配電自動(dòng)化故障智能識(shí)別與定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊川 徐勇 趙亮 周鵬 孫濤

摘 要：對(duì)于獲取的海量配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，快速從中提取關(guān)鍵信息并實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行缺陷和故障的智能分析、診斷定位是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要保障。本文利用采集的配電自動(dòng)化運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，通過召測(cè)、故障特征信息分析、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲悄芊治觥＜抑R(shí)庫決策等技術(shù)，完成配電自動(dòng)化故障定位及故障類型判斷，分析故障點(diǎn)配電自動(dòng)化屬性，經(jīng)過專家知識(shí)庫決策，給出可能的故障原因，縮短故障處理時(shí)間，提高供電可靠性。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化 故障智能分析 故障定位 實(shí)時(shí)信息

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（a）-0000-00

隨著配電網(wǎng)數(shù)據(jù)量的增大，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對(duì)供電可靠性的要求越來越高，配電網(wǎng)中故障如果不能及時(shí)處理，嚴(yán)重的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)癱瘓。如何快速從收集到的海量信息中提取出關(guān)鍵信息，并利用這些提取出來的海量信息實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行缺陷和故障的智能分析和定位是配電網(wǎng)運(yùn)行亟待解決的難題。因此，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)能快速的給出故障原因，迅速找到故障源，縮短故障處理的時(shí)間，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展來說至關(guān)重要[1-3]。

近年來，配電網(wǎng)故障診斷智能分析引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。國內(nèi)外比較典型的配電網(wǎng)故障診斷方法有故障電流法、專家系統(tǒng)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、基于模糊理論的方法、基于優(yōu)化技術(shù)的方法以及基于數(shù)據(jù)挖掘的方法等。潘沛峰等提出基于IDT智能配電終端和馬氏距離算法的新故障定位方法[1]，該方法能夠?qū)收线M(jìn)行實(shí)時(shí)定位，滿足智能配電網(wǎng)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障準(zhǔn)確定位需求。曹榮等針對(duì)電力系統(tǒng)故障診斷中的智能化方法中的常用方法進(jìn)行了介紹和探討[2]，并分析了這些方法在配電網(wǎng)故障診斷中的應(yīng)用，從使用的角度分析了配電網(wǎng)故障診斷方法在實(shí)際應(yīng)用中的意義。張虎等人提出了模型診斷在配電線路故障診斷中的應(yīng)用分析[3]，闡述了模型診斷的基本思想和基本過程，并提出了改進(jìn)沖突識(shí)別的方法和基于模型診斷的配電線路故障診斷方案，實(shí)例證明該方案能有效的實(shí)現(xiàn)配電線路的故障診斷。關(guān)龍?zhí)岢隽艘粋€(gè)完整的基于模型的配電網(wǎng)診斷方案[4]，采用優(yōu)化的離散二進(jìn)制粒子群算法，診斷識(shí)別過程中以貝葉斯后驗(yàn)概率形式量化了候選診斷的衡量標(biāo)準(zhǔn)，從而降低了診斷過程中的不確定度，取得了良好的效果。羅毅等人針對(duì)配電網(wǎng)發(fā)生故障后故障診斷報(bào)警信息存在不確定性和導(dǎo)致難以準(zhǔn)確診斷結(jié)果的問題，提出一種基于粗糙集與決策樹的配電網(wǎng)故障診斷算法[5]，該方法提高了配電網(wǎng)故障診斷的精度不和魯棒性，并通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。張珊珊等人將粗糙集和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩者相結(jié)合[6]，對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行診斷，首先對(duì)故障的原始數(shù)據(jù)運(yùn)用粗糙集屬性約減算法進(jìn)行約簡，再利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)最簡規(guī)則集進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，最后通過一個(gè)仿真模型驗(yàn)證了此研究，優(yōu)化了配電網(wǎng)故障診斷方法。黃智等針對(duì)配電網(wǎng)在線故障識(shí)別問題，探討了關(guān)于配電自動(dòng)化在線故障診斷識(shí)別與診斷的有效方法[7]。黃悅?cè)A等人探討了智能配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用[8]，通過該系統(tǒng)能夠?qū)收峡焖俣ㄎ?，便于之后的檢修以及事故發(fā)生之后供電的快速恢復(fù)，避免了因?yàn)橥ｋ姽收蠋砀蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

現(xiàn)有的技術(shù)方法無法對(duì)配網(wǎng)中的故障進(jìn)行智能診斷和定位，因此為了提高配網(wǎng)的供電安全性和可靠性，有必要對(duì)配網(wǎng)故障智能分析技術(shù)加強(qiáng)研究。

本文剩余部分組織如下：第2部分介紹故障特征信息分析系統(tǒng)體系架構(gòu)；第3部分介紹配網(wǎng)智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。

1 故障特征信息分析系統(tǒng)體系架構(gòu)

