配電自動(dòng)化終端的常見故障分析及運(yùn)維管理

鄭軍

摘? 要：配電自動(dòng)化的控制終端不僅具備數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)傳遞功能，而且能夠滿足配電網(wǎng)故障實(shí)時(shí)檢測(cè)與自動(dòng)監(jiān)控需求?？偟貋?lái)說(shuō)，控制終端的運(yùn)行狀況和系統(tǒng)流暢度直接影響到整個(gè)配電系統(tǒng)。文章主要分析了配電自動(dòng)化控制終端的基本職能及其常見的故障問(wèn)題，希望以此來(lái)強(qiáng)化控制終端的穩(wěn)定性和安全性。此外，文章還匯總了部分重要故障問(wèn)題的成因，并據(jù)此提出了部分可行性較強(qiáng)的實(shí)踐辦法。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化;控制終端;可靠性與穩(wěn)健性;故障分析

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）36-0178-02

Abstract： The control terminal of distribution automation not only has the functions of data collection and data transmission， but also can meet the needs of real-time detection and automatic monitoring of the distribution network fault. In general， the operating conditions and system fluency of the control terminal directly affect the entire power distribution system. This article mainly analyzes the basic functions of the distribution automation control terminal and its common faults， hoping to strengthen the stability and safety of the control terminal. In addition， this paper also summarizes the causes of some important faults， and puts forward some practical methods that are more feasible.

Keywords： distribution automation; control terminal; reliability and robustness; failure analysis

引言

通常情況下，配電自動(dòng)化體系主要包括用戶、配電管理、饋線、變電站等四個(gè)方面的自動(dòng)化問(wèn)題。此外，整個(gè)配電網(wǎng)通過(guò)終端來(lái)采集和傳遞信息，同時(shí)將信息上傳給網(wǎng)調(diào)控制中心，再通過(guò)控制中心發(fā)出具體控制指令，而后以變電站或某個(gè)區(qū)域集控為傳輸媒介，把控制指令發(fā)送給執(zhí)行終端。當(dāng)然，在這一個(gè)流程當(dāng)中，免不了會(huì)出現(xiàn)短路或接地故障等常見問(wèn)題，為了全面提高配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全度和穩(wěn)定度，必須快速建立故障檢測(cè)與維修體系。

1 配電自動(dòng)化控制終端概述

（1）“四”功能。配電自動(dòng)化終端具備遠(yuǎn)程“信、調(diào)、測(cè)及控”等功能，既能檢測(cè)正常負(fù)荷環(huán)境下的電流、電壓、有功功率等等，又能檢測(cè)或反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)中不平衡的電流或電壓。（2）配電網(wǎng)信息故障采集與處理功能。配電自動(dòng)化終端能夠快速定位故障部分，能夠快速完成自動(dòng)隔離任務(wù)，還能給非故障區(qū)域恢復(fù)正常供電。除此之外，相比于傳統(tǒng)的終端，自動(dòng)化終端設(shè)備能夠采集并處理實(shí)時(shí)故障信息。比如說(shuō)，當(dāng)出現(xiàn)故障電壓數(shù)據(jù)或故障電流數(shù)據(jù)時(shí)，終端能夠第一時(shí)間檢測(cè)并處理。再比如，自動(dòng)化終端能夠精確獲取故障方向、接地情況、發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等一系列數(shù)據(jù)。（3）電能質(zhì)量測(cè)量功能。通常情況下，配電自動(dòng)化終端能夠檢測(cè)配電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓閃變、電壓諧波、波動(dòng)等不同性質(zhì)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并給出具體的計(jì)量值。（4）斷路器在線監(jiān)視功能。配電自動(dòng)化終端能夠檢測(cè)斷路器的運(yùn)作時(shí)間、運(yùn)作次數(shù)、機(jī)械性能以及觸頭受電腐蝕程度，而這一切能成為后期斷路器性能評(píng)價(jià)與檢修的參考數(shù)據(jù)。（5）PLC功能。配電自動(dòng)化終端大多具備一定程度的PLC功能，即自動(dòng)控制備用電源自投、線路故障自動(dòng)分段、低周減載以及無(wú)功補(bǔ)償電容器自動(dòng)投切等內(nèi)容。除此之外，用戶還能夠根據(jù)專業(yè)的編程語(yǔ)言對(duì)終端的開關(guān)輸入量、輸出量、模擬輸入量進(jìn)行編程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以客戶要求為中心的邏輯控制。

