配電網(wǎng)故障智能研判與搶修策略分析

宋亞茹 田甜

1. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司新沂市供電分公司 江蘇 徐州 221400；2. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州市銅山區(qū)供電分公司 江蘇 徐州 221005

引言

2020年3月，國網(wǎng)公司提出“建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”戰(zhàn)略目標(biāo)。其中，“加快建設(shè)一流現(xiàn)代化配電網(wǎng)”是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。為推進(jìn)戰(zhàn)略目標(biāo)有效落地，準(zhǔn)確把握配電網(wǎng)向智能化、數(shù)字化、主動化方向發(fā)展的形態(tài)和特征，國網(wǎng)公司提出了構(gòu)建基于智能化研判的配電網(wǎng)故障處置管理體系。

1 配電網(wǎng)故障原因

1.1 內(nèi)部原因

首先，有些地方因?yàn)榧夹g(shù)落后無法對低壓配電網(wǎng)進(jìn)行高效規(guī)劃，致使低壓配電網(wǎng)在投入使用后存在一些問題，比如電能供應(yīng)范圍超過了電網(wǎng)供電的限度，電線規(guī)劃不科學(xué)造成電線的迂回或者纏繞等。這些現(xiàn)象都會在一定程度上增加低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，從而引起供電不穩(wěn)，同時(shí)還會造成線路浪費(fèi)，增加電力企業(yè)成本[1]。其次，有些地區(qū)的低壓配電網(wǎng)由于使用時(shí)間較長，其中的一些設(shè)施設(shè)備已經(jīng)老化，尤其是一些電線的半徑已經(jīng)無法滿足大載量的電流。如果不及時(shí)解決這一問題將會導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)短路或者是漏電，嚴(yán)重威脅供電的穩(wěn)定性及安全性。最后，前期由于技術(shù)限制等原因，低壓配電網(wǎng)的接地方式比較單一，加之沒有高質(zhì)量的保護(hù)措施，如果用戶在用電過程中使用不當(dāng)就會引起漏電。在這種情況下總保護(hù)裝備會發(fā)揮作用，自動關(guān)閉供電。這雖然有一定的保護(hù)作用，但是影響了其他相關(guān)居民的正常用電，給人們的生活帶來不便。

1.2 缺乏統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)

大部分配電線路環(huán)境較為復(fù)雜，分布區(qū)域較廣，很多實(shí)地檢修過程中會因當(dāng)?shù)貧夂?、天氣、地域等客觀因素的影響，在一定程度上增加了工作人員的維修難度。除此之外，大部分設(shè)備維護(hù)與檢修工作對維修人員并沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平要求，這就導(dǎo)致了很多維修工作會因工作人員技術(shù)水平不足而無法對某些故障進(jìn)行徹底解決與維護(hù)，致使很多故障反復(fù)發(fā)生且找不到合理的解決辦法，給電力企業(yè)整體效益造成巨大損失。因此，需要完善相應(yīng)的配電維護(hù)管理制度，以公平公正的原則合理分配維護(hù)人員崗位，不斷提高配電檢修設(shè)備人員對本職工作的重視程度，從而為企業(yè)生產(chǎn)與人們?nèi)粘Ｓ秒娞峁┌踩Ｕ稀?/p>

1.3 故障排查不到位

在日常的檢修過程中，由于工作人員技能水平有限、經(jīng)驗(yàn)不足等，導(dǎo)致對配電線路巡視排查不到位，只能查出表面問題并進(jìn)行修復(fù)，難以發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)的一些隱蔽性、實(shí)質(zhì)性問題，從而導(dǎo)致線路故障重復(fù)發(fā)生。這樣不僅浪費(fèi)了人力、物力，也影響了整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，長期下去可能會造成更大的安全隱患。

