智能配電網(wǎng)故障處理技術(shù)

劉亞永

摘要：智能配電網(wǎng)的建設(shè)提高了配電網(wǎng)的可靠性，降低了配電網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)成本。同時(shí)之智能配電網(wǎng)也對(duì)配電網(wǎng)的故障診斷和故障處理提出了更多新的要求。本文在分析智能配電網(wǎng)的基本特征及故障診斷基本目標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，介紹了之智能配電網(wǎng)故障處理常用技術(shù)，分布式技術(shù)的介紹，故障點(diǎn)的鎖定，以及大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)故障狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用。隨著各種學(xué)科的發(fā)展進(jìn)步，智能電網(wǎng)故障處理技術(shù)也會(huì)取得相應(yīng)的進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);故障診斷;故障處理

隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的大面積推進(jìn)，智能配電網(wǎng)自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛認(rèn)可，不僅提高了配電網(wǎng)的可靠性，還提升了電能用戶的用能體驗(yàn)。智能配電網(wǎng)以極強(qiáng)的優(yōu)勢在電網(wǎng)建設(shè)中大面積推廣的同時(shí)，對(duì)于智能配電網(wǎng)故障診斷及故障處理技術(shù)也提出了新的要求，許多新興技術(shù)的應(yīng)用和科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法有助于智能電網(wǎng)故障處理。

一、智能配電網(wǎng)故障處理簡介

智能配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)故障，抓住智能配電網(wǎng)中的一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和特殊的一些時(shí)刻點(diǎn)的特征參數(shù)可有效的發(fā)現(xiàn)故障，分析故障原因并提出故障處理建議。在故障出現(xiàn)的第一時(shí)間，智能配電網(wǎng)的故障診斷系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并采取合適的措施，及時(shí)切斷故障并保證電網(wǎng)的故障影響范圍最小，同時(shí)給出故障信息及故障維修建議。在故障診斷中應(yīng)盡量小的縮小故障部分與非故障部分的分界點(diǎn)。合理選擇分界點(diǎn)不僅可以盡量多的保證用電用戶的正常用電，同時(shí)可以降低故障損失。智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)精準(zhǔn)定位是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的課題，準(zhǔn)確鎖定故障點(diǎn)可以加快恢復(fù)速度。針對(duì)智能配電網(wǎng)故障特征涌現(xiàn)出了大量的故障處理技術(shù)，很多其他領(lǐng)域的知識(shí)在智能配電網(wǎng)故障處理中都得到了廣泛應(yīng)用。

二、智能配電網(wǎng)故障處理技術(shù)

（一）分布式技術(shù)

配電網(wǎng)故障處理過程中一個(gè)有效的措施即：故障隔離，負(fù)荷轉(zhuǎn)供。為了提升故障自動(dòng)隔離及負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)供的水平，可以采取分布式控制技術(shù)。根據(jù)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及建設(shè)實(shí)際情況，根據(jù)負(fù)荷供應(yīng)等級(jí)制定對(duì)應(yīng)的故障處理措施，有效的設(shè)置分段器和重合器的位置，合理設(shè)置遠(yuǎn)程10控制器，采用網(wǎng)絡(luò)通訊的方式將各個(gè)遠(yuǎn)程10控制器與主站相連接，網(wǎng)絡(luò)通訊采用雙冗余控制網(wǎng)絡(luò)，保證其中一路通訊斷開后可以從另外一路通訊線路上傳輸數(shù)據(jù)。控制主站采用雙CPU冗余控制的方式，在一個(gè)主站故障時(shí)另外一個(gè)主站能無縫承接控制任務(wù)。

（二）精準(zhǔn)鎖定故障點(diǎn)的技術(shù)

智能配電網(wǎng)中的故障點(diǎn)鎖定技術(shù)的選用，是與配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)相關(guān)的。短路故障標(biāo)示是智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)鎖定技術(shù)中最常見的故障。根據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布置故障指示器，其功能主要是故障發(fā)生時(shí)指示器發(fā)出故障指示信號(hào)，故障指示器的指示路徑可以指示出故障電流的路徑。合理有效的故障指示器列裝，以及信號(hào)采集分析，可以提高配電網(wǎng)故障定位效率，一般在智能配電網(wǎng)中都會(huì)大面積安裝。

為了提高故障指示器的準(zhǔn)確性，在配電網(wǎng)中安裝指示器時(shí)需首先計(jì)算該線路上的電流值特別是短路電流值，依此來選型并完成參數(shù)整定。

