淺析基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下配電系統(tǒng)故障定位

金海劍

摘要：現(xiàn)代電網(wǎng)的覆蓋范圍和用電規(guī)模在科學(xué)技術(shù)水平提高下不斷擴(kuò)大，一方面方便了人民的生活，另一方面促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使地下配電系統(tǒng)的故障定位更加準(zhǔn)確、迅速，另外降低了人工進(jìn)行地下檢測(cè)遇到的風(fēng)險(xiǎn)。本文就基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下配電系統(tǒng)的故障定位進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，提出了一些本人的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；地下配電系統(tǒng)；故障

引言

我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程已經(jīng)邁入智能電網(wǎng)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。地下配電系統(tǒng)易受濕氣、溫度等環(huán)境因素的影響而發(fā)生故障，人為檢測(cè)故障存在著一定的困難。在智能電網(wǎng)覆蓋的配電系統(tǒng)中，可以運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電氣故障進(jìn)行定位，極大地方便了配電系統(tǒng)的管理。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起源可以追溯到1998年，美國(guó)的MIT提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本構(gòu)想。1999年AUTO-Ashton教授提出了物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念。隨著無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、信息融合處理技術(shù)的不斷提升，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越受到關(guān)注，其優(yōu)越性和可靠性逐步得到廣泛的認(rèn)同。

物聯(lián)網(wǎng)，即通過(guò)RFID、定位技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和傳感檢測(cè)技術(shù)等信息交換和點(diǎn)子通信技術(shù)，組成具有定位功能、監(jiān)控和管理運(yùn)營(yíng)功能、智能化和信息化識(shí)別功能、追蹤功能于一體的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可以將任何檢測(cè)到的事物和互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)（聲音、光、熱信息、化學(xué)信息等），形成一個(gè)整體，能夠自動(dòng)化、精確化地識(shí)別物體與運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相當(dāng)于智能電網(wǎng)的信息感知端，它能夠在滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行的條件下對(duì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行精準(zhǔn)地定位，對(duì)非正常運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警和分析，從而實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)的高效管理。

實(shí)現(xiàn)低下配電系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確定位是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著我國(guó)電網(wǎng)的推廣建設(shè)，配電線路種類復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多樣化、分支多，加之配電設(shè)備型號(hào)、規(guī)格等不一致，地下環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致地下配電系統(tǒng)的故障定位一直難以有效解決。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)許多人工無(wú)法解決的難題。物理網(wǎng)依靠著智能電網(wǎng)作為終端，輔助與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)而對(duì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸采集的信息和數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)地下配電系統(tǒng)的故障定位的正確率在百分之九十五以上，因此，該技術(shù)得到了普及和推廣。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地下配電系統(tǒng)故障定位的應(yīng)用

（一）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下配電系統(tǒng)的故障定位原理

地下配電系統(tǒng)的線路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多樣化，因此需要在每一個(gè)定點(diǎn)上安裝電子無(wú)線傳感器，組成一個(gè)由零序電壓和零序電流結(jié)合的遠(yuǎn)距離無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)檢測(cè)低壓線路和變壓器等電力設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)終端通過(guò)分析由多個(gè)無(wú)線傳感器采集的數(shù)據(jù)和信息，對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行模擬便可以迅速而準(zhǔn)確地找到故障位置，并通過(guò)預(yù)警的方式告知電力部門工作人員，實(shí)現(xiàn)低下配電網(wǎng)絡(luò)故障定位的準(zhǔn)確化、高效化、安全化。

（二）兩種配電系統(tǒng)故障定位方法簡(jiǎn)述

科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步使得電網(wǎng)的智能化、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，同時(shí)由于電力設(shè)備和電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度增加，對(duì)電力系統(tǒng)的故障定位的要求也達(dá)到了新的標(biāo)準(zhǔn)。如果地下配電系統(tǒng)發(fā)生故障沒(méi)有及時(shí)處理，會(huì)造成大面積停電，嚴(yán)重影響居民的生活。因此電力研究人員需要在這方面繼續(xù)努力，提供有效的解決方案，將事故影響降到最低。下面就兩種故障定位技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述：

1、阻抗法的故障定位技術(shù)