2 配電自動(dòng)化終端的常見故障分析

（1）主站與子站的配合。一般情況下，配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化體系是分層結(jié)構(gòu)。因此，在這一系統(tǒng)當(dāng)中，配電自動(dòng)化終端的主要功能是檢測(cè)并上報(bào)配電系統(tǒng)的故障。期間，主站以及子站都能準(zhǔn)確定位系統(tǒng)故障，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)隔離及非故障區(qū)域的功能恢復(fù)任務(wù)。不過(guò)，現(xiàn)實(shí)中故障點(diǎn)的定位隔離與功能恢復(fù)是要分開執(zhí)行的兩個(gè)任務(wù)。況且，由于主站獨(dú)立處理、子站處理主站作后備以及子站獨(dú)立處理以及子站隔離主站恢復(fù)，再加上快速處理故障的迫切需求，子站必須收集到所有終端中與故障有關(guān)的隔離信息以及恢復(fù)供電的區(qū)域信息。

（2）配電自動(dòng)化終端漏報(bào)故障。事實(shí)上，如果中間段出現(xiàn)漏報(bào)情況，系統(tǒng)會(huì)針對(duì)漏報(bào)問(wèn)題進(jìn)行自主判斷，同時(shí)做到快速補(bǔ)充;如果故障段的供電開關(guān)產(chǎn)生故障，容易出現(xiàn)定位點(diǎn)出錯(cuò)現(xiàn)象，當(dāng)面對(duì)這一問(wèn)題時(shí)，一般先記錄下發(fā)生故障的電流，同時(shí)判斷該電流是否達(dá)標(biāo)，再判斷是否產(chǎn)生漏報(bào)情況，最后顯示該問(wèn)題的繼續(xù)處理或報(bào)警信息。實(shí)踐過(guò)程中，一般將終端故障或事故跳閘作為故障處理啟動(dòng)前提，將終端誤報(bào)故障作為故障處理啟動(dòng)程序。

（3）通信中斷。當(dāng)出現(xiàn)遠(yuǎn)程控制終端與廠站之間的中斷問(wèn)題時(shí)，必須先上報(bào)遠(yuǎn)程控制終端，并將其作為漏報(bào)處理，才能展開故障定位等一系列活動(dòng)，否則不對(duì)故障部分進(jìn)行定位。當(dāng)產(chǎn)生聯(lián)絡(luò)開關(guān)信號(hào)中斷問(wèn)題時(shí)，一般不執(zhí)行該開關(guān)的恢復(fù)供電方案的提示信息。

（4）環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。其實(shí)，一般的配電網(wǎng)都是開環(huán)運(yùn)行，當(dāng)產(chǎn)生短期合環(huán)運(yùn)行故障時(shí)，故障定位系統(tǒng)是不能夠通過(guò)故障信號(hào)確定故障點(diǎn)的，再加上此時(shí)合環(huán)的時(shí)間較短，首選的故障處理方式是給出相關(guān)的報(bào)警信息。除此之外，故障信息上傳還帶有功率方向、處理、恢復(fù)出口開關(guān)供電以及故障隔離等內(nèi)容。

（5）單相接地故障。就目前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)主要是小電流接地系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)單相接地現(xiàn)象時(shí)，只依靠電氣量的調(diào)整來(lái)定位故障點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，可以參考FTU采集到的零序功率或零序電流進(jìn)行排隊(duì)，再根據(jù)排隊(duì)結(jié)果進(jìn)行手工拉閘選線來(lái)取代隨機(jī)的拉閘選線。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，此類處理方式很大程度上提高了命中率。