配網(wǎng)故障智能識(shí)別與診斷定位需要具有精細(xì)化的管控能力、在線管控、管控貫通等幾個(gè)方面，從而保證配網(wǎng)故障分析可控、在控，強(qiáng)化故障智能分析能力。通過配網(wǎng)故障特征分析體系，快速實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的定位和故障原因的判定，從而實(shí)現(xiàn)搶修的智能化和資源調(diào)度的智能化，提高供電服務(wù)的可靠性。下面給出本文提出的基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的故障特征信息分析系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的配網(wǎng)故障特征信息分析體系架構(gòu)

其中，分析決策是配網(wǎng)中故障智能診斷的核心，主要包括配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)考核指標(biāo)分析、可靠性指標(biāo)分析、搶修綜合指標(biāo)分析等，主要實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化故障定位及故障類型判斷。

搶修指揮模塊主要包括搶修調(diào)度管理、現(xiàn)場(chǎng)搶修終端應(yīng)用、搶修資源管理等，主要提供配網(wǎng)中可能的故障原因，縮短故障處理時(shí)間，提高供電可靠性。

2 配網(wǎng)故障智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分析研究智能配電網(wǎng)的故障智能決策系統(tǒng)，能夠快速而準(zhǔn)確的隔離故障區(qū)域，使電網(wǎng)降低故障通電概率，提升供電質(zhì)量，保證用戶生產(chǎn)生活用電。配電網(wǎng)故障智能決策系統(tǒng)包括基于專家知識(shí)庫的配電網(wǎng)故障決策設(shè)計(jì)、基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲悄芊治龅呐渚W(wǎng)故障診斷架構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.1 基于專家知識(shí)庫的配網(wǎng)故障決策設(shè)計(jì)

專家系統(tǒng)在故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，將故障檢測(cè)、診斷分析與專家知識(shí)庫相結(jié)合，使配電網(wǎng)的安全性與可靠性得到了保證。在計(jì)算機(jī)采集到配電網(wǎng)中的被診斷對(duì)象的信息后，運(yùn)用專家經(jīng)驗(yàn)，在運(yùn)用過程中向用戶索取必要的信息后，可快速地找到最終故障和最有可能的故障，再由用戶來證實(shí)。

在整個(gè)配網(wǎng)故障分析決策中，數(shù)據(jù)倉庫起著重要作用，其存放著配電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫和靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，知識(shí)庫中存放著配電網(wǎng)中的設(shè)備故障特征值、故障診斷算法、推理規(guī)則等，反映了系統(tǒng)的因果關(guān)系，用來進(jìn)行故障推理，并通過故障智能決策模塊以及知識(shí)庫管理系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化故障定位及故障類型判斷。

基于專家知識(shí)庫的配網(wǎng)故障決策設(shè)計(jì)包括歷史數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、故障預(yù)測(cè)綜合分析子系統(tǒng)、配網(wǎng)故障搶修調(diào)度分析和配網(wǎng)故障定位分析系統(tǒng)。其中歷史數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)描述了配網(wǎng)種歷史故障信息，提供專家分析數(shù)據(jù)，為配網(wǎng)故障診斷預(yù)測(cè)提供依據(jù)。故障預(yù)測(cè)綜合分析子系統(tǒng)提供了配電網(wǎng)中故障區(qū)域，以便故障準(zhǔn)確定位和故障的快速搶修。配網(wǎng)故障定位分析系統(tǒng)描述了配網(wǎng)中故障區(qū)域的準(zhǔn)確定位。配網(wǎng)故障搶修調(diào)度分析描述的故障搶修的調(diào)度問題，目的是使故障修復(fù)的時(shí)間最短。

2.2 基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲悄芊治龅呐渚W(wǎng)故障診斷架構(gòu)

配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于故障時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致網(wǎng)路結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鲎鳛榕潆娋W(wǎng)絡(luò)的分析基礎(chǔ)，亟需尋找一種好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴āＯ旅娼o出基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲悄芊治龅墓收显\斷架構(gòu)圖，如圖4所示。

圖2 配電網(wǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔收显\斷圖

配電自動(dòng)化通過控制配電終端（FTU、TTU），配電網(wǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔收显\斷實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)中故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以及故障恢復(fù)，并通過故障識(shí)別工作站、檢修調(diào)度工作站、故障分析工作站，大大提高了供電可靠性和供電質(zhì)量。

3 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候快速定位隔離故障是關(guān)鍵，本文通過故障特征信息分析、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲悄芊治?、專家知識(shí)庫決策等技術(shù)，完成配電自動(dòng)化故障定位及故障類型判斷，分析故障點(diǎn)配電自動(dòng)化屬性，經(jīng)過專家知識(shí)庫決策，給出可能的故障原因，縮短故障處理時(shí)間，提高供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

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