配電網(wǎng)故障研判搜索定位系統(tǒng)研究

楊劍梅，茍霖，馬青，趙喜蘭，王國強(qiáng)

（國網(wǎng)甘肅省電力公司 天水供電公司，甘肅 天水 741000）

配電網(wǎng)故障研判搜索定位系統(tǒng)研究

楊劍梅，茍霖，馬青，趙喜蘭，王國強(qiáng)

（國網(wǎng)甘肅省電力公司 天水供電公司，甘肅 天水 741000）

為解決配電網(wǎng)生產(chǎn)類計(jì)劃停送電信息報(bào)送不準(zhǔn)確，故障搶修類工單處理混亂，故障研判信息不完善、故障點(diǎn)定位緩慢問題，通過分析配網(wǎng)應(yīng)急搶修存在的關(guān)鍵問題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行的配電網(wǎng)設(shè)備信息和地理信息等數(shù)據(jù)，提出了配電網(wǎng)故障研判搜索定位系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)架構(gòu)和實(shí)施技術(shù)路線，利用JSP語言和MySQL數(shù)據(jù)庫編制了應(yīng)用程序。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障變壓器、線路、開關(guān)、用戶配變的快速檢索和定位；能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)；配網(wǎng)線路的圖形在線顯示；故障情況下對(duì)故障范圍和原因的快速研判。系統(tǒng)各項(xiàng)功能均通過了測(cè)試，在某市配網(wǎng)應(yīng)急搶修指揮班組的試運(yùn)行5個(gè)月，運(yùn)行情況良好，極大提高了工作配電網(wǎng)的故障搶修工作效率。

故障研判；搜索定位；數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)交互

隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化水平不斷提升，配電網(wǎng)供電可靠性不斷提高。但故障情況下配網(wǎng)的故障點(diǎn)排查和缺陷處理耗時(shí)仍然比較長，導(dǎo)致停電時(shí)間延長，嚴(yán)重影響著人們的日常生產(chǎn)生活。究其原因在于沒有進(jìn)行故障數(shù)據(jù)過濾，搶修人員只能獲取極其有限的有效信息。研發(fā)一套能夠進(jìn)行故障研判和檢索定位的軟件已經(jīng)變得非常急需。

1 配電網(wǎng)概述

城市配電網(wǎng)主要由35（10）kV配電變壓器、架空配電線路（直埋電纜）、分段、分支、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、刀閘、跌落式熔斷器、用戶表計(jì)、各類保護(hù)裝置等組成。

在配電網(wǎng)自動(dòng)化水平發(fā)展較快的城市，對(duì)配電變壓器智能終端、開關(guān)終端、饋線終端、智能電表能夠?qū)崟r(shí)采集設(shè)備的有功（P）、無功（Q）、電壓（U）、電流（I）、頻率（Hz）；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)的分、合位置等。

現(xiàn)在的配網(wǎng)應(yīng)急搶修指揮業(yè)務(wù)仍然在營銷系統(tǒng)中開展，計(jì)劃停電信息的報(bào)送、故障搶修工單的處理，故障研判的進(jìn)行都依賴該系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)中配網(wǎng)信息不夠完善，造成計(jì)劃停電信息的報(bào)送不準(zhǔn)確性，也無法查看配電線路圖和地理位置，進(jìn)行故障點(diǎn)和故障原因的分析和研判。造成供電可靠性的降低，影響供電能力。

故障情況下，要實(shí)現(xiàn)故障位置快速分析判斷和故障點(diǎn)隔離、故障原因的準(zhǔn)確分析，制定負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案，配網(wǎng)人員需要綜合大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息和設(shè)備參數(shù)信息以進(jìn)行分析研判。

