配網(wǎng)故障自動診斷決策系統(tǒng)的實現(xiàn)

鄧歡歡+胡杰

摘要：隨著當(dāng)今社會人們用電量的日益增加，用電故障的發(fā)生頻率也越來越高。由于10kV配電網(wǎng)直接連接客戶端，所以加強(qiáng)對其的智能化建設(shè)，能有效提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和靈活性十分必要，目前正處在智能電網(wǎng)快速發(fā)展的時期，可是我們目前對10kV及以下配變健康運(yùn)行數(shù)據(jù)的掌握率很少。本文提出一套配網(wǎng)故障自動診斷決策系統(tǒng)，其可以實現(xiàn)配網(wǎng)故障區(qū)段的快速、準(zhǔn)確定位，并提出合適的故障區(qū)段隔離策略，從而縮小停電范圍、縮短停電時間、提高故障恢復(fù)的工作效率、提高運(yùn)行維護(hù)水平。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)故障；自動診斷決策系統(tǒng)

中圖分類號：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

概述

電力系統(tǒng)發(fā)展迅猛，電力運(yùn)營一個重要的因素就是對配電網(wǎng)的管理。很多專變、公變被列入采集和監(jiān)控的范圍。本文擬建立一套配網(wǎng)故障自動診斷決策系統(tǒng)，該系統(tǒng)依據(jù)配網(wǎng)故障在線監(jiān)測裝置的遙測信息，采用故障區(qū)段綜合定位技術(shù)實現(xiàn)配網(wǎng)故障區(qū)段的定位，并能夠根據(jù)故障區(qū)段的位置，提出合適的故障區(qū)段隔離策略，從而最小化停電區(qū)域。

1配網(wǎng)故障在線監(jiān)測裝置的研制

配網(wǎng)故障在線監(jiān)測裝置包括：傳感器、電源系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)。

傳感器：該裝置需要對配電臺區(qū)變壓器的電壓、電流進(jìn)行實時監(jiān)測，傳統(tǒng)的PT、CT等測量裝置，需串入被測線路，不僅施工量大，且可能成為線路安全隱患，本文使用非電氣連接式的電壓、電流傳感器，不僅安裝方便，且對線路無任何影響。

電源系統(tǒng)：該裝置布置于配網(wǎng)線路上，且在線路故障停電后仍要工作一段時間，因此需要設(shè)計一套可靠的電源供電系統(tǒng)，并考慮一定的冗余性。

數(shù)據(jù)采集和傳輸：該裝置分布于多段配網(wǎng)線路上，需結(jié)合實際通信環(huán)境，選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸方案；同時應(yīng)合理設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸策略，降低監(jiān)測裝置的功耗。

通道方面，系統(tǒng)搭建在現(xiàn)有1000M光纖互聯(lián)的內(nèi)網(wǎng)基礎(chǔ)之上，保證高清視頻流的傳輸。系統(tǒng)站內(nèi)部分通過雙絞線與站內(nèi)接入交換機(jī)互聯(lián)實現(xiàn)100M接入，站內(nèi)接入交換機(jī)與上聯(lián)匯聚層、核心層交換機(jī)通過鋪設(shè)的1000M光纖通道互聯(lián)接入內(nèi)部網(wǎng)。

通過劃分虛擬局域網(wǎng)（VLAN）將系統(tǒng)所使用網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)邏輯隔離，并啟用新的OSPF路由進(jìn)程實現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)路由的邏輯隔離。通過這種方法，實現(xiàn)了在同一物理網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)兩張邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免兩套網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)干擾。

2故障診斷判別方法

配網(wǎng)故障總體類型可以分為兩種，配電設(shè)備故障和配電線路故障。產(chǎn)生故障的原因有線路設(shè)備老化、接觸不良、外部破壞、誤操作等。具體表現(xiàn)形態(tài)短路、斷路、放弧、接地、偏相、失壓等。

偏相預(yù)警

相線預(yù)警法：偏相值暫設(shè)兩檔，一般偏相最大相電流與最小相電流超過15%，嚴(yán)重偏相最大相電流與最小相電流超過30%。

中性線預(yù)警法：一般偏相，中性線電流達(dá)低壓側(cè)額定電流的25%，嚴(yán)重偏相，中性線電流達(dá)低壓側(cè)額定電流的40%.（農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程）

