配網故障自動診斷決策系統的實現

鄧歡歡+胡杰

摘要：隨著當今社會人們用電量的日益增加，用電故障的發生頻率也越來越高。由于10kV配電網直接連接客戶端，所以加強對其的智能化建設，能有效提高電網運行的安全性和靈活性十分必要，目前正處在智能電網快速發展的時期，可是我們目前對10kV及以下配變健康運行數據的掌握率很少。本文提出一套配網故障自動診斷決策系統，其可以實現配網故障區段的快速、準確定位，并提出合適的故障區段隔離策略，從而縮小停電范圍、縮短停電時間、提高故障恢復的工作效率、提高運行維護水平。

關鍵詞：配網故障；自動診斷決策系統

中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A

概述

電力系統發展迅猛，電力運營一個重要的因素就是對配電網的管理。很多專變、公變被列入采集和監控的范圍。本文擬建立一套配網故障自動診斷決策系統，該系統依據配網故障在線監測裝置的遙測信息，采用故障區段綜合定位技術實現配網故障區段的定位，并能夠根據故障區段的位置，提出合適的故障區段隔離策略，從而最小化停電區域。

1配網故障在線監測裝置的研制

配網故障在線監測裝置包括：傳感器、電源系統和數據采集和傳輸系統。

傳感器：該裝置需要對配電臺區變壓器的電壓、電流進行實時監測，傳統的PT、CT等測量裝置，需串入被測線路，不僅施工量大，且可能成為線路安全隱患，本文使用非電氣連接式的電壓、電流傳感器，不僅安裝方便，且對線路無任何影響。

電源系統：該裝置布置于配網線路上，且在線路故障停電后仍要工作一段時間，因此需要設計一套可靠的電源供電系統，并考慮一定的冗余性。

數據采集和傳輸：該裝置分布于多段配網線路上，需結合實際通信環境，選擇合適的數據傳輸方案；同時應合理設計數據傳輸策略，降低監測裝置的功耗。

通道方面，系統搭建在現有1000M光纖互聯的內網基礎之上，保證高清視頻流的傳輸。系統站內部分通過雙絞線與站內接入交換機互聯實現100M接入，站內接入交換機與上聯匯聚層、核心層交換機通過鋪設的1000M光纖通道互聯接入內部網。

通過劃分虛擬局域網（VLAN）將系統所使用網絡與現有業務網絡邏輯隔離，并啟用新的OSPF路由進程實現與現有網絡路由的邏輯隔離。通過這種方法，實現了在同一物理網絡上實現兩張邏輯網絡，從而避免兩套網絡間的數據干擾。

2故障診斷判別方法

配網故障總體類型可以分為兩種，配電設備故障和配電線路故障。產生故障的原因有線路設備老化、接觸不良、外部破壞、誤操作等。具體表現形態短路、斷路、放弧、接地、偏相、失壓等。

偏相預警

相線預警法：偏相值暫設兩檔，一般偏相最大相電流與最小相電流超過15%，嚴重偏相最大相電流與最小相電流超過30%。

中性線預警法：一般偏相，中性線電流達低壓側額定電流的25%，嚴重偏相，中性線電流達低壓側額定電流的40%.（農村低壓電力技術規程）

電壓預警：

規程規定：380V為正負7%，220V為正7%至負10%。符合此值為合格電壓，超過此值應記為不合格。

考慮是首端電壓，取整400V、230V設參數，首端電壓超過10%，負7%，為預警值。

過載預警

超過額定載流量的1.3倍。

接地電阻，大于4歐姆預警

功率因數低壓0.9預警

失壓、失流預警

某相無電壓缺相、或沒有電流預警

發熱預警

變壓器上層油溫超過90度，線路連接點溫度超過環境溫度20%。

3基于遙測信息的故障區段綜合定位技術

根據故障區段位置及配電網拓撲結構，給出分段器的操作方案，實現故障區域的最小化智能隔離。

建立數據中心以及數據中心與各個監測裝置之間的數據傳輸通道，建立數據中心站，并完成相關軟件的開發，形成配網故障自動診斷決策系統。

4預警方式

以短信通知三個人，

運行單位搶修人、95598（客服）、運行單位主要負責人

短信格式，故障地點+推薦處理方案，見下例

搶修人收到：XXX臺區低壓側U相失壓，請立即進行檢查高壓側A相是否缺相。

95598（客服）收到：XXX臺區U相失壓，已安排XXX（電話）進行處理，請及時進行復查。

運行單位主要負責人：XXX臺區U相失壓，已安排人員XXX（電話）進行處理，請及時進行復查。

數據查詢功能（短信互動）

發送一個短信給終端，如：發送DQ

（短信格式例：XX臺區X月X日X時X分，相電壓U相XV，V相XV，W相XV；線電壓UV相XV，VW相XV，WU相XV；電流U相XXA，V相XXA，W相XXA，N相XXA，變壓器溫度UXX℃，VXX℃，WXX℃，NXX℃，刀閘UXX℃，VXX℃，WXX℃，室外溫度XX℃，油溫XX℃）

返回當前臺區監測的所有當前值。

5.配網故障策略的實現

配網故障自動診斷決策系統不僅需要根據遙測結果定位故障區段，而且需要及時地給出故障區段隔離策略，從而縮短停電時間，減小停電區域。而配電網絡結構復雜，以典型配網結構為研究對象，在ATP/EMTP電磁暫態計算程序中，建立典型配網故障的仿真模型；基于配網故障仿真模型，研究零序有功、零序無功、零序電流、5次諧波等穩態參數的特性；基于配網故障仿真模型，研究故障暫態電壓、電流首半波、暫態電壓、電流行波等暫態參數的特性。

通過計算，給出故障類型和處理故障的方案。

結語

本文提出的配網故障自動診斷決策系統可以及時確定故障區段，并提出合適的故障區段隔離策略，可以指導調度人員在短時間內隔離故障區段，恢復其他非故障區域的供電，從而縮短了非故障區段的停電時間，減小了停電范圍。上述效果可以降低由停電帶來的直接、間接經濟損失。

參考文獻

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