一种交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统

技术领域

本发明涉及电力电网故障分析技术领域，特别涉及一种交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统。

背景技术

柔性变电站就是对不同形式的电压和电流进行风力监测端高效变换，并以灵活可控即插即用方式接受和分配电能。主要具备工频交流、直流乃至非工频、低频输电柔性接口，具备柔性控制能力、故障隔离与快速恢复功能，具备一站多能等特点。交直流混合配电网既保留了现有交流配电方式技术成熟的优势，同时在控制灵活性、线路运送容量等方面具有与直流配电方式一样优秀的表现，因此具有较强的供电可靠性和分布式电源消纳能力。

交直流柔性配网中压线路在运行过程中，由于其发电侧的接入点过多，从而产生故障的隐患较大，且交直流柔性配网中压线路的输电线路也会存在故障导致配网较大电量的损失，因此交直流柔性配网中压线路在日常维护工作中需要经常安排工作人员在其发电侧与输电侧进行巡查。

交直流柔性配网的故障情况会采用对其总进线的电流进行监测的方式进行分析，这种分析方式较为片面，无法根据光伏发电组实际的环境情况来判断其是否存在故障，且不能直观的反应交直流柔性配网中发电侧存在故障的位置，使得巡检的针对性较差，同时光伏发电侧的布设的区域面积也较大，从而进一步降低交直流柔性配网巡检的效率；此外针对交直流柔性配网的输电线路巡检时，仅能够发现输电线路外部的一些问题，输电线路实际的故障情况与程度无法分析。

发明内容

本发明解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统，包括光伏发电组监测分析模块，所述光伏发电组监测分析模块用于对目标中压线路中的各光伏发电组的发电情况进行监测与分析，具体包括：

发电环境监测单元，用于对目标中压线路中光伏发电组预设时间段内的自然环境进行监测，得到目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数；

发电环境分析单元，用于根据目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数分析得到目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量；

发电数据监测端，用于对目标中压线路中各光伏逆变器的发电数据进行采集，从而得到目标中压线路中各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量；

发电数据分析单元，用于根据目标中压线路中光伏发电组的额定发电量、各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量分析得到目标中压线路的发电故障率；

所述交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统还包括输电监测分析模块、中压线路数据库、中压线路显示模块，其中输电监测分析模块用于对目标中压线路中输电线路各节点进行监测与分析，输电监测分析模块包括：

视频监控端，用于对目标中压线路中输电线路各节点对应的输电线路进行视频监控，得到目标中压线路的视频监控数据；

风力监测端，用于对目标中压线路中输电线路各节点的风力与风向进行监测，得到目标中压线路的风力与风向数据；

传感器监测端，用于对目标中压线路中输电线路各节点的电缆张紧力进行监测，得到目标中压线路的电缆张紧力数据；

输电分析单元，用于根据目标中压线路的视频监控数据、风力与风向数据、电缆张紧力数据分别分析得到目标中压线路中输电线路各节点的覆盖物影响系数、风力影响系数、张紧力影响系数，进而得到目标中压线路输电各节点故障率；

中压线路数据库用于储存目标中压线路中光伏发电组对应的型号以及不同型号光伏发电组的发电曲线、目标中压线路中光伏发电组的发电损耗率、目标中压线路中输电线路覆冰的安全面积和覆雨水的安全面积以及覆杂物的安全面积、目标中压线路中电缆的铺设方向、目标中压线路中输电线路最大的安全风力、目标中压线路中输电线路电缆的标准张紧力；

中压线路显示模块用于通过目标中压线路的发电故障率、输电故障率进行显示，并定位目标中压线路需要进行故障处理的具体位置。

进一步的，所述发电环境监测单元通过发电环境监测端对目标中压线路预设时间段内的光照强度与环境温度进行检测，进而得到目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数，其中发电环境监测端为光照传感器。

