配變終端在配網(wǎng)故障定位與快速復電應用研究

秦婷，李聰睿，李烽

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司，江蘇 南通 226001）

0 引言

配電網(wǎng)直面客戶，一旦配網(wǎng)故障停電會直接影響供電可靠性[1]。如何快速確定停電范圍，鎖定故障點是提升供電可靠性的關鍵。

1 快速復電系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

雖然在供電系統(tǒng)中普遍開始配置使用配網(wǎng)故障快速復電系統(tǒng)，但它的應用效果不理想，存在諸多問題，具體問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 重復報障，存在無效報障堆積

投入使用快速復電系統(tǒng)后，一旦出現(xiàn)故障問題，供電系統(tǒng)中的客戶服務中心、供電所都會收到客戶報障信息。但是目前很多供電單位沒有設計完善的信息篩選過濾功能，面對數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)信息，沒有科學有效的手段進行處理，從而導致供電系統(tǒng)中出現(xiàn)重復報障現(xiàn)象，同時又出現(xiàn)大量無效報障信息在后臺堆積，線路搶修人員收到數(shù)量巨大的無效工單，不僅增加了搶修人員的工作量，而且工作效率低，搶修復電效果差。

1.2 自動化水平低，故障查找時間長

雖然投入使用了快速復電系統(tǒng)，但是很多系統(tǒng)的自動化水平相對偏低，故障點的查詢目前仍然依賴人工完成。系統(tǒng)在使用運行的過程中不能直接利用計量自動化系統(tǒng)中產生的實時數(shù)據(jù)來輔助排查供電系統(tǒng)中存在的故障[2]。在實際工作中需要消耗大量的時間來完成故障判斷和故障點定位，特殊情況下，仍然需要結合線下巡視才能準確完成故障點的定位，不僅需要耗費大量的人力物力，而且容易造成故障處理時間的延誤，影響客戶正常用電。

1.3 各部門溝通效率低

供電系統(tǒng)中線路故障的處理及信息的反饋需要配網(wǎng)調控班、配網(wǎng)搶修班以及配電班等多個班組和部門的共同參與，在實際工作中部門間的溝通更多的通過電話完成，現(xiàn)場搶修進度信息不能及時準確的反饋到供電服務指揮中心。配網(wǎng)調控班不能有效監(jiān)控搶修過程、通報搶修進度。同時由于缺乏相應的現(xiàn)場實時監(jiān)控手段，配網(wǎng)搶修班或者服務指揮班對現(xiàn)場搶修情況不了解，也就無法及時回復客戶詢問的細節(jié)問題，容易影響到客戶的滿意程度。

2 配變監(jiān)測計量終端故障定位技術

2.1 配變監(jiān)測計量終端功能

公用配電變壓器綜合監(jiān)測終端就是配變監(jiān)測計量終端，也是實現(xiàn)配變監(jiān)測計量及故障定位技術的主要設備。利用該設備能夠實現(xiàn)對于供電系統(tǒng)中配變側各類電能信息的采集，采集監(jiān)測的內容主要包括電能量數(shù)據(jù)信息、電能質量以及配電變壓器運行狀態(tài)，同時可完成對采集數(shù)據(jù)信息的管理和遠程傳輸[3]。目前在行業(yè)內使用的配變監(jiān)測計量終端主要具備分相交流電壓、電流測量以及遠程召測數(shù)據(jù)等功能，而且能夠完成對于終端記錄電能表或終端本身所產生的重要事件的召測。如表1所示為某供電所利用配變監(jiān)測計量終端設備對該終端運行中產生的電壓、電流等實時數(shù)據(jù)進行召測的結果。

表1 召測終端實時數(shù)據(jù)

2.2 配變監(jiān)測計量終端故障定位技術

快速復電功能的實現(xiàn)必須以精準的配網(wǎng)故障定位為基礎，而故障定位技術需要依靠配變監(jiān)測計量終端的監(jiān)測功能來實現(xiàn)。將配變監(jiān)測計量終端、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)以及計量自動化系統(tǒng)相結合，系統(tǒng)終端獲取的數(shù)據(jù)進行共享整合，能夠實現(xiàn)對于供電系統(tǒng)中停電故障的的監(jiān)控與分析，從而實現(xiàn)對于停電故障的精準快速定位，進一步縮短供電停電的故障時間，提高電力系統(tǒng)的供電可靠性。