2 配電網(wǎng)智能研判分析

2.1 配變信息故障研判

配電網(wǎng)發(fā)生故障后，饋線自動化工作發(fā)生異常。這時(shí)便要檢測配變信息，通過配變信息可以找到故障發(fā)生位置。實(shí)際上，數(shù)據(jù)定位在出現(xiàn)異常問題后，其主要誘因有：主干線故障，且這種因素屬于開關(guān)跳閘異常常見的原因。配電網(wǎng)在具體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，跳閘故障可能為變壓器出現(xiàn)異常，即在高低壓測量因素下，跳閘設(shè)備所處區(qū)域的電源將會斷開，測量數(shù)據(jù)為0，這時(shí)候配變設(shè)備會收集相關(guān)信息，并形成停電故障報(bào)告?；谕ｋ娕渥兿嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息，分析故障拓?fù)湎嚓P(guān)聯(lián)系設(shè)備，如金額等，能夠確定哪一設(shè)備發(fā)生了跳閘。通過配電網(wǎng)故障運(yùn)行情況可知，導(dǎo)致故障出現(xiàn)的原因多種多樣。由于用戶接觸廣泛、配變數(shù)量多，加大了配變故障的出現(xiàn)概率。當(dāng)然，在配變實(shí)際運(yùn)行過程中，在多種因素影響下，其也可能報(bào)送多個(gè)報(bào)警信息。對于這些報(bào)警信息，相關(guān)維修人員應(yīng)基于配變信息的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，對其進(jìn)行分類處理，如對其進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分類，并基于分類結(jié)果，判定其具體故障位置、設(shè)備等，這為后續(xù)研判分析明確停電故障提供了依據(jù)。

2.2 匯集多源信息迭代研判

對多源信息的迭代研判進(jìn)行研究與整合，可以使配電網(wǎng)故障研判中存在的不足得到有效解決。結(jié)合多元信息日常運(yùn)作流程、表現(xiàn)等要素，其在配電主站上的流程如下：首先，在發(fā)現(xiàn)開關(guān)信息出現(xiàn)故障后，利用電網(wǎng)饋線自動化屬性，向故障指示器反饋測量信息，然后再傳遞配變停電信息[2]。事實(shí)上，在處理配電網(wǎng)相關(guān)故障數(shù)據(jù)過程中，相關(guān)系統(tǒng)會以綜合的角度研判故障信息，而不是依據(jù)上傳順序進(jìn)行判定。若是接收到保護(hù)動作信號、開關(guān)跳閘，那么需要研判常規(guī)饋線自動化故障，同時(shí)形成診斷報(bào)告1，若是后續(xù)無故障信息，便將此報(bào)告確定為最終研判報(bào)告；若是接收到故障指示器翻牌動作信息，那么，饋線故障指示器發(fā)出命令，以故障指示器的故障電流信息、負(fù)荷電流、翻牌信息等為基礎(chǔ)，進(jìn)一步明確故障發(fā)生位置，找到發(fā)生故障的設(shè)備，同時(shí)快速形成診斷報(bào)告2。如果之后沒有故障發(fā)生，則應(yīng)和報(bào)告1相結(jié)合，一同展開全面診斷，形成最終故障報(bào)告；當(dāng)發(fā)生配變停電事件的時(shí)候，此條饋線配變更會第一時(shí)間發(fā)出命令，以配電電流信息為基礎(chǔ)，明確發(fā)生停電故障的區(qū)域，拓?fù)浞治?，對故障進(jìn)行精確定位，形成報(bào)告3，若是之后未出現(xiàn)故障，則結(jié)合報(bào)告1、2，最終形成診斷報(bào)告4。

2.3 故障定位

配電網(wǎng)故障定位主要指在出現(xiàn)故障問題后，根據(jù)由廣域測量系統(tǒng)（WAMS）等收集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對故障發(fā)生線路和具體區(qū)段加以檢測，目前人工智能在配電網(wǎng)故障定位中的應(yīng)用大致分為2項(xiàng)內(nèi)容：①基于智能算法的故障定位方法。有部分學(xué)者將遺傳算法作為研究對象，對直流配電網(wǎng)線路故障定位方法展開系統(tǒng)化研究，經(jīng)過不斷測試和研究之后發(fā)現(xiàn)，利用該方法進(jìn)行直流配電網(wǎng)線路故障定位檢測準(zhǔn)確度相對較高，特別是在定位精度上具有較高的準(zhǔn)確度。②基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的故障定位方法。有學(xué)者以深度學(xué)習(xí)方法為中心并在此基礎(chǔ)之上，對智能變電站二次設(shè)備的故障定位方法加以深入研究，同時(shí)依據(jù)二次設(shè)備不同時(shí)期的故障特點(diǎn)和自檢信息，提出了故障斷面的特征方法，隨后借助深度學(xué)習(xí)方法設(shè)定故障定位模型且制定出具體的故障定位流程，從而驗(yàn)證了深度學(xué)習(xí)方法的實(shí)效性。