进一步的，所述发电环境分析单元的分析方式为：通过获取目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数将其带入中压线路数据库的对应型号光伏发电组的发电曲线中，进而得到目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量。

进一步的，所述发电数据分析单元的具体分析方式为：

第一步，通过发电数据监测端对目标中压线路的各光伏逆变器的总进线端在预设时间内进行电流采集，将预设时间内目标中压线路的各光伏逆变器的总进线端电流的各个数值和对应的持续时间相乘，并将其进行叠加，进而得到目标中压线路中各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量，并将其记为

第二步，将目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量、各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量带入到公式

进一步的，所述输电分析单元具体的监测分析方式为：

S10、通过目标中压线路中输电线路各节点的视频监控端对该节点对应的输电线路进行图像采集，通过图像灰度对比对该节点对应的输电线路的覆盖物种类、覆盖物面积进行分析，进而得到目标中压线路中输电线路各节点的覆盖物影响系数，并将其记为

S20、通过风力监测端对目标中压线路中输电线路各节点的风力与风向进行监测，进而得到目标中压线路中输电线路各节点的风力与风向，通过读取目标中压线路中电缆的铺设方向得到目标中压线路中输电线路各节点风向与电缆铺设方向之间的夹角，并将其记为

S30、通过传感器监测端对目标中压线路中输电线路各节点的电缆张紧力进行监测，得到目标中压线路中输电线路各节点电缆的张紧力数值，并将其记为

S40、通过目标中压线路中输电线路各节点的覆盖物影响系数、输电线路各节点的风力影响系数、输电线路各节点电缆的张紧力影响系数分析得到目标中压线路输电各节点故障率。

进一步的，所述目标中压线路输电各节点故障率的计算公式为

进一步的，所述中压线路显示模块通过接收目标中压线路的发电故障率，若该发电故障率大于预设的中压线路的发电故障率，需对各光伏逆变器进行故障排查，以筛选出发生故障的一个或者多个的光伏逆变器，并对筛选出的故障的光伏逆变器与其对应的各光伏发电组进行巡检排查。

进一步的，所述中压线路显示模块通过接收目标中压线路输电线路各节点故障率进行统计，筛选其中大于预设故障率的输电线路各节点，将其记为输电线路重点排查节点，并对输电线路重点排查节点进行巡查检修。

上述交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统的有益效果如下：

一、本系统通过对交直流柔性配网中压线路的发电侧与输电侧两个方面的故障分析，进而更加全面的筛查出该中压线路在运行过程中可能存在的问题，并对有故障的各个位置进行定位，便于工人对故障位置进行分析排查，且发电侧与输电侧通过多个维度分析的方式能够增加本系统对交直流柔性配网中压线路的故障分析更加客观准确。

二、本系统通过采集光伏发电组的环境参数、光伏逆变器的输入电流，进而得到目标中压线路中发电故障情况，在参考光伏发电组的实际发电情况的基础上客观的反应目标中压线路的发电故障情况。

三、本系统对目标中压线路发生故障的将故障逆变器进行定位，并对故障逆变器对应的故障光伏发电组进行确定，便于人工对故障逆变器与其对应的故障光伏发电组的支路进行巡查检修，大幅减小的日常全面巡查的工作量。

四、本系统通过输电线路各节点的覆盖物影响系数、风力影响系数、张紧力影响系数能够客观全面的反应输电线路存在的故障，并通过上述几种系数的数值反应故障的严重程度。

五、本系统能够实时的对交直流柔性配网的输电线路各节点的故障率进行监测，进而在恶劣的天气环境下筛选其中大于预设故障率的输电线路各节点，对其进行重点排查检修。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统各个模块之间的连接示意图。

图2是交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统中光伏发电组监测分析模块的结构图。

图3是交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统中输电监测分析模块的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

