内某短路故障主干线路对应相连接的分支线路中没有短路故障分支线路，则发出二级预警提醒，通知配电网线路维修人员对该短路故障主干线路中各短路故障监测点的布设位置进行二级预警处理；若待监测地下配电网内某短路故障分支线路对应相连接的主干线路不是短路故障主干线路，则发出三级预警提醒，通知配电网线路维修人员对该短路故障分支线路中各短路故障监测点的布设位置进行三级预警处理。
[0071]
在本实施例中，本发明通过检测待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路中各监测点处相关参数，进而确定待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的故障监测点，并根据待监测地下配电网内处于各故障类型的各段故障电力子线路对应的线路类型，并进行对应预警等级的处理，从而提高电力线路的故障排除效率，减少查找故障和后期修复故障的时间，进而有效保障地下配电网的安全供电，避免给城市造成较大的经济损失，进一步满足城市居民的生活用电需求。
[0072]
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。