基于計量自動化的配網遠程監測及故障研判的研究與應用

張煥強

摘 要：本文以計量自動化系統的實時負荷數據為基礎，以營配信息集成系統業務工單為依據，研究在配網自動化沒上線或終端監測硬件設備覆蓋率不高的條件下配網線路（尤其是分支線路）故障停電的遠程監測及故障定位的輔助研判方法，并且利用GIS網絡拓撲追蹤算法及單線圖動態渲染技術，實現配電網線路故障停電的實時報文、語音告警和可視化展示，為解決長期困擾供電企業配網故障發現晚、故障定位慢的問題提供新的思路。使配網調度人員能實時掌握線路運行狀況及開關狀態，及時發現故障停電并指揮搶修，縮短停電時間，提高供電可靠性，減少停電帶來的損失。

關鍵詞：配網停電；故障研判；遠程監測；營配信息集成

中圖分類號：TM762文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-00

1概述

配電網線路復雜，故障成因多樣，線路故障率較高，故障發生后，從發現故障到故障點定位的時間遠遠大于故障處理時間。如果能減少發現故障和故障點定位的時間，使工作人員能盡快趕到故障位置，排除故障恢復供電，不僅可提高供電可靠性，減少故障巡線時間，同時可極大地提高配電網運行穩定性及運行效率，更是能大大減少停電帶來的社會經濟損失，提高用電客戶的滿意度。

通常來說，配網自動化集成了計算機技術、自動控制技術、電子技術、通信技術及新的高性能的配電設備等技術手段，是配網故障發現及定位的理想工具，但由于配電網自動化建設涉及面廣、范圍大、內容多且復雜，是一個龐大的系統工程，建設周期長，尤其是需要巨大的資金投入，這也使其無法在短期內實現配電網絡的全覆蓋。

本文以計量自動化實時負荷數據為基礎，以營配信息集成系統業務數據為依據，研究在監測硬件設備覆蓋不全的情況下配網線路（尤其是分支線路）故障的監測及定位的輔助方法，并且通過GIS網絡拓撲追蹤及單線圖動態渲染技術，實現配網線路故障的實時告警和可視化展示。充分利用營配信息集成系統現有主配網拓撲拼接、計劃停電和有序用電業務數據，集成主網SCADA 10KV線路故障跳閘和計量自動化電流負荷、配變失壓等實時監測數據，研究并建設配網線路遠程監測及故障研判輔助功能，可為在監測硬件設備有限的條件下解決長期困擾供電企業配網故障發現晚、故障定位慢的問題提供新的思路，并可通過該輔助功能的日常應用反過來促進營配信息集成系統數據質量以及計量終端數據準確率的提升。

2配網故障停電研判

10kV配網線路在運行過程中，會因自身或外部原因而產生一些故障，且故障達到一定程度就會導致線路停電，但并非所有的配網停電均由故障引起，比如檢修計劃停電就是比較常見的停電原因。要對配網故障停電進行監測和研判，首先要對停電事件進行合理的分類。

2.1停電事件分類

2.1.1預安排停電

預安排停電指已作出安排，或在6小時前得到調度批準（或按供用電合同要求的時間）并通知主要用戶的停電。

（1）計劃停電。由于施工或檢修引起的有計劃安排的停電稱為計劃停電。

（2）臨時停電。事先無正式計劃安排，但在6小時（或按供電合同要求的時間）以前按規定程序經過批準并通知主要用戶的停電。如在運行中發現危及安全運行、必須處理的缺陷而臨時安排的停電。

（3）錯峰限電。由于電力系統電源容量不足或供電系統本身設備容量不足或供電系統異常，不能完成預定的計劃供電而對用戶的拉閘限電。

（4）欠費違約停電。對逾期不繳納電費，或發現危害供用電安全、擾亂正常供電秩序行為的用戶進行停電制止，稱為欠費違約停電。

2.1.2故障停電

供電系統無論何種原因未能按規定程序向調度提出申請，并在6小時（或按供電合同要求的時間）前得到批準且通知主要用戶的停電。故障停電按停電線路范圍劃分為主網故障停電和配網故障停電。

