物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)在線故障定位中的運(yùn)用

王浩 劉晨陽

（1.吉林省吉林市吉林供電公司，吉林 白山 132002；2.吉林省吉林市吉林供電公司，吉林 白山 132002）

引言

隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們生活水平的提高，電能的相關(guān)需求也在不斷的增加，人們對于電能的質(zhì)量和供電的可靠性都提出了更高的要求。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足人們對于電能的需求，高度自動化的智能配電網(wǎng)是其發(fā)展的方向，人們也越來越關(guān)注故障定位、隔離、搶修等與配電網(wǎng)密切相關(guān)的工作。對于配電網(wǎng)中的故障進(jìn)行定位，就是當(dāng)配電網(wǎng)中出現(xiàn)一定的故障時，比如出現(xiàn)短路、斷路等故障情況時，利用基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的智能系統(tǒng)或者是其他裝置，對故障點進(jìn)行快速的判斷、確定，而故障定位也是配電網(wǎng)實現(xiàn)自動化過程中的核心技術(shù)。

在我國一般發(fā)生的配電網(wǎng)故障形式是單相接地故障，當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，故障定位的方法可以分為主動式和被動式兩種方式；在配電網(wǎng)中發(fā)生故障，當(dāng)故障是非單相接地故障時，一般可以使用直接法和間接法進(jìn)行故障定位。本文在配電網(wǎng)的故障定位研究中，采用了比較先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出了一種對配電網(wǎng)故障進(jìn)行定位的方法，該方法基于物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。通過利用聚類分析這種方法，比較各個測量裝置的故障指標(biāo)，測量裝置的類型可以分為故障類和非故障類，再與實際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行對比就可以確定相應(yīng)的故障點。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與配電網(wǎng)故障定位相關(guān)分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種融合了多種先進(jìn)技術(shù)的技術(shù)，其基于視頻識別技術(shù)、無線電傳感技術(shù)和定位技術(shù)。通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，配電網(wǎng)的相關(guān)工作能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，并提高工作的可靠性。通信技術(shù)在當(dāng)代社會得到不斷的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了無線通信和數(shù)字信息等技術(shù)，其就相當(dāng)于一個綜合性的網(wǎng)絡(luò)，在人們的日常生活中得到了普遍的應(yīng)用。隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在配電網(wǎng)中，能夠?qū)崟r監(jiān)控配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，也能夠管理配電網(wǎng)的負(fù)荷以及對線損進(jìn)行分析，這對智能電網(wǎng)而言有助于實現(xiàn)高效一體化管理。實現(xiàn)配電網(wǎng)故障的定位，對智能電網(wǎng)來說是其一個關(guān)鍵技術(shù)，配電線路一般都具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較多的分支，這導(dǎo)致對配電網(wǎng)中的故障難以實現(xiàn)精確的定位。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有監(jiān)測、采集以及傳感信息的功能，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，其能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測配電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)中應(yīng)用，對于實現(xiàn)配電網(wǎng)在線故障定位具有重要的作用。

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)故障定位方法與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的故障定位方法進(jìn)行比較，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的故障定位方法具有很多的優(yōu)點。其中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確確定配電網(wǎng)中故障的地點，使定位距離更加準(zhǔn)確，其能夠擴(kuò)大故障地點的地位距離，并減小故障監(jiān)測的盲區(qū)范圍；應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位設(shè)備，與傳統(tǒng)故障定位系統(tǒng)相比較，其具有更高的性價比；采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的故障定位方法，能夠更加適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境；該故障定位方法還具有數(shù)據(jù)信息需求量小，以及方法簡單的特點，能夠有效克服故障數(shù)據(jù)采集不同步產(chǎn)生的影響。

二、配電網(wǎng)故障定位中的聚類定位算法

聚類在生活中是一種常用的數(shù)據(jù)分析工具，其能夠集合物理或抽象的對象，并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，成為多個類或簇的過程。在目前的情況下，常用到的聚類方法有劃分法、層次法和基于模型的方法等。在聚類方法中，聚類作用產(chǎn)生的類是對象的集合，同類中的對象具有一定的相似性，而與其他類中的對象存在一定的差異性。從數(shù)學(xué)領(lǐng)域來講，聚類可以描述為研究的樣本集合為E，C是E的一個非空子集，并且滿足：C?E且C≠ ?。

一般在配電網(wǎng)中發(fā)生的故障，其形式大多為單相接地故障，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，通過相應(yīng)的故障穩(wěn)態(tài)信息，可以進(jìn)行多次連續(xù)選線，再經(jīng)過綜合的判斷，保證選線的準(zhǔn)確性。但故障穩(wěn)態(tài)信息一般容易受到影響，比如中性點接地方式和其他因素的影響，這在一定程度上會降低選線的準(zhǔn)確性。因此通過利用多個測點的故障的穩(wěn)態(tài)信息進(jìn)行故障定位是一種比較有效的方法。

對配電網(wǎng)進(jìn)行故障定位使用聚類分析的方法，就是在饋線的每一條支路上，通過安裝傳感測量裝置，打造出配電網(wǎng)的廣域測量系統(tǒng)。配電網(wǎng)中在發(fā)生單相接地故障時，測量裝置就能夠通過相應(yīng)的作用向后臺發(fā)送啟動信號，各個測量裝置故障前后的電壓電流信號就會被后臺所接收，通過使用聚類分析對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，再與實際的電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的比較，就能夠準(zhǔn)確地定位出配電網(wǎng)的故障所在。

使用聚類分析而建立的故障定位模型有兩個比較重要的步驟。一是提取故障指標(biāo)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，想要有效的實現(xiàn)配電網(wǎng)故障的定位，對不同的接地方式，就需要建立相應(yīng)的指標(biāo)體系，其指標(biāo)體系與故障的特征量具有對應(yīng)的關(guān)系。二是聚類算法的應(yīng)用，該算法對聚類分析方法是否能夠?qū)崿F(xiàn)具有決定性作用，也是進(jìn)行相關(guān)聚類研究的核心，在本文的研究中選用的就是FCM算法進(jìn)行相應(yīng)的聚類分析。

三、總結(jié)

對于配電網(wǎng)中的故障定位問題，傳統(tǒng)的故障定位方法已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的需求，隨著無線通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)中故障定位上，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)中的故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地定位。本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)的故障定位中，這是一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)故障定位方法。通過利用聚類分析的方法對各個測量裝置的故障指標(biāo)進(jìn)行比較，實現(xiàn)對配電網(wǎng)中故障點的準(zhǔn)確定位，從而能夠保證電網(wǎng)的高效運(yùn)行。