2.4 建立智能化模型

配電自動化和饋線自動化的深化應(yīng)用，為配電網(wǎng)故障智能化處置提供了系統(tǒng)保障，對實(shí)現(xiàn)配電調(diào)控故障處置模式由“人工被動”向“智能主動”轉(zhuǎn)型具有十分重要的意義。綜合運(yùn)用“大云物移智”等現(xiàn)代信息技術(shù)和能源技術(shù)，推動配電自動化和饋線自動化系統(tǒng)朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展[3]。具體應(yīng)用措施如下：①智能化的研判體系。依據(jù)配電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)，依托智能化應(yīng)用系統(tǒng)，全面構(gòu)建智能化研判體系，包含配電網(wǎng)終端、線路分支、變電站出現(xiàn)三級故障信息感知體系，實(shí)現(xiàn)全線路異常信號實(shí)時(shí)上傳、故障信息智能分析、故障范圍自動判定等功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障快速、主動、準(zhǔn)確研判；②智能化的處置流程。全面分析構(gòu)建智能化處置流程，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域自動定位、隔離，非故障區(qū)域自動轉(zhuǎn)供，停電信息自動發(fā)送，完成配電網(wǎng)故障處置全流程智能化流轉(zhuǎn)，解決現(xiàn)階段故障信息難以實(shí)時(shí)共享、故障處置流程存在斷點(diǎn)、跨部門運(yùn)維搶修效率低等問題，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障智能化處置。

3 配電網(wǎng)故障搶修策略

3.1 優(yōu)化分段開關(guān)配置

為了能夠促進(jìn)分段開關(guān)配置達(dá)到較好的優(yōu)化效果，就要對智能配電網(wǎng)電路特點(diǎn)、出線和線路特點(diǎn)進(jìn)行充分考慮，在將分段開關(guān)結(jié)構(gòu)配置進(jìn)一步明確的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷優(yōu)化。此次研究使用的是電壓時(shí)間型自動分段器，重點(diǎn)考量的是配電網(wǎng)失壓以后可達(dá)到自動分合閘的目的，并且運(yùn)行模式為兩種，第一種為當(dāng)配電網(wǎng)故障發(fā)生的時(shí)候，智能變電站出線端重合器會開閘，借助自動分段器對配電網(wǎng)失壓情況進(jìn)行檢測，采用無延時(shí)跳閘方法。第二種為當(dāng)配電網(wǎng)智能變電站出線端重合器重合延時(shí)，此類型自動分段器會結(jié)合提前預(yù)設(shè)好的時(shí)延參數(shù)，由最近自動分段器自動合閘。若分段器合閘處于配電網(wǎng)故障區(qū)域內(nèi)，重合器便可以對配電網(wǎng)故障電流檢測，進(jìn)而完成二次分閘。故障區(qū)段上游，相鄰分段器會因?yàn)楹祥l以后出現(xiàn)時(shí)間差，借助失壓跳閘、閉鎖檢測的方法將故障隔離。如果配電網(wǎng)變電站出線、分支線開關(guān)采用的是重合器，其他配電網(wǎng)線路、用戶分界開關(guān)采用分段器。分段器運(yùn)用負(fù)荷開關(guān)，同時(shí)進(jìn)行兩級極差保護(hù)，重合器、分段器跳閘延時(shí)時(shí)間是0s。所以，變電站出線關(guān)重合順開合閘保護(hù)的時(shí)候，要將時(shí)延適當(dāng)增加。

