配電網故障研判搜索定位系統研究

楊劍梅，茍霖，馬青，趙喜蘭，王國強

（國網甘肅省電力公司 天水供電公司，甘肅 天水 741000）

配電網故障研判搜索定位系統研究

楊劍梅，茍霖，馬青，趙喜蘭，王國強

（國網甘肅省電力公司 天水供電公司，甘肅 天水 741000）

為解決配電網生產類計劃停送電信息報送不準確，故障搶修類工單處理混亂，故障研判信息不完善、故障點定位緩慢問題，通過分析配網應急搶修存在的關鍵問題，結合實際運行的配電網設備信息和地理信息等數據，提出了配電網故障研判搜索定位系統整體設計架構和實施技術路線，利用JSP語言和MySQL數據庫編制了應用程序。該系統實現了對故障變壓器、線路、開關、用戶配變的快速檢索和定位；能夠實現設備數據的分類統計；配網線路的圖形在線顯示；故障情況下對故障范圍和原因的快速研判。系統各項功能均通過了測試，在某市配網應急搶修指揮班組的試運行5個月，運行情況良好，極大提高了工作配電網的故障搶修工作效率。

故障研判；搜索定位；數據庫；系統交互

隨著配電網自動化水平不斷提升，配電網供電可靠性不斷提高。但故障情況下配網的故障點排查和缺陷處理耗時仍然比較長，導致停電時間延長，嚴重影響著人們的日常生產生活。究其原因在于沒有進行故障數據過濾，搶修人員只能獲取極其有限的有效信息。研發一套能夠進行故障研判和檢索定位的軟件已經變得非常急需。

1 配電網概述

城市配電網主要由35（10）kV配電變壓器、架空配電線路（直埋電纜）、分段、分支、聯絡開關、負荷開關、刀閘、跌落式熔斷器、用戶表計、各類保護裝置等組成。

在配電網自動化水平發展較快的城市，對配電變壓器智能終端、開關終端、饋線終端、智能電表能夠實時采集設備的有功（P）、無功（Q）、電壓（U）、電流（I）、頻率（Hz）；實時監測開關的分、合位置等。

現在的配網應急搶修指揮業務仍然在營銷系統中開展，計劃停電信息的報送、故障搶修工單的處理，故障研判的進行都依賴該系統。但是該系統中配網信息不夠完善，造成計劃停電信息的報送不準確性，也無法查看配電線路圖和地理位置，進行故障點和故障原因的分析和研判。造成供電可靠性的降低，影響供電能力。

故障情況下，要實現故障位置快速分析判斷和故障點隔離、故障原因的準確分析，制定負荷轉移方案，配網人員需要綜合大量的實時數據信息和設備參數信息以進行分析研判。

2 軟件開發過程

2.1 系統功能設計

故障研判搜索定位系統采用B/S結構，以MySQL5.5數據庫作為開發平臺，采用Java語言編寫內核程序，完成人機交互管理頁面設計和數據處理部分功能。數據處理功能包括編寫操作程序、鏈接數據庫，用數據庫完成錄入信息的修改、存儲、調用、查詢等功能，并使用MySQL數據庫形成數據表，完成系統中數據瀏覽、編輯、統計、電子圖紙的在線管理等[4-6]，如圖1所示。最終實現對配電網變壓器、線路、開關、用戶歸屬信息的搜索定位，對配網應急搶修和配網調度業務提供數據支撐，方便工作人員在配電網故障情況下進行故障研判和故障分析。

圖1 故障研判搜索定位系統功能設計Fig.1 Fault analysis and search orientation system function design

2.2 方案對比

通過現狀調查和現場驗證，提出了3種設計方案，如表1所示，綜合數據的安全性、系統穩定性和成本考慮，最終選擇方案三。

2.3 技術路線

根據方案三的設計思路，系統通過瀏覽器訪問電力設備、線路、用戶等信息，運用JSP可以實現動態頁面，將系統劃分為幾個模塊，Servlet只處理幾個模塊之間的連接，有效提高系統運行和數據處理效率。

