基于大數(shù)據(jù)配電線路故障定位指示器的研究與應(yīng)用

文/張國(guó)斌 張超，內(nèi)蒙古龍?jiān)葱履茉窗l(fā)展有限公司

1 引言

針對(duì)當(dāng)前的配電網(wǎng)發(fā)生短路、接地故障處理中，易引起工作人員對(duì)配電網(wǎng)故障的感知與定位、搶修處理存在一定的滯后性、被動(dòng)性，約束了配電搶修工作的效率，容易引起用電用戶不滿，對(duì)社會(huì)造成惡劣影響。本文基于工程實(shí)際，研究故障指示器在配電線路的應(yīng)用，根據(jù)接收到的故障信息，可以對(duì)故障進(jìn)行區(qū)分和研判。當(dāng)饋線上安裝有故障指示器時(shí)，發(fā)生故障時(shí)其故障區(qū)間上游的故障指示器也將發(fā)生對(duì)應(yīng)的翻牌動(dòng)作信號(hào)，其負(fù)荷電流、故障電流會(huì)突增。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)此類信息，有效辨識(shí)后觸發(fā)研判分析。結(jié)果表明，該方法切實(shí)有效，對(duì)提高配電線路可靠性與安全性有積極作用。

2 現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的線路故障指示器對(duì)線路短路、斷路及接地等各類故障的檢測(cè)難以保證準(zhǔn)確性和可靠性，不能真正解決線路故障快速準(zhǔn)確定位問(wèn)題。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，帶有無(wú)線通信功能的數(shù)字式故障指示器能夠?qū)崿F(xiàn)在配網(wǎng)調(diào)度中心在線準(zhǔn)確顯示線路故障位置，同時(shí)具備記錄、分析、管理故障信息的功能，已成為輸配電系統(tǒng)線路故障分析定位的研究熱點(diǎn)。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 故障指示器信號(hào)接入

為實(shí)現(xiàn)故障指示器數(shù)據(jù)接入，DMS系統(tǒng)需要與運(yùn)營(yíng)商的虛擬專網(wǎng)交互，獲取故障指示器的遙測(cè)、遙信等信息。通過(guò)VPN的信號(hào)需經(jīng)過(guò)防火墻接入于安全接入?yún)^(qū)，DMS系統(tǒng)的核心研判功能位于安全Ⅰ區(qū)，因此需要增加正向隔離裝置、反向隔離裝置，以實(shí)現(xiàn)故障指示器的信號(hào)接入。DMS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)接口部署于安全Ⅰ區(qū)、安全接入?yún)^(qū)，跨正、反向隔離的通信功能完全由DMS系統(tǒng)本身完成。DMS系統(tǒng)的安全接入?yún)^(qū)部署前置模塊，通過(guò)VPN與故障指示器實(shí)時(shí)交互相關(guān)信息。故障指示器數(shù)據(jù)接入。當(dāng)配網(wǎng)饋線正常運(yùn)行時(shí)，部署于饋線上的故障指示器會(huì)監(jiān)測(cè)到正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)，生成常態(tài)數(shù)據(jù)上送配電自動(dòng)化主站。配網(wǎng)自動(dòng)化主站在人機(jī)界面對(duì)故障指示器進(jìn)行展示。當(dāng)配網(wǎng)饋線發(fā)生故障時(shí)，部署于饋線上的故障指示器檢測(cè)到配網(wǎng)饋線運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)生突變時(shí)，生成告警數(shù)據(jù)上送配電自動(dòng)化主站。配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)根據(jù)故障指示器的告警信號(hào)分析出故障區(qū)域，并在人機(jī)界面對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行展示。故障指示器告警信號(hào)預(yù)處理與查詢。當(dāng)配電自動(dòng)化主站接收到故障指示器的告警信號(hào)，首先會(huì)對(duì)告警信號(hào)進(jìn)行有效性辨識(shí)，辨識(shí)為真正的故障告警信號(hào)，則會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)至故障定位模塊進(jìn)行處理；辨識(shí)為抖動(dòng)信號(hào)，則會(huì)將這部分告警信號(hào)過(guò)濾。整個(gè)辨識(shí)過(guò)程均日志記錄，便于事后分析。故障指示器的遙信動(dòng)作變化均事項(xiàng)記錄。對(duì)于事后單個(gè)故障指示器的告警信息查詢提供界面查詢。故障區(qū)域展示。故障指示器的告警信號(hào)經(jīng)過(guò)故障定位模塊處理后，會(huì)將其轉(zhuǎn)化成在人機(jī)界面的具有標(biāo)識(shí)性的區(qū)域顯示，并聲音告警調(diào)度人員。除此之外，配電自動(dòng)化系統(tǒng)可通過(guò)短信貓或者運(yùn)營(yíng)商的短信平臺(tái)將故障區(qū)域的描述信息發(fā)至相關(guān)的調(diào)度人員與基層運(yùn)檢人員。

3.2 波形數(shù)字特征組合定位技術(shù)研究

針對(duì)配電網(wǎng)線路不同類型故障進(jìn)行位置分析判定時(shí)，由于單相接地故障電流相比負(fù)荷電流很小，且接地故障狀況繁雜多變，依靠傳統(tǒng)的單相電流工頻分量故障定位方法無(wú)法有效啟動(dòng)故障判別定位，也很難準(zhǔn)確判定故障源位置。因此，有必要開(kāi)展研究基于零序電壓及零序電流的接地故障暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)綜合判別方法，即根據(jù)實(shí)時(shí)采集檢測(cè)的零序電壓及零序電流的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)是否達(dá)到越限閾值來(lái)啟動(dòng)故障綜合判別定位程序，以最終確定故障源位置。本文引入了新型的基于波形數(shù)字特征組合識(shí)別定位技術(shù)，通過(guò)對(duì)線路三相波形同步采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值濾波，濾除采樣高次諧波等干擾信號(hào)，提高基波分量精度。利用快速傅氏變換（FFT）和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立新型數(shù)據(jù)處理算法，計(jì)算暫態(tài)分量頻譜，對(duì)基波分量的暫態(tài)電壓、電流矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合檢測(cè)識(shí)別，提高暫態(tài)識(shí)別的準(zhǔn)確度和靈敏度，從而增強(qiáng)故障指示器判定準(zhǔn)確性。

3.3 接地故障識(shí)別率

接地故障波形較為復(fù)雜，一般是通過(guò)函數(shù)發(fā)生器模擬接地波形。但為更好模擬真實(shí)情況，可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)找出以前實(shí)際線路上的接地波形，再通過(guò)服務(wù)器將波形給到特征波形發(fā)生器，從而還原真實(shí)的接地狀況。接地故障一般分為金屬接地，小電阻接地，弧光接地以及高阻接地，故障指示器應(yīng)能對(duì)上述接地正確識(shí)別并正確動(dòng)作，并將遙信事件上報(bào)主站。

4 結(jié)語(yǔ)

由故障指示器定位出故障區(qū)間，然后對(duì)整條饋線的配變進(jìn)行召測(cè)，若故障區(qū)間內(nèi)的配變召測(cè)無(wú)返回則認(rèn)為是剛剛停電，然后根據(jù)召測(cè)的其他結(jié)果一起判斷出停電的跳閘點(diǎn)。與以往只依靠召測(cè)結(jié)果進(jìn)行研判最大的不同是能有效結(jié)合故障指示器與公專變來(lái)判斷，防止雖發(fā)生故障卻由于用采返回為空值而造成的無(wú)跳閘點(diǎn)的情況。