基于電網(wǎng)故障的智能化故障處置輔助決策系統(tǒng)

陳國華

（國網(wǎng)棗陽市供電公司，湖北 棗陽 441200）

0 引 言

隨著科技介入生活程度的不斷加深，各行各業(yè)與科技的關(guān)系也變得更加密切。自我國電力行業(yè)2020年提出加快建設(shè)現(xiàn)代化配電網(wǎng)的目標(biāo)以來，各級電網(wǎng)單位為推進(jìn)該戰(zhàn)略目標(biāo)的有效落地做出系列改革舉措，并取得一定成就。明確電網(wǎng)故障的實(shí)際數(shù)據(jù)，深入探討智能化與電網(wǎng)故障處置之間的可行性路徑，對減輕各級電網(wǎng)故障處置小組工作量、提升各級電網(wǎng)故障處置效率以及促進(jìn)電力行業(yè)優(yōu)質(zhì)發(fā)展具有一定意義。

1 電網(wǎng)故障處置步驟

電網(wǎng)故障發(fā)生后，故障處置小組需要及時確定電網(wǎng)故障出現(xiàn)的具體位置，推算本次電網(wǎng)故障對各個維度可能造成的實(shí)際影響，根據(jù)運(yùn)算數(shù)據(jù)提出有效解決措施，盡力將故障對電網(wǎng)路線實(shí)際運(yùn)營的影響降到最低[1]。處置過程包括故障發(fā)生階段、故障持續(xù)階段以及故障恢復(fù)階段，如表1所示。

表1 電網(wǎng)故障處置不同階段的核心任務(wù)

2 智能化故障處置關(guān)鍵問題分析

2.1 短路問題

短路故障是電網(wǎng)故障的常見類型之一，一般指電路或電路中的一部分被短接而發(fā)生的故障[2]。短路故障發(fā)生時，由于故障點(diǎn)的阻抗較小，電流瞬時升高，短路點(diǎn)之前的電壓大幅下降，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。饋線自動化監(jiān)測機(jī)制是智能化故障處置中解決電網(wǎng)短路問題的良策，通過對停電事實(shí)、電流變化以及電壓變化等數(shù)據(jù)的分析，判斷本次故障是否屬于短路問題。如果是，則觸發(fā)相應(yīng)保障流程，對故障點(diǎn)進(jìn)行隔斷，確保其余電網(wǎng)區(qū)域不受影響。饋線自動化智能故障分析機(jī)制，能夠同時支持遙控、反饋、執(zhí)行以及撤銷等功能操作，與傳統(tǒng)意義上的電路短路問題定點(diǎn)設(shè)備檢測技術(shù)相比，既節(jié)約時間成本又減少資源浪費(fèi)。饋線自動化智能故障分析流程如圖1所示。

圖1 饋線自動化智能故障分析

2.2 單項(xiàng)接地問題

按照接地方式，電力系統(tǒng)可以分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。在我國電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，3～63 kV系統(tǒng)的常見接地方式為消弭線圈接地法和不接地法[3]。

小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是常見的故障類型之一，多與系統(tǒng)所處地區(qū)的氣候類型、降雨量有關(guān)。發(fā)生單相接地故障時，雖然故障點(diǎn)電壓低，非故障點(diǎn)電壓高，但是線電壓依舊能保持對稱性，對持續(xù)供電影響較小。但也有特殊情況，如果在發(fā)生故障前該路段電網(wǎng)荷載量已經(jīng)飽和，絕緣薄弱環(huán)節(jié)被擊穿的可能性則會大大增加，故障面積也會隨之變大，不能滿足用戶的正常用電需求。如果故障處置不及時，會給予電壓互感器鐵芯較大的壓力，導(dǎo)致電壓互感器損毀。智能化配電監(jiān)測中心能夠利用數(shù)學(xué)建模等先進(jìn)技術(shù)，執(zhí)行一鍵分層試?yán)‰娏鹘拥剡b控執(zhí)行流程，對單相接地故障點(diǎn)進(jìn)行一鍵隔離，為后續(xù)故障處置小組的故障排除提供技術(shù)保證。