電壓預(yù)警：

規(guī)程規(guī)定：380V為正負(fù)7%，220V為正7%至負(fù)10%。符合此值為合格電壓，超過此值應(yīng)記為不合格。

考慮是首端電壓，取整400V、230V設(shè)參數(shù)，首端電壓超過10%，負(fù)7%，為預(yù)警值。

過載預(yù)警

超過額定載流量的1.3倍。

接地電阻，大于4歐姆預(yù)警

功率因數(shù)低壓0.9預(yù)警

失壓、失流預(yù)警

某相無電壓缺相、或沒有電流預(yù)警

發(fā)熱預(yù)警

變壓器上層油溫超過90度，線路連接點(diǎn)溫度超過環(huán)境溫度20%。

3基于遙測信息的故障區(qū)段綜合定位技術(shù)

根據(jù)故障區(qū)段位置及配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給出分段器的操作方案，實現(xiàn)故障區(qū)域的最小化智能隔離。

建立數(shù)據(jù)中心以及數(shù)據(jù)中心與各個監(jiān)測裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，建立數(shù)據(jù)中心站，并完成相關(guān)軟件的開發(fā)，形成配網(wǎng)故障自動診斷決策系統(tǒng)。

4預(yù)警方式

以短信通知三個人，

運(yùn)行單位搶修人、95598（客服）、運(yùn)行單位主要負(fù)責(zé)人

短信格式，故障地點(diǎn)+推薦處理方案，見下例

搶修人收到：XXX臺區(qū)低壓側(cè)U相失壓，請立即進(jìn)行檢查高壓側(cè)A相是否缺相。

95598（客服）收到：XXX臺區(qū)U相失壓，已安排XXX（電話）進(jìn)行處理，請及時進(jìn)行復(fù)查。

運(yùn)行單位主要負(fù)責(zé)人：XXX臺區(qū)U相失壓，已安排人員XXX（電話）進(jìn)行處理，請及時進(jìn)行復(fù)查。

數(shù)據(jù)查詢功能（短信互動）

發(fā)送一個短信給終端，如：發(fā)送DQ

（短信格式例：XX臺區(qū)X月X日X時X分，相電壓U相XV，V相XV，W相XV；線電壓UV相XV，VW相XV，WU相XV；電流U相XXA，V相XXA，W相XXA，N相XXA，變壓器溫度UXX℃，VXX℃，WXX℃，NXX℃，刀閘UXX℃，VXX℃，WXX℃，室外溫度XX℃，油溫XX℃）

返回當(dāng)前臺區(qū)監(jiān)測的所有當(dāng)前值。

5.配網(wǎng)故障策略的實現(xiàn)

配網(wǎng)故障自動診斷決策系統(tǒng)不僅需要根據(jù)遙測結(jié)果定位故障區(qū)段，而且需要及時地給出故障區(qū)段隔離策略，從而縮短停電時間，減小停電區(qū)域。而配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以典型配網(wǎng)結(jié)構(gòu)為研究對象，在ATP/EMTP電磁暫態(tài)計算程序中，建立典型配網(wǎng)故障的仿真模型；基于配網(wǎng)故障仿真模型，研究零序有功、零序無功、零序電流、5次諧波等穩(wěn)態(tài)參數(shù)的特性；基于配網(wǎng)故障仿真模型，研究故障暫態(tài)電壓、電流首半波、暫態(tài)電壓、電流行波等暫態(tài)參數(shù)的特性。

通過計算，給出故障類型和處理故障的方案。

結(jié)語

本文提出的配網(wǎng)故障自動診斷決策系統(tǒng)可以及時確定故障區(qū)段，并提出合適的故障區(qū)段隔離策略，可以指導(dǎo)調(diào)度人員在短時間內(nèi)隔離故障區(qū)段，恢復(fù)其他非故障區(qū)域的供電，從而縮短了非故障區(qū)段的停電時間，減小了停電范圍。上述效果可以降低由停電帶來的直接、間接經(jīng)濟(jì)損失。

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