3.2 搶修工具優(yōu)化

①夾線器優(yōu)化。傳統(tǒng)夾線器一般設(shè)置有拉環(huán)與拉桿兩種類型，其工作原理是通過杠桿原理帶動拉桿夾緊導(dǎo)線并上鎖，而在作業(yè)完畢取出夾線器時(shí)，需要作業(yè)人員單手握住夾線器本體，另一只手推動拉環(huán)才能將夾線器取下，操作工作較為費(fèi)力且一般在高空作業(yè)時(shí)進(jìn)行，特別在推拉拉環(huán)過程中存在較大的安全隱患。可考慮操作安全性和實(shí)用性研制新型彈力夾線器，操作省時(shí)省力的同時(shí)可切實(shí)降低此類電網(wǎng)高空作業(yè)的危險(xiǎn)性[4]。②防墜器優(yōu)化?，F(xiàn)有的防墜器類型多樣、規(guī)格不一，操作時(shí)存在局限性與安全隱患?？煽紤]設(shè)計(jì)一款適用于架空線路作業(yè)的新型防墜器，使其能夠在滿足安全防護(hù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上支持遠(yuǎn)程智能操作，避免多次攀爬及反復(fù)掛接風(fēng)險(xiǎn)，保障作業(yè)安全、科學(xué)、高效開展。③桿塔風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估終端。有些配電網(wǎng)地處沿海地區(qū)，屬亞熱帶東南季風(fēng)氣候，每年都會多次受到臺風(fēng)襲擊。針對此類臺風(fēng)地區(qū)，可考慮研制配電網(wǎng)桿塔風(fēng)災(zāi)評估終端，使其具備在適應(yīng)致災(zāi)因素計(jì)算出各桿塔的防御優(yōu)先級，幫助運(yùn)維人員快速分類需要緊急防御的安全隱患桿塔，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定與可靠性。

3.3 應(yīng)用人工智能技術(shù)

為持續(xù)提升電網(wǎng)運(yùn)營管理效率，優(yōu)化電網(wǎng)與客戶之間的鏈接，解決傳統(tǒng)的“人工盯防、人工通知”工作方式效率低下、可靠性差的問題，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略為指導(dǎo)，依托文本轉(zhuǎn)語音（TTS）、自然語音識別（ASR）、流程自動化（RPA）、數(shù)據(jù)挖掘等成熟且實(shí)用化的人工智能技術(shù)，有機(jī)融合故障搶修指揮業(yè)務(wù)流程與智能化、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合多源頭配電網(wǎng)狀態(tài)感知終端、故障搶修和電網(wǎng)停電管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)，開發(fā)智能研判、智能督導(dǎo)、智能指揮和智能評價(jià)等搶修工單智能指揮功能，構(gòu)建服務(wù)于供電服務(wù)指揮工作的配電網(wǎng)故障搶修“虛擬指揮員”，實(shí)現(xiàn)7×24h的設(shè)備全周期異常識別、工單全過程督辦、指揮中心與現(xiàn)場全方位協(xié)同，推動管理與服務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，提升供電服務(wù)質(zhì)效，優(yōu)化地區(qū)營商環(huán)境[5]。

3.4 優(yōu)化管理流程

①建立客服調(diào)度小組以提升接障效率和質(zhì)量。針對性建立客服調(diào)度小組，并與調(diào)度中心合署辦公，作為搶修信息的統(tǒng)一匯集點(diǎn)，在接收95598呼叫中心的保障工單后，進(jìn)行篩選過濾，將有效的故障工單傳遞到所屬區(qū)局搶修班組，之后將故障跟蹤信息數(shù)據(jù)反饋到呼叫中心。②科學(xué)規(guī)劃搶修小組布點(diǎn)以強(qiáng)化班組搶修職能。伴隨堵車現(xiàn)象日益嚴(yán)重，容易發(fā)生搶修車受堵塞無法在規(guī)定時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場的問題，需充分結(jié)合城市地理特征、交通情況、故障多發(fā)地域分布情況，科學(xué)規(guī)劃搶修人員布點(diǎn)。③詳細(xì)規(guī)劃管理物資以提高工作效率。在搶修工作中，需要確保物資設(shè)備可以及時(shí)送至場地。在領(lǐng)用物資時(shí)，若情況緊急，應(yīng)在物資供應(yīng)方面開通綠色通道，以提高搶修人員的工作速度和工作效率。

4 結(jié)束語

本文在梳理現(xiàn)有配電網(wǎng)故障處理過程中存在問題的基礎(chǔ)上，初步構(gòu)建基于智能化研判的配電網(wǎng)故障處置管理體系，并對配電網(wǎng)故障搶修策略進(jìn)行了初步探索，希望可以為相關(guān)電力企業(yè)提供借鑒。