表1 系統方案對比Fig.1 System design comparison

2.4 功能測試

2.4.1 故障設備搜索定位

工作人員通過應急搶修平臺接到故障報修工單中獲得停電用戶基本信息，進入本系統輸入用戶臺變名稱，即可檢索到該用戶臺變所屬的配電線路（主線路、分支線路）及供電變電站。如圖2所示，在搜索欄輸入“國稅局變”回車即可查詢到“國稅局變→111市東區線→10 kV 111市東區線→110 kV七里墩變電站”這樣的隸屬關系，方便工作人員快速確定故障點，進行故障分析和研判[7-8]。

圖2 故障設備搜索定位Fig.2 Search position of faulty equipment

2.4.2 設備數據統計

系統具備數據分類統計功能，在分類菜單下可以直接看到一個變電站所包括的所有配電線路的數目及所有下級設備的數目統計。如圖3所示，系統中包含110 kV變電站26座，其中110 kV七里墩變電站包含10 kV配電線路13條，10 kV 111市東區線無分支，主線路包含配變19臺，其中秦晉賓館變包含用戶2個。在統計菜單中可以看到地區配網中所有設備的分類統計匯總，如圖4所示，圖中數據為測試數據，不包含所有實際系統中的數據。

圖3 設備分類統計Fig.3 Equipment’s classified statistics

圖4 設備分類統計匯總Fig.4 Equipment’s classified statistics summary

2.4.3 電子圖紙管理

系統的電子圖紙管理功能可以在線進行配網單線圖和地理接線圖的編輯、上傳下載，如圖5所示，點擊“上傳”可以將配電網圖紙上傳到系統中，點擊“保存”可以將服務器中的圖紙下載到本地硬盤。點擊預覽圖標“”，查看圖紙，利用右下角工具欄“”中相應工具可以實現對圖紙進行放大、縮小、全屏顯示、打印功能，如圖5所示。

圖5 電子圖紙的編輯上傳下載Fig.5 Editing，upload and download of electronic drawings

2.4.4 設備數據維護

為實現電網設備信息的實時更新，實現服務器中數據的及時維護，可在程序人機交互界面以直接進行維護。如圖6所示，點擊“編輯”“刪除”圖標可以對設備（變電站、線路、分支、變壓器、用戶）進行重命名、刪除操作。為數據庫添加新的數據時，在編輯欄輸入需要增加的設備名稱如“北山分支”，點擊增加分類即可完成新數據的添加。對圖紙的更新上節已有說明，在此不再贅述。

圖6 設備數據維護Fig.6 Equipment’s data maintenance

3 系統交互

為進一步加強數據的實時性、準確性和交互使用，故障研判系統服務器可與系統管理工作站、生產管理系統（PMIS）、地理信息系統（GIS）、主站數據庫服務器、系統管理工作站進行數據共享[9-11]。生產管理系統（PMIS）中包含所有主配網一次設備（變壓器、輸電線路、斷路器、隔離開關、互感器、電容器等）參數及其制造、檢修、試驗信息）。地理信息系統能夠顯示區域電網內所有變電站空間地理數據信息（地理位置、坐標、地質等），系統管理工作站配備高性能圖形處理終端訪問故障研判系統服務器，故障研判服務器獲取變壓器、輸電線路、開關、用戶表計的電壓、電流、有功、無功、開關的分合位置等信息。工作人員結合故障研判系統服務器綜合各類數據信息，并向客服中心、應急搶修班、調度監控組、現場PDA發布故障研判的結果，如圖7所示。