参阅图1-图3，一种交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统，包括光伏发电组监测分析模块，光伏发电组监测分析模块用于对目标中压线路中的各光伏发电组的发电情况进行监测与分析，光伏发电组监测分析模块具体包括发电环境监测单元、发电环境分析单元、发电数据监测端以及发电数据分析单元；交直流柔性配网中压线路故障分析处理系统还包括输电监测分析模块、中压线路数据库、中压线路显示模块，其中输电监测分析模块用于对目标中压线路中输电线路各节点进行监测与分析，中压线路显示模块用于通过目标中压线路的发电故障率、输电故障率进行显示，并定位目标中压线路需要进行故障处理的具体位置。可以理解的是目标中压线路是指需要进行线路故障分析的中压线路。本系统通过对目标中压线路中光伏发电组的发电情况以及输电线路的输电情况进行监测分析，进而分析目标中压线路是否存在故障，并将故障情况进行展示，本系统还能够将故障位置进行定位，便于检修人员对故障地点进行检修。

中压线路数据库用于储存目标中压线路中光伏发电组对应的型号以及不同型号光伏发电组的发电曲线、目标中压线路中光伏发电组的发电损耗率。

上述光伏发电组监测分析模块中发电数据分析单元分别与发电环境分析单元、发电数据监测端连接，发电环境分析单元与发电环境监测单元连接。中压线路数据库分别与中压线路显示模块、输电监测分析模块、发电数据分析单元连接，输电监测分析模块、发电数据分析单元分别与中压线路显示模块连接。

发电环境监测单元，用于对目标中压线路中光伏发电组预设时间段内的自然环境进行监测，得到目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数，目标中压线路的光照强度与温度差别不大，因此只需设置一组发电环境监测单元即可；

发电环境监测单元通过发电环境监测端对目标中压线路预设时间段内的光照强度与环境温度进行检测，进而得到目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数，其中发电环境监测端为光照传感器，光照传感器能够对目标中压线路中光伏发电组的位置对应的温度与光照情况进行采集，本系统采集的光照强度与温度是影响光伏发电板发电量最重要的两个参数。在实际操作中，将光照传感器设置为与光伏发电板相同的角度，从而无论光伏发电板与光线的角度如何变化，光照传感器接收的光能与光伏板接收的光能相等。

发电环境分析单元，用于根据目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数分析得到目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量；

发电环境分析单元的分析方式为：通过获取目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数将其带入中压线路数据库的对应型号光伏发电组的发电曲线中，进而得到目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量。

需要说明的是，不同的光伏板在不同的光照强度下，其发电量均不相同，因此光伏板的发电量进行计算时需要将光照强度带入到相应的光伏板发电曲线中，再乘以温度的影响系数，计算的结果即为额定发电量，光伏板发电曲线是以单位光照强度为横轴，以光伏板发电量为纵轴构建的光伏板发电曲线。

发电数据监测端，用于对目标中压线路中各光伏逆变器的发电数据进行采集，从而得到目标中压线路中各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量；发电数据分析单元，用于根据目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量、各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量分析得到目标中压线路的发电故障率；

发电数据分析单元的具体分析方式为：

第一步，通过发电数据监测端对目标中压线路的各光伏逆变器的总进线端在预设时间内进行电流采集，将预设时间内目标中压线路的各光伏逆变器的总进线端电流的各个数值和对应的持续时间相乘，并将其进行叠加，进而得到目标中压线路中各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量，并将其记为

第二步，将目标中压线路中各光伏发电组的额定发电量、各光伏逆变器对应的光伏发电组的总实际发电量带入到公式

需要说明的是，在光伏发电中，将多个光伏发电板进行串联形成光伏发电组，并将多个光伏发电组并联接入到光伏逆变器中，各光伏发电组预设时间内的额定发电量，可以通过对应型号光伏发电组的发电曲线、目标中压线路中光伏发电组的环境影响参数进行计算得到，因此此处不作过多赘述。