2.3 母線失壓問題

母線失壓一般是指在電力系統(tǒng)中因故障導(dǎo)致母線電壓為零的現(xiàn)象[4]。母線失壓是電力系統(tǒng)中重大的電力生產(chǎn)事故之一，會對電力系統(tǒng)造成重大影響。智能化故障研判系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控數(shù)據(jù)，補(bǔ)齊傳統(tǒng)研判方式不夠及時、不夠精準(zhǔn)等短板，更快速地地將信息上傳至電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)中樞[5]。智能故障研判系統(tǒng)以失壓故障母線自身的負(fù)荷為依據(jù)，開展一系列倒供和轉(zhuǎn)供分析，將故障問題進(jìn)行分割，轉(zhuǎn)化成操作難度較低的短路故障和單相接地故障進(jìn)行處理，為提高電網(wǎng)調(diào)配工作效率、提升電網(wǎng)調(diào)度解決故障速率提供算法支持。

3 電網(wǎng)智能化故障處置輔助決策系統(tǒng)流程模擬

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展為高效解決電路故障提供有效技術(shù)支持，為故障處置小組成員提供更為便捷的故障處理手段。在對電網(wǎng)故障的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐路徑深入分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能流程模擬，有助于代入故障處置實(shí)際工作環(huán)境，對提升電網(wǎng)故障處置效率具有實(shí)際意義。故障處置流程如圖2所示。

圖2 智能化電路故障處置流程

此外，將故障處置小組成員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效整合也是智能化電路故障處置流程的重要環(huán)節(jié)。梳理調(diào)度決策反饋機(jī)制，在人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段的加持下，建立由專家、人工算法、過往經(jīng)驗(yàn)數(shù)值共同組成的調(diào)度方案數(shù)據(jù)支撐庫，確保各級電網(wǎng)中樞調(diào)度決策的科學(xué)性、有效性。故障處置輔助決策技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 故障處置輔助決策技術(shù)流程

在對故障處置輔助決策技術(shù)流程梳理的基礎(chǔ)上，各級電網(wǎng)可以從系統(tǒng)維度和研判維度對自身故障處置系統(tǒng)進(jìn)行檢測，以確保流程的完整性。從智能系統(tǒng)維度，各級電網(wǎng)需要將智能主動作為開展工作的首要前提，不斷完善饋線自動化的實(shí)際應(yīng)用流程，逐漸擴(kuò)展饋線自動化的實(shí)際覆蓋面積。從智能研判維度，各級電網(wǎng)需要構(gòu)建起一個包含終端、分支以及變電站的3級故障感知端口體系，從故障信息捕捉到故障信息分析再到故障信息研判，全面提升自動化率，確保智能化理念在電網(wǎng)故障處置工作中落地。

4 電網(wǎng)智能化故障處置決策的優(yōu)化路徑

4.1 深化部門合作

首先，各級電網(wǎng)應(yīng)該深化部門合作，為充分發(fā)揮智能化故障處置系統(tǒng)的實(shí)際效能提供組織架構(gòu)支持。其次，各級電網(wǎng)負(fù)責(zé)人需要強(qiáng)化電網(wǎng)調(diào)控中樞的核心地位，建立起跨部門合作的組織架構(gòu)，使配電調(diào)度、電網(wǎng)監(jiān)控、配電運(yùn)檢以及故障搶修等部門加強(qiáng)配合。最后，各級電網(wǎng)需要建立責(zé)任到人制度，明確小組成員職責(zé)，同時對故障修復(fù)全流程展開監(jiān)控。此舉一方面能夠提升修復(fù)工作開展的效率，另一方面能夠做到故障修復(fù)經(jīng)驗(yàn)的有效積累。

4.2 健全智能體系

各級電網(wǎng)應(yīng)該建立健全的智能化故障處置體系，確立業(yè)務(wù)獎懲機(jī)制。各級電網(wǎng)嚴(yán)格落實(shí)故障處置流程管理?xiàng)l例，監(jiān)控調(diào)度方案與實(shí)際操作匹配程度[6]。針對自身業(yè)務(wù)情況，制定業(yè)務(wù)執(zhí)行細(xì)則，在橫向強(qiáng)化部門合作、縱向提升電網(wǎng)調(diào)度能力的基礎(chǔ)上，以核心指標(biāo)為基準(zhǔn)構(gòu)建基于智能化故障處理的處置評價體系。各級電網(wǎng)可以建立起由部門到班別再到個人的3級績效考核體系，針對故障修復(fù)流程，建立以安全指標(biāo)、修復(fù)率指標(biāo)以及滿意度指標(biāo)為核心的評估考核體系，對先進(jìn)員工予以表彰、對落后員工予以批評，調(diào)動全員積極性。