在故障研判系統服務器的支持下，技術人員可通過系統管理工作站檢索、顯示故障報警信息的地理位置數據，停送電信息，故障地點地圖，故障設備參數、實時監測數據（變壓器、輸電線路的有功、無功、電流、電壓、頻率及主線路出線開關、分段開關、聯絡開關、分支開關的分、合位置）及配網單線圖，歷史故障、報警數據，及配網數據的統計、匯總等，對故障停電范圍、故障類型（接地、斷線）、故障點位置進行綜合分析和研判，最終確定故障點準確位置，并將診斷結果發布給客服中心、應急搶修組和調度監控組等部門及現場搶修人員的手持PDA。

圖7 系統交互模式Fig.7 System interactive mode

通過故障研判系統服務器可實現對整個所轄區域的配網變電站、變壓器、線路、分支、用戶單元等信息的訪問、查詢和更新維護。工作人員輸入一個節點名稱，就能夠快速準確查詢任何一個變電站甚至任何一個用戶配電單元，解決了以往營銷系統中維護的設備信息不夠完善，常常不能夠詳細準確地描述計劃停電和故障停電范圍的問題。

上述故障研判系統服務器是基于WEB服務器，采用瀏覽器/服務器模式，應用動態WEB交互技術，實現對故障研判系統服務器的訪問和對數據庫信息的查詢和更新維護，具備權限的工作人員可通過電力專用網遠程登錄本系統，進行遠程維護和操作。

4 結論

本系統可對配網故障進行快速、準確診斷和定位。在配網調控和配網應急搶修指揮中，對故障點的快速準確定位和故障原因的分析是減少停電時間和提高供電可靠性的重要前提。本系統依靠自身后臺完善的數據庫信息，能夠快速精確定位任何一個用戶單元，系統管理工作站配備高性能圖形處理終端，能夠在線圖形顯示該配變所屬的主網變壓器、開關、10 kV主線路等信息。配網搶修指揮人員能夠一目了然看到故障點可能的位置和區域，通過分析判斷，確定最后的搶修地點，制定、優化合理的搶修方案。

為更好地發揮該系統的功能，該系統與配網調度自動化系統數據共享、兼容性問題；配網一次設備的智能化；基于故障研判系統下的配電網保護配置優化；移動終端智能用電應用程序：都是需要研究解決的問題。

該系統目前已經在地區調控中心配網應急搶修班組試運行半年，各項功能運行正常。對配網調度自動化和營銷系統的數據和功能起到了補充和完善作用，極大提升了故障應急搶修業務的準確率和及時率，縮短了停電時間，保證了供電可靠性，提高了企業的供電服務水平。

[1]張遠來，易文韜，樊啟俊，等.基于調度運行管理系統的配電網故障研判方案[J].電力系統自動化，2015，39（1）：220-221. ZHANG Yuanlai，YI Wentao，FAN Qijun，et al.Distribution network fault analysis scheme based on dispatching operation management sys-tem[J].Automation of electric Power Sys-tems，2015，39（1）：220-221（in Chinese）.

[2]董開松，謝永濤，賈嶸，等.面向主動式配網的微電網技術探究[J].高壓電器，2015，51（6）：97-100. DONG Kaisong，XIE Yongtao，JIA Rong.Research on microgrid technology for active distribution network[J].High Voltage Apparatus，2015，51（6）：97-100（in Chinese）.

[3]陳鵬，滕歡，滕福生.故障信息不足時配電網故障定位的方法[J].電力系統自動化，2003，27（10）：71. CHEN Peng，TENG Huan，TENG Fusheng.Method of distribution network fault 1ocation for 1acking of fault information[J].Automation of electric Power Systems，2003，27（10）：71（in Chinese）.

[4]嚴鳳，葛廷利.農村配電網單相接地故障定位方法研究[J].電網與清潔能源，2010，26（4）：16-20. YAN Feng，GE Tingli.Studies on the method of singlephase-to-earth fault 1ocation in rural distribution networks[J].Power System and clean Energy，2010，26（4）：16-20（in Chinese）.