阻抗法，即利用測(cè)得的電氣數(shù)據(jù)，通過(guò)建立電壓平衡方程和分析數(shù)據(jù)得到測(cè)量位置的阻抗，由此推測(cè)出故障點(diǎn)的可能位置。阻抗法有單端阻抗法和雙端阻抗法兩種，兩者的電氣所用量不同，測(cè)量精度也不同。相比之下，雙端阻抗法的精度更高。由于配電系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂幸欢ǖ膹?fù)雜性，沿電線過(guò)程中也存在著電氣數(shù)據(jù)的損耗，因此應(yīng)用阻抗法進(jìn)行故障定位時(shí)難度較大。另外，阻抗法的應(yīng)用需要建立在多個(gè)假設(shè)之上，因此其精確性較低，在實(shí)踐中并不實(shí)用。

2、基于電力專家系統(tǒng)的故障定位技術(shù)

隨著人工智能研究的深入，自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟，電力研究人員已經(jīng)逐漸在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能算法，基于電力專家系統(tǒng)的故障定位就是一個(gè)具體應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)知識(shí)庫(kù)、用戶界面、推理板塊、用戶反饋等多個(gè)模塊組成了電力專家系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)可以將獲得的測(cè)量信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與知識(shí)庫(kù)的歷史故障記錄進(jìn)行對(duì)比，分析故障的原因，然后通過(guò)推理板塊的推理得到電力故障的位置。由于該故障定位方法是有電力專家或者工作人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)建成的，因此在遇到?jīng)]有出現(xiàn)過(guò)的電力故障時(shí)，該方法并不能正確定位電力故障的位置所在。

三、如何實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的故障定位

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下配電系統(tǒng)的故障定位的實(shí)現(xiàn)需要設(shè)備的支持，并且在安裝設(shè)備的過(guò)程中需要遵循一定的原理。傳感器的傳感節(jié)點(diǎn)需要統(tǒng)一沿某一個(gè)方向，安裝在定點(diǎn)的相同側(cè)。

為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，每條線路之間需要安裝大量的傳感節(jié)點(diǎn)，另外在每條線路附近的變電站需要設(shè)置一個(gè)匯集節(jié)點(diǎn)，用于簡(jiǎn)單地?cái)?shù)據(jù)匯總和數(shù)據(jù)保存。如果某條線路的某段發(fā)生了電力故障，最近的傳感器可以向匯集節(jié)點(diǎn)傳遞故障處的電流數(shù)據(jù)，在經(jīng)過(guò)匯集節(jié)點(diǎn)對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)要計(jì)算。

當(dāng)個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的電氣信息傳送到匯集節(jié)點(diǎn)后，電力專用的線路會(huì)將各條線路的故障電流信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。接下來(lái)，監(jiān)控中心會(huì)對(duì)比故障節(jié)點(diǎn)附近的電流幅度差，再通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過(guò)與歷史記錄和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的比對(duì)確定電力故障的類型，精確定位電力故障的位置。最后將故障信息傳達(dá)給電力部門，如果不能通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)試解決故障，就派專業(yè)的電力工作人員對(duì)其進(jìn)行維修。

結(jié)束語(yǔ)：

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)故障定位方法有著諸多優(yōu)越性：第一，電力故障地點(diǎn)的定位距離準(zhǔn)確性提升，故障正確查找率幾乎達(dá)到百分之百，基本不存在故障測(cè)距的盲區(qū)。第二，這種故障定位方法減少了人工資金投入，比傳統(tǒng)定位系統(tǒng)的費(fèi)用更低。第三，在環(huán)境惡劣的地下，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的故障定位方法依然有較高的準(zhǔn)確性。第四，由于該方法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，降低了人工計(jì)算錯(cuò)誤的可能性。

總而言之，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下配電系統(tǒng)的故障定位技術(shù)已經(jīng)得到了實(shí)踐。本文對(duì)其的研究還存在著不足之處，因此需要科研人員跟進(jìn)在電力系統(tǒng)的故障定位方面的研究，積極推進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖世杰.構(gòu)建中國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)思考[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2009， 33（9）： 1-4.

[2] 徐丙垠，李天友， 薛永端. 智能配電網(wǎng)與配電自動(dòng)化[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2009， 33（17）： 38-41.

[3] 張學(xué)，陸桑璐，陳貴海.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂芠J].軟件學(xué)報(bào)， 2007， 18（4）： 943-954.endprint