2 軟件開發(fā)過程

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

故障研判搜索定位系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，以MySQL5.5數(shù)據(jù)庫作為開發(fā)平臺(tái)，采用Java語言編寫內(nèi)核程序，完成人機(jī)交互管理頁面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理部分功能。數(shù)據(jù)處理功能包括編寫操作程序、鏈接數(shù)據(jù)庫，用數(shù)據(jù)庫完成錄入信息的修改、存儲(chǔ)、調(diào)用、查詢等功能，并使用MySQL數(shù)據(jù)庫形成數(shù)據(jù)表，完成系統(tǒng)中數(shù)據(jù)瀏覽、編輯、統(tǒng)計(jì)、電子圖紙的在線管理等[4-6]，如圖1所示。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)變壓器、線路、開關(guān)、用戶歸屬信息的搜索定位，對(duì)配網(wǎng)應(yīng)急搶修和配網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐，方便工作人員在配電網(wǎng)故障情況下進(jìn)行故障研判和故障分析。

圖1 故障研判搜索定位系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)Fig.1 Fault analysis and search orientation system function design

2.2 方案對(duì)比

通過現(xiàn)狀調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，提出了3種設(shè)計(jì)方案，如表1所示，綜合數(shù)據(jù)的安全性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和成本考慮，最終選擇方案三。

2.3 技術(shù)路線

根據(jù)方案三的設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)通過瀏覽器訪問電力設(shè)備、線路、用戶等信息，運(yùn)用JSP可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頁面，將系統(tǒng)劃分為幾個(gè)模塊，Servlet只處理幾個(gè)模塊之間的連接，有效提高系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理效率。

表1 系統(tǒng)方案對(duì)比Fig.1 System design comparison

2.4 功能測(cè)試

2.4.1 故障設(shè)備搜索定位

工作人員通過應(yīng)急搶修平臺(tái)接到故障報(bào)修工單中獲得停電用戶基本信息，進(jìn)入本系統(tǒng)輸入用戶臺(tái)變名稱，即可檢索到該用戶臺(tái)變所屬的配電線路（主線路、分支線路）及供電變電站。如圖2所示，在搜索欄輸入“國稅局變”回車即可查詢到“國稅局變→111市東區(qū)線→10 kV 111市東區(qū)線→110 kV七里墩變電站”這樣的隸屬關(guān)系，方便工作人員快速確定故障點(diǎn)，進(jìn)行故障分析和研判[7-8]。

圖2 故障設(shè)備搜索定位Fig.2 Search position of faulty equipment

2.4.2 設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)功能，在分類菜單下可以直接看到一個(gè)變電站所包括的所有配電線路的數(shù)目及所有下級(jí)設(shè)備的數(shù)目統(tǒng)計(jì)。如圖3所示，系統(tǒng)中包含110 kV變電站26座，其中110 kV七里墩變電站包含10 kV配電線路13條，10 kV 111市東區(qū)線無分支，主線路包含配變19臺(tái)，其中秦晉賓館變包含用戶2個(gè)。在統(tǒng)計(jì)菜單中可以看到地區(qū)配網(wǎng)中所有設(shè)備的分類統(tǒng)計(jì)匯總，如圖4所示，圖中數(shù)據(jù)為測(cè)試數(shù)據(jù)，不包含所有實(shí)際系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。

圖3 設(shè)備分類統(tǒng)計(jì)Fig.3 Equipment’s classified statistics

圖4 設(shè)備分類統(tǒng)計(jì)匯總Fig.4 Equipment’s classified statistics summary

2.4.3 電子圖紙管理

系統(tǒng)的電子圖紙管理功能可以在線進(jìn)行配網(wǎng)單線圖和地理接線圖的編輯、上傳下載，如圖5所示，點(diǎn)擊“上傳”可以將配電網(wǎng)圖紙上傳到系統(tǒng)中，點(diǎn)擊“保存”可以將服務(wù)器中的圖紙下載到本地硬盤。點(diǎn)擊預(yù)覽圖標(biāo)“”，查看圖紙，利用右下角工具欄“”中相應(yīng)工具可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖紙進(jìn)行放大、縮小、全屏顯示、打印功能，如圖5所示。

