基于物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)的中低壓故障精準定位研判策略

陸駿 鄭義 徐鼎 沈麗敏 儲蘊婕

（國網(wǎng)上海浦東供電公司 上海市 200122）

隨著配網(wǎng)規(guī)模、用戶數(shù)量的不斷增長，配網(wǎng)故障搶修數(shù)量也持續(xù)保持高位，故障精準定位在故障搶修中的應(yīng)用需求與日俱增[1]。供電企業(yè)必須不斷提高電網(wǎng)設(shè)備的可靠性，盡量減少故障發(fā)生的可能性，并且供電企業(yè)要完善管理制度，提高管理能力，提升工作效率，當故障發(fā)生時盡量縮短事故搶修時間[2-3]。

目前我國電網(wǎng)故障來源主要通過用戶報修，少量來源于SCADA、配電自動化系統(tǒng)的故障告警信息，搶修管理相對被動。轉(zhuǎn)變配網(wǎng)搶修工作模式，由傳統(tǒng)的“被動搶修”向“主動搶修”，是配網(wǎng)管理的重要課題。本文基于物聯(lián)網(wǎng)感知終端上傳的配用側(cè)數(shù)據(jù)及外部信息系統(tǒng)接入的各類停電信息等數(shù)據(jù)資源，通過對中低壓故障定位策略研究，設(shè)計研判原則和算法邏輯，并通過相應(yīng)功能模塊的開發(fā)，最終實現(xiàn)中低壓配網(wǎng)故障的精準定位，支撐配網(wǎng)主動搶修，從而提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量和可靠性。

1 故障定位設(shè)計框架

故障定位設(shè)計架構(gòu)圖如圖1 所示。

本文基于供電服務(wù)指揮系統(tǒng)、PMS2,0 系統(tǒng)、業(yè)務(wù)中臺，提出了配網(wǎng)故障定位的構(gòu)架設(shè)計，主要由停電感知及上報、故障研判兩大模塊構(gòu)成。停電感知及上報功能基于配用電側(cè)智能配變終端、智能低壓故障指示器、TTU/智能電表、HPLC 通信模塊、微功率無線通信模塊等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的配置，實現(xiàn)中低壓設(shè)備的停電信息全面感知及上報；故障研判模塊則負責停電信息接收、故障研判及圖形研判等功能，實現(xiàn)停電信息的統(tǒng)一接入、匯總及故障研判，生成疑似故障并向配網(wǎng)搶修模塊提供研判信息及停電信息等。

2 數(shù)據(jù)獲取

配用電數(shù)據(jù)的獲取是實現(xiàn)中低壓配網(wǎng)故障精準定位、故障研判的基礎(chǔ)。

本文從故障精準定位技術(shù)需求和數(shù)據(jù)的可獲得性兩個角度出發(fā)，研究基于中低壓配網(wǎng)拓撲關(guān)系的配網(wǎng)故障定位所需的各類配電設(shè)備電氣量信息數(shù)據(jù)獲取范圍。主要包括：設(shè)備臺賬信息、運行履歷數(shù)據(jù)，營銷用戶數(shù)據(jù)、生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以及電網(wǎng)GIS 圖形、拓撲數(shù)據(jù)，低壓配電采集數(shù)據(jù)如TTU、故障指示器等。其中，設(shè)備信息、圖模和拓撲數(shù)據(jù)、用戶信息、圖模和拓撲數(shù)據(jù)則主要來自業(yè)務(wù)中臺，低壓配電采集數(shù)據(jù)，可通過配用電側(cè)物聯(lián)網(wǎng)感知裝置獲取，通過配電自動化系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)獲取。

考慮配電網(wǎng)故障定位的高準確性，還需對采集到的數(shù)據(jù)進行處理、清洗。通過基于圖形拓撲關(guān)系的上下級多源電網(wǎng)感知數(shù)據(jù)綜合分析，以及基于業(yè)務(wù)邏輯算法的無效數(shù)據(jù)自動判識等方法，對中低壓故障精準定位數(shù)據(jù)池進行處理。