4.3 優(yōu)化數(shù)據(jù)管理

首先，各級電網(wǎng)需要加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的管控，優(yōu)化數(shù)據(jù)管控流程，提升數(shù)據(jù)管控能力。確保圖?；A(chǔ)數(shù)據(jù)和配電實(shí)際數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，從數(shù)據(jù)端口提升故障處置決策的實(shí)用能效。其次，各級電網(wǎng)需要完善調(diào)度圖的繪圖規(guī)則，確保制圖規(guī)則精簡化、制圖標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，降低實(shí)際工作中因識圖不清等導(dǎo)致的工作誤差，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)同源、圖表一致”的數(shù)據(jù)管控目標(biāo)[7]。最后，各級電網(wǎng)需要統(tǒng)一整個部門的運(yùn)算邏輯，確保數(shù)據(jù)算法邏輯統(tǒng)一。同部門堅持以配電自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，采用同一縱向?qū)Ρ葦?shù)字算法，通過拓?fù)溥\(yùn)算得出統(tǒng)一異常數(shù)據(jù)分析結(jié)果，減少因算法選用差異而產(chǎn)生數(shù)據(jù)差異的可能性，為提升電網(wǎng)故障處置決策的準(zhǔn)確率提供數(shù)據(jù)支持。

4.4 提升處置能力

各級電網(wǎng)未來可以依托智能化故障處置體系，建立屬于自己的智能研判系統(tǒng)，提升本部故障處理能力。各級電網(wǎng)可以從智能調(diào)度、智能配電等業(yè)務(wù)著手，實(shí)時采集電網(wǎng)各項(xiàng)電力指標(biāo)，增設(shè)智能電表等新型傳感裝置，最終構(gòu)建包括基站、電網(wǎng)中樞、故障處置中心以及用戶的智能感知系統(tǒng)，對本部范圍內(nèi)電力輸送路線實(shí)施精準(zhǔn)布控。首先，重建線路故障處理流程。依托智能化故障處置監(jiān)測的數(shù)據(jù)，實(shí)時上傳信息，并自動生成相應(yīng)故障處置方案推送至故障處置小組作為參考。其次，重建電網(wǎng)故障常見問題處置流程。充分利用智能化手段，將短路問題、單相接地問題以及母線失壓問題設(shè)置為高頻電網(wǎng)故障問題，細(xì)化高頻故障問題的處置流程并實(shí)現(xiàn)云儲存。最后，通過自動研判功能檢測匹配關(guān)鍵條件，確定故障類型后加快鎖定故障區(qū)域的速度，自動生成對應(yīng)的故障處置搶修方案。

4.5 確保業(yè)務(wù)閉環(huán)

在電網(wǎng)故障處置工作中，故障處置小組可能會遇見一些特殊的故障類型。鑒于故障處置小組對于特殊故障類型的經(jīng)驗(yàn)較為匱乏，因此在故障處置環(huán)節(jié)建立復(fù)盤業(yè)務(wù)思維非常必要。一方面，建立電網(wǎng)故障處置復(fù)盤機(jī)制不僅能為故障小組積累實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，也能對該區(qū)域內(nèi)故障進(jìn)行有效統(tǒng)計與分類，為日后智能化系統(tǒng)對電網(wǎng)故障的智能評估提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另一方面，建立電網(wǎng)故障處置復(fù)盤機(jī)制有助于各部門決策一致。統(tǒng)一的問題清單可以實(shí)時傳送至各個部門，提升決策科學(xué)性。

5 結(jié) 論

電網(wǎng)故障智能化處置已經(jīng)成為全行業(yè)的研究熱點(diǎn)。建立健全完善的智能化處置機(jī)制符合時代發(fā)展潮流，對各級電網(wǎng)的科學(xué)決策具有積極意義。文章在分析智能化處置流程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述電網(wǎng)故障處置中的關(guān)鍵問題，并從優(yōu)化處置流程、輔助決策技術(shù)兩方面進(jìn)行模擬檢驗(yàn)。最后提出深化部門合作、健全智能體系、優(yōu)化數(shù)據(jù)管理、提升處置能力以及確保業(yè)務(wù)閉環(huán)等可行路徑，證實(shí)智能化在電網(wǎng)故障處置輔助決策系統(tǒng)中的實(shí)際效能，對提升電網(wǎng)調(diào)度效率、提高決策科學(xué)性具有現(xiàn)實(shí)意義。