圖5 電子圖紙的編輯上傳下載Fig.5 Editing，upload and download of electronic drawings

2.4.4 設(shè)備數(shù)據(jù)維護(hù)

為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備信息的實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器中數(shù)據(jù)的及時(shí)維護(hù)，可在程序人機(jī)交互界面以直接進(jìn)行維護(hù)。如圖6所示，點(diǎn)擊“編輯”“刪除”圖標(biāo)可以對(duì)設(shè)備（變電站、線路、分支、變壓器、用戶）進(jìn)行重命名、刪除操作。為數(shù)據(jù)庫添加新的數(shù)據(jù)時(shí)，在編輯欄輸入需要增加的設(shè)備名稱如“北山分支”，點(diǎn)擊增加分類即可完成新數(shù)據(jù)的添加。對(duì)圖紙的更新上節(jié)已有說明，在此不再贅述。

圖6 設(shè)備數(shù)據(jù)維護(hù)Fig.6 Equipment’s data maintenance

3 系統(tǒng)交互

為進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和交互使用，故障研判系統(tǒng)服務(wù)器可與系統(tǒng)管理工作站、生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMIS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、主站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、系統(tǒng)管理工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)共享[9-11]。生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMIS）中包含所有主配網(wǎng)一次設(shè)備（變壓器、輸電線路、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電容器等）參數(shù)及其制造、檢修、試驗(yàn)信息）。地理信息系統(tǒng)能夠顯示區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)所有變電站空間地理數(shù)據(jù)信息（地理位置、坐標(biāo)、地質(zhì)等），系統(tǒng)管理工作站配備高性能圖形處理終端訪問故障研判系統(tǒng)服務(wù)器，故障研判服務(wù)器獲取變壓器、輸電線路、開關(guān)、用戶表計(jì)的電壓、電流、有功、無功、開關(guān)的分合位置等信息。工作人員結(jié)合故障研判系統(tǒng)服務(wù)器綜合各類數(shù)據(jù)信息，并向客服中心、應(yīng)急搶修班、調(diào)度監(jiān)控組、現(xiàn)場(chǎng)PDA發(fā)布故障研判的結(jié)果，如圖7所示。

在故障研判系統(tǒng)服務(wù)器的支持下，技術(shù)人員可通過系統(tǒng)管理工作站檢索、顯示故障報(bào)警信息的地理位置數(shù)據(jù)，停送電信息，故障地點(diǎn)地圖，故障設(shè)備參數(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（變壓器、輸電線路的有功、無功、電流、電壓、頻率及主線路出線開關(guān)、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分支開關(guān)的分、合位置）及配網(wǎng)單線圖，歷史故障、報(bào)警數(shù)據(jù)，及配網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、匯總等，對(duì)故障停電范圍、故障類型（接地、斷線）、故障點(diǎn)位置進(jìn)行綜合分析和研判，最終確定故障點(diǎn)準(zhǔn)確位置，并將診斷結(jié)果發(fā)布給客服中心、應(yīng)急搶修組和調(diào)度監(jiān)控組等部門及現(xiàn)場(chǎng)搶修人員的手持PDA。

圖7 系統(tǒng)交互模式Fig.7 System interactive mode

通過故障研判系統(tǒng)服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)所轄區(qū)域的配網(wǎng)變電站、變壓器、線路、分支、用戶單元等信息的訪問、查詢和更新維護(hù)。工作人員輸入一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱，就能夠快速準(zhǔn)確查詢?nèi)魏我粋€(gè)變電站甚至任何一個(gè)用戶配電單元，解決了以往營銷系統(tǒng)中維護(hù)的設(shè)備信息不夠完善，常常不能夠詳細(xì)準(zhǔn)確地描述計(jì)劃停電和故障停電范圍的問題。