3 中低壓故障精準定位研判策略

通過集成各類采集數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，依托大數(shù)據(jù)分析、圖形計算等技術(shù)，分析城市配電網(wǎng)故障的特征值，構(gòu)建中低壓故障研判及定位的邏輯算法，實現(xiàn)覆蓋單戶、0.4kV 低壓線路、配變（臺區(qū)）以及中壓配電網(wǎng)的全層級配網(wǎng)故障智能診斷和綜合研判。具體算法如下：

圖1：故障定位設(shè)計架構(gòu)圖

圖2：客戶報修信息故障研判

3.1 電力用戶失電研判

電力用戶失電的研判信息主要來自用戶主動報修和用戶智能電表?？蛻舻淖鴺诵畔?、關(guān)聯(lián)表箱等信息主要來自客戶報修，支撐報修客戶的精準定位。

依據(jù)電網(wǎng)拓撲關(guān)系由下往上追溯到所屬配變；召測客戶電能表以及配變的運行信息，根據(jù)智能電能表以及配變運行信息判斷故障。

具體研判規(guī)則如圖2 所示。

通過借助面向用戶的停電通知模塊，第一時間將停電信息上報面向國網(wǎng)客服中心，避免用戶報修后的重復(fù)派單。

3.2 低壓線路失電研判

本文借助故障指示器等低壓在線監(jiān)測裝置采集的數(shù)據(jù)以及上傳的失電告警信息，結(jié)合用采戶表失電信息或用戶報修信息，分析低壓線路失電的研判邏輯。將故障產(chǎn)生的可能分為兩種：該公共低壓分支線失電、本低壓分支線或低壓采集器失電。具體研判規(guī)則如圖3 所示。

圖3：低壓線路失電信息故障研判

圖4：配變（臺區(qū)）失電信息故障研判

3.3 臺區(qū)失電研判

借助臺區(qū)智能TTU 裝置及下屬端設(shè)備，可以采集臺區(qū)及出線線路的動態(tài)運行數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)，上傳的電壓越限、電壓不平衡、等告警事件，作為臺區(qū)失電事件研判的數(shù)據(jù)支撐，與戶表失電告警數(shù)據(jù)相互驗證，實現(xiàn)研究與判斷結(jié)果的合并。

研判邏輯分析主要有兩種，第一種是使用智能配變終端直接收集失電信息，從上到下分析電網(wǎng)拓撲；第二種是采用故障指示器、低壓在線監(jiān)控或戶表失電告警，當配變故障信息未收到時，自下而上，跟蹤電源點回溯到公共配電，然后從配電為起點，從上到下進行電網(wǎng)拓撲分析，從而生成停電區(qū)域。

具體研判規(guī)則如圖4 所示。

3.4 配網(wǎng)分支線失電研判

分支線故障研判斷可以借助故障指示器的的數(shù)據(jù)采集和故障事件初步研判功能，通過以下兩種情況來實現(xiàn)，兩種結(jié)果可以相互驗證。

（1）使用分支線終端設(shè)備直接收集故障信息，進行自上而下的電網(wǎng)拓撲分析；

（2）使用配變停電告警，未接收到分支線直采數(shù)據(jù)時，從下到上跟蹤電源點到公共支線開關(guān)，然后以支線開關(guān)為起點，從上到下分析電網(wǎng)拓撲，從而生成停電區(qū)域。

具體研判規(guī)則如圖5 所示。

圖5：配網(wǎng)分支線失電信息故障研判

4 結(jié)論

本文通過對基于物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)的中低壓故障精準定位研判策略的研究，構(gòu)建全層級的配網(wǎng)故障定位和綜合研判體系。實現(xiàn)用戶報修信息與計劃停電信息、故障停電信息、臺區(qū)失電信息的綜合研判，在故障發(fā)生時，先于用戶發(fā)現(xiàn)故障，研判故障影響范圍，提高了配網(wǎng)搶修效率，縮短了搶修時間。

基于供服系統(tǒng)，設(shè)計了配網(wǎng)故障研判模塊，綜合綜合多源數(shù)據(jù)分析計劃停電、調(diào)度登記故障、疑似電網(wǎng)故障、臺區(qū)失電故障及用戶報修信息，建立了覆蓋客戶失電、低壓線路失電、配變失電、分支線路失電的實用化故障輔助研判體系，支撐故障主動搶修。