（1）主網故障停電。主網故障停電通常導致大面積停電事件，主要分為變電站全停和母線失壓停電兩類。

（2）配網故障停電。配網故障停電主要分為10KV出線開關跳閘停電（單條饋線全線停電）、分支線路停電和單個變壓器停電三大類。

2.2實時監測數據及業務運行數據來源

由于配網線路停電的原因有多種，各種業務數據來源不一，因此有必要根據停電事件的分類，明確各業務數據和實時監測數據的來源。

2.2.1預安排停電業務數據來源

（1）檢修停電：配網生產系統停電計劃單；

（2）臨時停電：配調集約化系統臨時停電計劃單；

（3）錯峰停電：配調集約化系統強制錯峰停電計劃單；

（4）欠費違約停電：營銷系統欠費違約停電安排。

2.2.2停電事件實時監測數據來源

（1）主網停電監測數據：主網SCADA故障告警信息；

（2）配網停電監測數據：計量自動化中變壓器電流負荷數據。

2.3配網故障停電研判

通過線路及設備負荷監測判斷停電事件，由設備連接關系進行拓撲追蹤確定停電范圍及停電位置，并根據預判的實際停電范圍與計劃停電業務數據進行比對和識別，把正常安排的停電從實際停電事件中去除，最終分析故障停電位置及停電范圍。

2.3.1監測停電事件

讀取計量自動化終端的實時電流值，當檢測到有變壓器電流為零或低于某個閥值時，對變壓器加以停電標識，按不同饋線分別形成停電設備清單。

2.3.2合并停電事件，計算停電范圍及停電源

以GIS網絡拓撲為基礎，以無流變壓器為起點進行拓撲追蹤，找到其上一級分支開關節點，并遍歷此分支開關下所有的變壓器，若發現此開關下所有變壓器均為無流狀態，則判定此分支開關停電，若否，則判定此停電事件為單個變壓器停電。對于分支開關停電的事件，因未最終確定停電源，需以此分支開關為起點再往上追蹤和遍歷，通過遞歸的方法確定實際停電位置，并計算停電源。

2.3.3匯總預安排停電計劃

抽取配網生產、配網調度和營銷系統中的檢修停電、臨時停電、錯峰停電和欠費違約停電計劃，匯總形成預安排計劃停電信息池。

2.3.4甄別故障停電，進行故障告警

把合并后的實際停電事件與預安排計劃停電信息池中停電計劃進行匹配，若檢索到實際停電事件的停電范圍與停電計劃的停電范圍一致，并且實際停電時間在計劃停電時間的區間內，則判定此停電事件為預安排停電，否則，判定此停電事件為故障停電，需要進行告警。

3應用實例

本文以廣東電網公司某供電局對配網線路停電監測及故障研判的研究成果及應用作為例子。該供電局于2010年進行了營配信息集成大型信息化項目的建設工作，經過幾年的努力，建成了包括GIS、配網生產、配調集約化、快速復電、計量自動化等配網運行管理信息系統，建立了主配網拓撲拼接常態化運行管理機制，形成了全局一張圖，并且通過用電調度平臺實時獲取主網SCADA的故障告警信息。但由于配網自動化系統目前尚未上線，而且會面臨自動化終端設備成本高、上線周期長、覆蓋率低等問題，而在短期內無法實現對配網線路尤其是分支線路運行狀態全范圍監控，配網線路的故障多靠工作人員現場巡視報障或客戶電話投訴，延誤故障搶修的時間，不利于客戶滿意度的提升。

充分利用現有信息系統及技術手段，該供電局建成了基于計量自動化的配網停電遠程監測與故障研判輔助系統。該系統主要包括運行監控、故障告警、故障確認和告警規則管理等功能，實現了配網故障停電事件的自動監測識別、語音告警以及在單線圖上的動態渲染可視化展示。

圖1 故障停電動態渲染可視化展示

通過配網停電遠程監測與故障研判輔助系統的上線使用，該供電局實現了對配網線路運行狀態的準實時仿真監控，強化了對分支線路故障的監測，配網調度人員能實時掌握線路運行狀況及開關狀態，及時發現故障停電并指揮搶修，急修班組人員能快速收到指令趕赴現場，并根據告警信息迅速進行故障定位，開展搶修工作，縮短了停電時間，提高了供電可靠性指標，減少了停電帶來的經濟損失。

4結束語

本文以信息化建設程度具有普遍代表性的地市供電局為例，研究在配網自動化未建成或自動化終端未實現全覆蓋的情況下，通過有效使用現有的計量終端監測數據、停電計劃和有序用電數據，實現配網線路運行狀態遠程監測及故障告警功能，為解決供電企業配網故障發現晚、故障定位慢的問題提供新的思路。本文研究的方法強調在當前有限的資源條件下，利用較少的投入，極大的提高復電效率，減少停電時間，提高供電可靠性，能帶來社會效應和經濟效益，具有積極的意義。

參考文獻

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