[5]蘆興，王瑞闖.配電網故障定位方法研究[J].電網與清潔能源，2013，29（7）：26-30. LU Xing，WANG Ruichuang.Research on fault 1ocation methods of distribution network[J].Power System and clean Energy，2013，29（7）：26-30（in Chinese）.

[6]嚴鳳，郭增為.10 kV配電線路綜合故障定位方法研究[J].電網與清潔能源，2010，26（7）：43-47 YAN Feng，GUO Zengwei.Composite methods of fault 1ocation for 10 kV distribution 1ines[J].Power System and clean Energy，2010，26（7）：43-47（in Chinese）.

[7]高頌九.配電網地理信息系統在電纜故障精測中的應用[J].電力系統自動化，2001，25（4）：68-69. GAO Songjiu.Distribution network geographic information system appplication in cable fault 1ocation[J].Automation of electric Power Systems， 2001，25（4）：68-69（in Chinese）.

[8]王琳，李強，王勇科，等.鐵路10 kV自閉及貫通線故障定位與隔離裝置的研制[J].電網與清潔能源，2014，30（5）：38-42. WANG Lin，LI Qiang，WANG Yongke，et al.Research and development of the fault 1ocation and isolation device for the 10 kV railway auto-blocked and run-through 1ine[J]. Power System and clean Energy，2014，30（5）：38-42（in Chinese）.

[9]吳琳，周養浩，吳雪瓊，等.天津城市配電網智能互動搶修服務系統設計與開發[J].電力系統自動化，2014，38（18）：80-82. WU Lin，ZHOU Yanghao，WU Xueqiong，et al.Design and development of intelligent interactive repair service system in Tianjin urban distribution network[J].Automation of electric Power Systems，2014，38（18）：80-82（in Chinese）.

[10]苑舜，張磊，蔡志遠，等.電纜網故障選線方法的研究[J].高壓電器，2011，47（1）：43. YUAN Shun，ZHANG Lei，CAI Zhiyuan，et al.A new fault 1ine selection method for cable network[J].High Voltage Apparatus，2011，47（1）：43（in Chinese）.

[11]秦立軍，馬其燕.智能配電網關鍵技術[M].北京：中國電力出版社，2010（10）：153-154.

（編輯 馮露）

Research on Distribution Network Fault Analysis and Search 0rientation System

YANG Jianmei，GOU Lin，MA Qing，ZHAO Xilan，WANG Guoqiang
（Tianshui Power Supply Company，State Grid Gansu electric Power Company，Tianshui 741000，Gansu，China）

To address the misinformation of the blackout in the production-class planning of the distribution network，possible confusions in processing emergency repair orders for faults，and imperfection in the information analysis and judgment and slow fault 1ocation， this paper analyzes the key problems existing in the distribution network emergency repair work，and based on the actual distribution network device information and geographic information data，the paper proposes the overall design framework and the technical implement route of the distribution network fault analysis and search orientation system，and using JSP 1anguage and MySQL database it compiles the application program.The proposed system is able to realize quick retrieval and positioning of the faults in the transformers，1ines，switches and users’distribution transformers，and it is also able to realize the classified statistics treatment of the equipment data and display distribution network 1ines graphic online.When faults occur，the system is able to judge the scope and causes of the faults quickly.The functions of the system have been tested and used in the city dispatching control center for five months.The system has operated very well so far，greatly improving the efficiency of the distribution network fault emergency workers.

2015-04-17。

楊劍梅（1971），女，本科，高級工程師，研究方向為電網調度管理；

茍 霖（1987），男，碩士，工程師，研究方向為智能化配電網；

馬 青（1968），女，本科，高級工程師，高級技師，研究方向為電網調度管理；

趙喜蘭（1970），女，本科，高級工程師，研究方向為無功電壓技術；

王國強（1962），男，大專，工程師，高級技師，研究方向為配電網調度技術。

1674-3814（2015）08-0059-05

TM744

A

KEY W0RDS：fault analysis；search orientation；database；system interaction