中压线路显示模块通过接收目标中压线路的发电故障率，若该发电故障率大于预设的中压线路的发电故障率，需对各光伏逆变器进行故障排查，以获取发生故障的一个或者多个的光伏逆变器；上述排查方式为：通过将各光伏逆变器中的各个光伏发电组的输入端进行逐个切断，并将切断各光伏逆变器后的目标中压线路的发电故障率与额定测试故障率

输电监测分析模块包括：

视频监控端，用于对目标中压线路中输电线路各节点对应的输电线路进行视频监控，得到目标中压线路的视频监控数据；

风力监测端，用于对目标中压线路中输电线路各节点的风力与风向进行监测，得到目标中压线路的风力与风向数据；

传感器监测端，用于对目标中压线路中输电线路各节点的电缆张紧力进行监测，得到目标中压线路的电缆张紧力数据；

中压线路数据库还储存有目标中压线路中输电线路覆冰的安全面积和覆雨水的安全面积以及覆杂物的安全面积、目标中压线路中电缆的铺设方向、目标中压线路中输电线路最大的安全风力、目标中压线路中输电线路电缆的标准张紧力；此外中压线路数据库中还储存有目标中压线路中输电线各节点的位置信息；

输电分析单元，用于根据目标中压线路的视频监控数据、风力与风向数据、电缆张紧力数据分别分析得到目标中压线路中输电线路各节点的覆盖物影响系数、风力影响系数、张紧力影响系数，进而得到目标中压线路输电各节点故障率。本系统通过输电线路各节点的覆盖物影响系数、风力影响系数、张紧力影响系数能够客观全面的反应输电线路存在的故障，并通过上述几种系数的数值反应故障的严重程度，其中通过覆盖物影响系数能够反应输电线路可能存在覆冰、覆雨水或者覆盖物的情况，并根据覆盖物与电缆的覆盖面积分析其对电缆的影响程度，电缆上的覆盖物不仅会使得杆塔存在歪斜甚至倾倒的隐患，还会存在跳闸事故；风力影响系数用于分析风力对输电线路的影响，输电线路在暴风环境影响下极易出现跳闪故障；张紧力影响系数用于根据电缆的张紧力能够影响电力传输的损耗。

上述输电监测分析模块中输电分析单元分别与视频监控端、风力监测端、传感器监测端连接，且输电监测分析模块通过输电分析单元分别与中压线路数据库、中压线路显示模块连接。

输电分析单元具体的监测分析方式为：

S10、通过目标中压线路中输电线路各节点的视频监控端对该节点对应的输电线路进行图像采集，通过图像灰度对比对该节点对应的输电线路的覆盖物种类、覆盖物面积进行分析，进而得到目标中压线路中输电线路各节点的覆盖物影响系数，并将其记为

S20、通过风力监测端对目标中压线路中输电线路各节点的风力与风向进行监测，进而得到目标中压线路中输电线路各节点的风力与风向，通过读取目标中压线路中电缆的铺设方向得到目标中压线路中输电线路各节点风向与电缆铺设方向之间的夹角，并将其记为

S30、通过传感器监测端对目标中压线路中输电线路各节点的电缆张紧力进行监测，得到目标中压线路中输电线路各节点电缆的张紧力数值，并将其记为

S40、通过目标中压线路中输电线路各节点的覆盖物影响系数、输电线路各节点的风力影响系数、输电线路各节点电缆的张紧力影响系数分析得到目标中压线路输电各节点故障率。

目标中压线路输电各节点故障率的计算公式为

中压线路显示模块通过接收目标中压线路输电线路各节点故障率进行统计，筛选其中大于预设故障率的输电线路各节点，将其记为输电线路重点排查节点，并对输电线路重点排查节点进行巡查检修。

本系统通过对交直流柔性配网中压线路的发电侧与输电侧两个方面的故障分析，进而更加全面的筛查出该中压线路在运行过程中可能存在的问题，并对有故障的各个位置进行定位，便于工人对故障位置进行分析排查。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，仍涵盖在本发明的保护范围。