目前故障定位的實現(xiàn)方式主要有兩種，其一是自動故障定位方式，在系統(tǒng)運行過程中，通過分析配網(wǎng)自動化故障信息以及配變監(jiān)測計量終端的失壓信號等相關數(shù)據(jù)信息來實現(xiàn)對于故障位置的自動定位，其基本流程如圖1所示。其二是結合客戶提供的報障信息來實現(xiàn)故障定位，客服中心收到用戶報障信息后，結合供電網(wǎng)絡設計中基本的GIS的“線-變-戶”拓撲關系，以及配變監(jiān)測計量終端和配網(wǎng)自動化開關提供的實時數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)能夠快速確定出現(xiàn)故障的用戶所屬的供電線路，然后再利用終端檢查報障點所在的10kV線路中各個變壓器中的測量點參數(shù)信息，實時獲取變壓器的運行情況，進而確定故障的具體位置。以某區(qū)域內兩條拉手線路為例，兩條線路公用配電站G01開關，而且安裝有故障指示器，如果在運行過程中饋線某段發(fā)生故障，與之配備相關的故障指示器會向配網(wǎng)主站上傳告警信息，同時結合在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中收集到的開關故障分閘信號和保護信號，可以實現(xiàn)對于停電事件的判斷同時精準迅速的完成故障點的定位[4]。

圖1 自動定位故障流程圖

2.3 系統(tǒng)應用價值

從前文的分析可知，在快速復電系統(tǒng)的使用過程中普遍存在報障重復多、無效報障堆積以及自動化水平低以及現(xiàn)場搶修進度信息反饋滯后等問題，配變監(jiān)測計量終端故障定位技術的應用，能夠有效解決相關問題，實現(xiàn)供電線路故障的快速響應和及時定位，以更快的速度實現(xiàn)故障復電。

首先，配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)在應用過程中監(jiān)測獲取的信息可以作為客戶服務人員判斷故障范圍的依據(jù)，而且可以結合用戶提供的報障信息，對出現(xiàn)故障的基本范圍進行預知并及時答復客戶提出的報障請求[5]。其次，該系統(tǒng)可以幫助復電搶修人員準確快速的判斷出現(xiàn)故障的地點，有利于搶修人員在工作中縮短巡線和故障修復時間。除此之外，該系統(tǒng)可以與配電自動化系統(tǒng)相配合對系統(tǒng)中的故障情況進行驗正，同時可以對特殊故障進行補充和判斷。比如在某些特殊的10kV線路運行中如果出現(xiàn)跳線、斷線故障，但是沒有出現(xiàn)相間斷路或單相接地，配電自動化設備無法正確動作發(fā)揮作用，這種情況下可以參照系統(tǒng)中監(jiān)測計量終端中的實時在線信息，從而對跳線、斷線的位置范圍進行快速判斷，故障查找時間也能有效得到縮短。

3 快速復電系統(tǒng)系統(tǒng)設計實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)總體設計

在供電系統(tǒng)中使用的配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)主要包括前端界面程序和后臺分析程序兩部分。其中前端界面程序的主要作用是用戶客戶保障信息的登記、低壓停電事件的管理以及故障范圍的單線圖監(jiān)視和停電用戶信息的查詢等。其基本設計是采用B/S架構。而配變終端實時信息、電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)和配網(wǎng)自動化系統(tǒng)故障信息的獲取主要是通過后臺分析程序實現(xiàn)，而且可以利用后臺程序對低壓故障事件進行實時分析判斷，從而確定發(fā)生故障的位置。