上述故障研判系統(tǒng)服務(wù)器是基于WEB服務(wù)器，采用瀏覽器/服務(wù)器模式，應(yīng)用動(dòng)態(tài)WEB交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障研判系統(tǒng)服務(wù)器的訪問和對(duì)數(shù)據(jù)庫信息的查詢和更新維護(hù)，具備權(quán)限的工作人員可通過電力專用網(wǎng)遠(yuǎn)程登錄本系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)可對(duì)配網(wǎng)故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確診斷和定位。在配網(wǎng)調(diào)控和配網(wǎng)應(yīng)急搶修指揮中，對(duì)故障點(diǎn)的快速準(zhǔn)確定位和故障原因的分析是減少停電時(shí)間和提高供電可靠性的重要前提。本系統(tǒng)依靠自身后臺(tái)完善的數(shù)據(jù)庫信息，能夠快速精確定位任何一個(gè)用戶單元，系統(tǒng)管理工作站配備高性能圖形處理終端，能夠在線圖形顯示該配變所屬的主網(wǎng)變壓器、開關(guān)、10 kV主線路等信息。配網(wǎng)搶修指揮人員能夠一目了然看到故障點(diǎn)可能的位置和區(qū)域，通過分析判斷，確定最后的搶修地點(diǎn)，制定、優(yōu)化合理的搶修方案。

為更好地發(fā)揮該系統(tǒng)的功能，該系統(tǒng)與配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、兼容性問題；配網(wǎng)一次設(shè)備的智能化；基于故障研判系統(tǒng)下的配電網(wǎng)保護(hù)配置優(yōu)化；移動(dòng)終端智能用電應(yīng)用程序：都是需要研究解決的問題。

該系統(tǒng)目前已經(jīng)在地區(qū)調(diào)控中心配網(wǎng)應(yīng)急搶修班組試運(yùn)行半年，各項(xiàng)功能運(yùn)行正常。對(duì)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和營銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能起到了補(bǔ)充和完善作用，極大提升了故障應(yīng)急搶修業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確率和及時(shí)率，縮短了停電時(shí)間，保證了供電可靠性，提高了企業(yè)的供電服務(wù)水平。

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（編輯 馮露）

Research on Distribution Network Fault Analysis and Search 0rientation System

YANG Jianmei，GOU Lin，MA Qing，ZHAO Xilan，WANG Guoqiang
（Tianshui Power Supply Company，State Grid Gansu electric Power Company，Tianshui 741000，Gansu，China）

To address the misinformation of the blackout in the production-class planning of the distribution network，possible confusions in processing emergency repair orders for faults，and imperfection in the information analysis and judgment and slow fault 1ocation， this paper analyzes the key problems existing in the distribution network emergency repair work，and based on the actual distribution network device information and geographic information data，the paper proposes the overall design framework and the technical implement route of the distribution network fault analysis and search orientation system，and using JSP 1anguage and MySQL database it compiles the application program.The proposed system is able to realize quick retrieval and positioning of the faults in the transformers，1ines，switches and users’distribution transformers，and it is also able to realize the classified statistics treatment of the equipment data and display distribution network 1ines graphic online.When faults occur，the system is able to judge the scope and causes of the faults quickly.The functions of the system have been tested and used in the city dispatching control center for five months.The system has operated very well so far，greatly improving the efficiency of the distribution network fault emergency workers.

2015-04-17。

楊劍梅（1971），女，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度管理；

茍 霖（1987），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)橹悄芑潆娋W(wǎng)；

馬 青（1968），女，本科，高級(jí)工程師，高級(jí)技師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度管理；

趙喜蘭（1970），女，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闊o功電壓技術(shù)；

王國強(qiáng)（1962），男，大專，工程師，高級(jí)技師，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)調(diào)度技術(shù)。

1674-3814（2015）08-0059-05

TM744

A

KEY W0RDS：fault analysis；search orientation；database；system interaction