針對(duì)中性點(diǎn)未能直接接地的系統(tǒng)，很難定位單相接地的故障點(diǎn)。為了準(zhǔn)確的鎖定單相接地故障的位置，盡量準(zhǔn)確的找到故障信號(hào)，一般采用中阻智能接地監(jiān)測系統(tǒng)，它是由信號(hào)源激發(fā)設(shè)備和故障監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成。在變壓器和大地之間連接一個(gè)可控電阻，實(shí)時(shí)采集可控電阻的負(fù)載信號(hào)，在故障瞬間將動(dòng)態(tài)負(fù)載電流連接至系統(tǒng)，使得帶有故障特征值的電流疊加于負(fù)載電流上。在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中配置接地故障指示器，當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，信號(hào)源激發(fā)設(shè)備及故障監(jiān)測設(shè)備如故障指示器的作用下，即可快速找到故障發(fā)生的地方。

當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生故障后，分布式控制器采集到故障信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)快速傳輸，主要傳輸信號(hào)有故障名稱，故障類型，故障發(fā)生的位置，在CPU中根據(jù)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及當(dāng)前狀態(tài)，智能推演出一套最優(yōu)化的配電網(wǎng)保護(hù)方案，并控制相應(yīng)的分段器快速切除故障部分，并控制相應(yīng)的重合器無縫將無故障配網(wǎng)部分轉(zhuǎn)供至其他線路。

（三）智能配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的日趨成熟，在智能配電網(wǎng)中裝設(shè)不同類型的傳感器，將智能電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，上傳至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中構(gòu)成智能配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。分析該大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可有效的監(jiān)測配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可根據(jù)其中的一些特征值的變化趨勢診斷配電網(wǎng)的故障情況，甚至可以依據(jù)一些故障發(fā)生前兆的信號(hào)狀態(tài)提前預(yù)報(bào)某些故障發(fā)生的狀況。在應(yīng)用過程中也常出現(xiàn)將多個(gè)配電網(wǎng)運(yùn)行的多個(gè)運(yùn)行信號(hào)綜合為一個(gè)特征信號(hào)的情況。在故障診斷過程中也常常應(yīng)用故障樹技術(shù)將智能配電網(wǎng)分解，根據(jù)監(jiān)測到的狀態(tài)信號(hào)，采用最小割集技術(shù)推演出故障部位。

針對(duì)大量的智能配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析前先要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，濾除掉無關(guān)緊要的數(shù)據(jù)，或者說依據(jù)診斷目標(biāo)提取相應(yīng)的特征數(shù)據(jù)。不同的診斷要求有不同的數(shù)據(jù)需求，故而須將特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，有些故障只需超過限定值即可確定故障，在數(shù)據(jù)處理時(shí)只需比較實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的大小。對(duì)于一些需要數(shù)據(jù)趨勢才能確定的，則需根據(jù)實(shí)際情況建立一個(gè)該特征部位的趨勢序列，一旦趨勢達(dá)到某一個(gè)特征值時(shí)，或者趨勢變化突然加快時(shí)即報(bào)警。對(duì)于某些故障出現(xiàn)前期其特性信號(hào)相對(duì)比較微弱，在實(shí)際應(yīng)用中多采用小波分析技術(shù)來提取相應(yīng)的特征值。這些經(jīng)過預(yù)處理后的數(shù)據(jù)即構(gòu)成了初始特征量矩陣。在經(jīng)過一些列的變換后構(gòu)建故障相應(yīng)的關(guān)聯(lián)矩陣。為了放大故障和正常節(jié)點(diǎn)之間的差異性還需要對(duì)各區(qū)域特征矩陣進(jìn)行差分處置。為了更有效的發(fā)現(xiàn)故障可構(gòu)建相應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測矩陣，在應(yīng)用中常將特征數(shù)據(jù)融合后構(gòu)建高維時(shí)空狀態(tài)監(jiān)測矩陣。該矩陣由于其高度稀疏及高度相關(guān)的特性，在保證其數(shù)據(jù)相關(guān)性的前提下可對(duì)其進(jìn)行降維處理。降維后的監(jiān)測矩陣進(jìn)行局部異常監(jiān)測，一般采用離群點(diǎn)監(jiān)測的方法來識(shí)別異常故障信息。

三、總結(jié)

在智能配電網(wǎng)故障處理過程中，如何快速，準(zhǔn)確的識(shí)別故障位置，并有效分?jǐn)喙收喜课?，并將無故障的部分進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供是智能配電網(wǎng)故障處理的目標(biāo)。隨著技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)的技術(shù)在智能配電網(wǎng)故障診斷中都得到了有效的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙慶周，李勇，田世明，段義隆，譚益，曹一家.基于智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析的狀態(tài)監(jiān)測與故障處理方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（03）：774-780.