3.2 系統(tǒng)技術架構

由于配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)的結構相對復雜，因此基于跨平臺技術采用多層體系應用架構設計基本的系統(tǒng)技術架構，可以支持在各主流服務器操作系統(tǒng)中部署應用系統(tǒng)。其中系統(tǒng)采用Unix服務器操作系統(tǒng)和tomcatWEB發(fā)布平臺，在運行中系統(tǒng)可靠性更強，而在前臺客戶端則應用Windows平臺，方便客戶進行操作使用。技術架構主要包括人機交互層、分析決策層、基礎支撐層、數(shù)據(jù)支持層和IT基礎設施層，基本的結構組成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術架構

3.3 系統(tǒng)功能設計

3.3.1 數(shù)據(jù)接口功能設計

配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)要想實現(xiàn)各種功能必須基于各種數(shù)據(jù)信息的獲取，因此需要設計各種數(shù)據(jù)接口，這些數(shù)據(jù)接口與不同的設備相連接，從而完成對從配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)以及計量自動化系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)信息的功能，需要獲取的信息主要包括配網(wǎng)模型信息、饋線單線圖信息、配網(wǎng)實時運行信息、配網(wǎng)故障信息、電網(wǎng)模型信息、10kV出線故障信息、電網(wǎng)實時運行信息、配變電流信息、配變電壓信息以及配變功率信息等相關數(shù)據(jù)。

3.3.2 低壓故障事件管理功能設計

配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)建設的核心是低壓故障事件管理。這一功能的設計主要通過兩方面完成，其一是利用電網(wǎng)故障信息自動判斷低壓停電事件，其二是利用用戶停電保障的登記信心補充低壓停電事件的判斷。目前在配網(wǎng)中常見的低壓故障事件管理功能主要包含客戶的報障、配網(wǎng)故障的自動判斷以及配網(wǎng)內失壓范圍的分析。

3.3.3 故障圖形定位功能設計

基于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的單線圖可以實現(xiàn)故障點圖形定位功能，在配網(wǎng)運行中可以采用在單線圖上拓撲著色的方法將停電區(qū)域顯示出來，從而實現(xiàn)對于故障點的定位和展現(xiàn)，相關人員就可以直觀快速的確定出現(xiàn)故障的位置。

3.3.4 快速復電功能設計

快速復電模塊主要包括兩個功能，其一是短信通知功能：一旦在運行過程中系統(tǒng)監(jiān)測到電網(wǎng)發(fā)生故障，系統(tǒng)就會自動通過短信將故障相關信息發(fā)送給搶修人員，搶修人員能夠第一時間獲取故障信息，提高系統(tǒng)的搶修效率。而且客服中心的客服人員在收到用戶的報障信息，也可以將故障信息、地點以及轉供恢復信息等發(fā)送指定的搶修人員，搶修人員就可以根據(jù)現(xiàn)場情況快速復電。其二是轉供路徑搜索功能，如果系統(tǒng)運行中監(jiān)測發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)失壓配變問題，系統(tǒng)會自動檢索轉供路徑，為實現(xiàn)供電作業(yè)的轉供提供相應的策略提示，而且會通過圖形展現(xiàn)的方式提示操作人員需要操作的開關。

3.4 實用性分析

在某供電分局的供電線路試運行配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)取得較為理想的效果。以某日系統(tǒng)數(shù)據(jù)為例，某用電用戶反映在早上7時20分左右出現(xiàn)停電，工作人員接收大報障后，將用戶相關信息錄入系統(tǒng)，識別出用戶所在的供電線以及公用配電站配變，同時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)在當天07時21分51秒有停電告警信息上送，由此判斷該處變壓器出現(xiàn)停電故障，而且臨近變壓器未出現(xiàn)運行異常情況，由此將停電故障發(fā)生的范圍鎖定在該變壓器所在的分段。整個定位復電過程，只需錄入用戶報障信息即，查找故障點所需時間大大縮短，供電可靠性明顯提升。

4 結語

通過本文分析可知，配網(wǎng)故障定位分析快速復電系統(tǒng)方便實用，能夠提高供電可靠性，縮短停電時間，在配網(wǎng)中應用這種技術能夠實現(xiàn)良好的社會效益和經濟效益，未來需要進一步推廣配網(wǎng)自動化的快速復電技術，更好地保障配網(wǎng)的可靠運行。