淺析基于物聯網技術的地下配電系統故障定位

金海劍

摘要：現代電網的覆蓋范圍和用電規模在科學技術水平提高下不斷擴大，一方面方便了人民的生活，另一方面促進了我國社會經濟的發展。物聯網技術使地下配電系統的故障定位更加準確、迅速，另外降低了人工進行地下檢測遇到的風險。本文就基于物聯網技術的地下配電系統的故障定位進行了簡單分析，提出了一些本人的觀點。

關鍵詞：物聯網技術；地下配電系統；故障

引言

我國的電網建設進程已經邁入智能電網階段，物聯網技術是智能電網建設的重要基礎。地下配電系統易受濕氣、溫度等環境因素的影響而發生故障，人為檢測故障存在著一定的困難。在智能電網覆蓋的配電系統中，可以運用物聯網技術對電氣故障進行定位，極大地方便了配電系統的管理。

一、物聯網技術簡述

物聯網技術起源可以追溯到1998年，美國的MIT提出了物聯網技術的基本構想。1999年AUTO-Ashton教授提出了物聯網的相關概念。隨著無線通信技術、數據分析技術、信息融合處理技術的不斷提升，物聯網技術的發展越來越受到關注，其優越性和可靠性逐步得到廣泛的認同。

物聯網，即通過RFID、定位技術、無線通信技術和傳感檢測技術等信息交換和點子通信技術，組成具有定位功能、監控和管理運營功能、智能化和信息化識別功能、追蹤功能于一體的網絡。物聯網可以將任何檢測到的事物和互聯網聯系起來（聲音、光、熱信息、化學信息等），形成一個整體，能夠自動化、精確化地識別物體與運動過程。

物聯網技術相當于智能電網的信息感知端，它能夠在滿足智能電網運行的條件下對配電系統的運行狀態進行實時監測，對故障進行精準地定位，對非正常運行的狀態進行預警和分析，從而實現了配電系統的高效管理。

實現低下配電系統故障的準確定位是智能電網的關鍵技術之一。隨著我國電網的推廣建設，配電線路種類復雜、結構多樣化、分支多，加之配電設備型號、規格等不一致，地下環境復雜，導致地下配電系統的故障定位一直難以有效解決。物聯網技術可以實現許多人工無法解決的難題。物理網依靠著智能電網作為終端，輔助與互聯網連接，進而對配電系統的運行狀態進行檢測，實時傳輸采集的信息和數據。經過實踐表明，基于物聯網技術對地下配電系統的故障定位的正確率在百分之九十五以上，因此，該技術得到了普及和推廣。

二、物聯網技術在地下配電系統故障定位的應用

（一）基于物聯網技術的地下配電系統的故障定位原理

地下配電系統的線路復雜、結構多樣化，因此需要在每一個定點上安裝電子無線傳感器，組成一個由零序電壓和零序電流結合的遠距離無線傳感網絡，用來檢測低壓線路和變壓器等電力設備。網絡終端通過分析由多個無線傳感器采集的數據和信息，對故障問題進行模擬便可以迅速而準確地找到故障位置，并通過預警的方式告知電力部門工作人員，實現低下配電網絡故障定位的準確化、高效化、安全化。

（二）兩種配電系統故障定位方法簡述

科學技術的飛速進步使得電網的智能化、自動化程度越來越高，同時由于電力設備和電路結構的復雜程度增加，對電力系統的故障定位的要求也達到了新的標準。如果地下配電系統發生故障沒有及時處理，會造成大面積停電，嚴重影響居民的生活。因此電力研究人員需要在這方面繼續努力，提供有效的解決方案，將事故影響降到最低。下面就兩種故障定位技術進行簡述：

1、阻抗法的故障定位技術

阻抗法，即利用測得的電氣數據，通過建立電壓平衡方程和分析數據得到測量位置的阻抗，由此推測出故障點的可能位置。阻抗法有單端阻抗法和雙端阻抗法兩種，兩者的電氣所用量不同，測量精度也不同。相比之下，雙端阻抗法的精度更高。由于配電系統中網絡拓撲具有一定的復雜性，沿電線過程中也存在著電氣數據的損耗，因此應用阻抗法進行故障定位時難度較大。另外，阻抗法的應用需要建立在多個假設之上，因此其精確性較低，在實踐中并不實用。

2、基于電力專家系統的故障定位技術

隨著人工智能研究的深入，自動化技術日趨成熟，電力研究人員已經逐漸在電力系統中應用智能算法，基于電力專家系統的故障定位就是一個具體應用。網絡知識庫、用戶界面、推理板塊、用戶反饋等多個模塊組成了電力專家系統。通過該系統可以將獲得的測量信息通過網絡與知識庫的歷史故障記錄進行對比，分析故障的原因，然后通過推理板塊的推理得到電力故障的位置。由于該故障定位方法是有電力專家或者工作人員根據自己的經驗建成的，因此在遇到沒有出現過的電力故障時，該方法并不能正確定位電力故障的位置所在。

三、如何實現基于物聯網技術的故障定位

基于物聯網技術的地下配電系統的故障定位的實現需要設備的支持，并且在安裝設備的過程中需要遵循一定的原理。傳感器的傳感節點需要統一沿某一個方向，安裝在定點的相同側。

為了確保測量數據的精度，每條線路之間需要安裝大量的傳感節點，另外在每條線路附近的變電站需要設置一個匯集節點，用于簡單地數據匯總和數據保存。如果某條線路的某段發生了電力故障，最近的傳感器可以向匯集節點傳遞故障處的電流數據，在經過匯集節點對電流數據進行簡要計算。

當個傳感器節點的電氣信息傳送到匯集節點后，電力專用的線路會將各條線路的故障電流信息傳輸到監控中心。接下來，監控中心會對比故障節點附近的電流幅度差，再通過物聯網進行數據分析，通過與歷史記錄和互聯網數據的比對確定電力故障的類型，精確定位電力故障的位置。最后將故障信息傳達給電力部門，如果不能通過遠程調試解決故障，就派專業的電力工作人員對其進行維修。

結束語：

基于物聯網技術和電子無線傳感器網絡的電力系統故障定位方法有著諸多優越性：第一，電力故障地點的定位距離準確性提升，故障正確查找率幾乎達到百分之百，基本不存在故障測距的盲區。第二，這種故障定位方法減少了人工資金投入，比傳統定位系統的費用更低。第三，在環境惡劣的地下，基于物聯網技術的故障定位方法依然有較高的準確性。第四，由于該方法通過網絡進行數據分析，降低了人工計算錯誤的可能性。

總而言之，基于物聯網技術的地下配電系統的故障定位技術已經得到了實踐。本文對其的研究還存在著不足之處，因此需要科研人員跟進在電力系統的故障定位方面的研究，積極推進我國智能電網的建設。

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