（6）多重故障處理。當(dāng)多個(gè)故障點(diǎn)發(fā)生在同一支路上或同時(shí)出現(xiàn)多種故障時(shí)，系統(tǒng)能夠快速處理不同類型的故障問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，如果多個(gè)故障點(diǎn)出現(xiàn)在同一條供電支路上，系統(tǒng)會(huì)將這些故障當(dāng)做同一個(gè)故障進(jìn)行處理，而后再處理其他供電支路上的問(wèn)題。如果發(fā)現(xiàn)的故障是單相接地故障，那么產(chǎn)生故障的位置很有可能是前一次出現(xiàn)單相接地問(wèn)題的故障線路。

3 完善大數(shù)據(jù)背景下配電自動(dòng)化終端的整個(gè)運(yùn)維管理體系

（1）大數(shù)據(jù)平臺(tái)里面的配電自動(dòng)化。從大數(shù)據(jù)平臺(tái)的角度看，其配電自動(dòng)化結(jié)構(gòu)具備許多優(yōu)勢(shì)和許多基礎(chǔ)部件。比如說(shuō)，HBase、Hive、HDFS、Redis一類的儲(chǔ)存部件，Spark、Spark Streaming等具備數(shù)據(jù)處理功能的構(gòu)件及名為Spark MLlib且集數(shù)據(jù)分析、開發(fā)、引擎等功能為一體的部件。此外，一般用Hive采集和儲(chǔ)存配電網(wǎng)模型、終端設(shè)備信息、告警信息等數(shù)據(jù)，用Redis緩存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用HBase儲(chǔ)存量測(cè)歷史數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)信息的針對(duì)性搜集。站在長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，一般的配電自動(dòng)化智能終端完善或調(diào)試運(yùn)維管理工序時(shí)，需要特別注意以下幾點(diǎn)。首先，搜集或整理電網(wǎng)一次模型數(shù)據(jù)信息。其次，搜集或整理自動(dòng)化終端設(shè)備的記錄簿和各個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)通道的具體數(shù)據(jù)。特別是通過(guò)分析所得的商家、運(yùn)行時(shí)間等具體信息。

（3）數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一處理。首先，通過(guò)分析配電自動(dòng)化終端通訊與運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的終端在線率，做好實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算處理任務(wù)。當(dāng)遭遇多地址終端突然掉線問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該即刻分析自動(dòng)化終端的設(shè)備特性以及運(yùn)行狀態(tài)，查看是否有設(shè)備還遞出告警數(shù)據(jù)信息，爭(zhēng)取最短時(shí)間內(nèi)找到突發(fā)問(wèn)題的成因。除此之外，當(dāng)遭遇突發(fā)問(wèn)題時(shí)，正常運(yùn)行的監(jiān)控終端也會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)傳遞出告警信息。其次，高效處理歷史分析數(shù)據(jù)。當(dāng)存在可以利用的歷史分析數(shù)據(jù)時(shí)，特別是有配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，工作人員應(yīng)該用這些信息判斷配電自動(dòng)化終端出現(xiàn)一系列不正常問(wèn)題的根本原因。由此一來(lái)，相關(guān)工作人員能夠及時(shí)得到警報(bào)并快速處理故障部分，突然掉線、遙信抖動(dòng)等問(wèn)題發(fā)生的概率會(huì)大大降低。最后，合理開發(fā)已搜集到的數(shù)據(jù)信息。在手握故障歷史信息和終端運(yùn)行狀態(tài)信息時(shí)，要學(xué)會(huì)合理利用一切可利用的軟件進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析，總結(jié)遙信抖動(dòng)、突發(fā)離線等問(wèn)題之間的關(guān)聯(lián)度，觀察各類故障問(wèn)題之間的深層聯(lián)系，從而創(chuàng)建出更精確、更貼近實(shí)際、更具備針對(duì)性的終端運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)模型。

（4）配電自動(dòng)化終端缺陷閉環(huán)控制。通過(guò)分析Activiti運(yùn)行過(guò)程并結(jié)合此運(yùn)行過(guò)程的特點(diǎn)，我們可以針對(duì)配電自動(dòng)化終端缺陷建立一個(gè)閉環(huán)控制管理系統(tǒng)，而該系統(tǒng)又可以分為缺陷信息提取、缺陷點(diǎn)確認(rèn)、缺陷處理任務(wù)分配、缺陷點(diǎn)管理、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理、已修正信息反饋、信息終極審核等多個(gè)部分。在這些部分當(dāng)中，缺陷信息提取說(shuō)的是這一系統(tǒng)能夠自動(dòng)提取故障信息或由操作人員從警告數(shù)據(jù)中分析得出缺陷信息，再由相關(guān)工作者將已得信息傳遞到缺陷審核部等待深入審核的一個(gè)過(guò)程。缺陷點(diǎn)確認(rèn)是指現(xiàn)場(chǎng)工作者確認(rèn)具體缺陷位置、分析缺陷成因、消除缺陷的一個(gè)過(guò)程。缺陷的分配管理是指工人對(duì)已確定的缺陷問(wèn)題的具體安排，即將缺陷信息傳遞給維修人員進(jìn)行消缺。信息反饋是指消缺工作結(jié)束后，工作者向上級(jí)反映的信息。信息終極審核是指工作人員會(huì)把已經(jīng)消除的缺陷問(wèn)題歸入到檔案里面，然后再重新安排沒有被完全消除的漏洞。

（5）配電自動(dòng)化終端狀態(tài)評(píng)估。通常，人們習(xí)慣于利用大數(shù)據(jù)分析法來(lái)化解配電終端出現(xiàn)的故障問(wèn)題，而這一過(guò)程中需要運(yùn)用的參考信息有很多，比如終端的日常運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)作時(shí)間、中途離線掉線次數(shù)等等，且此類信息越多越全最好，這樣一來(lái)，能夠快速總結(jié)出信息之間的關(guān)聯(lián)度和變化規(guī)律，也能快速創(chuàng)建新的終端狀態(tài)評(píng)估模型和缺陷漏洞預(yù)估模型。便能根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)可以將其分為不同等級(jí)，數(shù)值在0-100之間表示基本正常狀態(tài);在85-100之間表示沒有異常情況，運(yùn)作良好;70-85之間表示沒有異常情況，運(yùn)作正常;50-70之間表示雖然存在問(wèn)題，但對(duì)系統(tǒng)的影響并不大，需要提起重視;40-55表示存在警報(bào)信息或頻繁離線掉線等現(xiàn)象，運(yùn)作異常;40以下則表示系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)故障。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)自動(dòng)化控制終端是自動(dòng)化檢測(cè)的前提，也是配電網(wǎng)系統(tǒng)中重要一環(huán)。未來(lái)發(fā)展中，必須合理利用自動(dòng)化終端里的運(yùn)維管理系統(tǒng)，確保提升工作效果的同時(shí)增強(qiáng)穩(wěn)定性。此外，隨著國(guó)內(nèi)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)終端一定會(huì)更加智能化、板塊化、簡(jiǎn)捷化。系統(tǒng)研究工作者應(yīng)該進(jìn)一步精煉系統(tǒng)評(píng)價(jià)算法以及風(fēng)險(xiǎn)故障的預(yù)見性，從根本上形成完整的遠(yuǎn)程運(yùn)維體系，進(jìn)而提升自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)維質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張圣埼，張赟寧，陳堂賢.基于配電自動(dòng)化終端的故障定位優(yōu)化算法[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，42（04）：84-87.

[2]徐鳳俠.配電自動(dòng)化測(cè)控終端的設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù)，2020（03）：46-48.

[3]任萬(wàn)彬，李輝.配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方控制終端（FTU）常見故障分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（19）：179.