配電自動化終端的常見故障分析及運維管理

鄭軍

摘? 要：配電自動化的控制終端不僅具備數據收集及數據傳遞功能，而且能夠滿足配電網故障實時檢測與自動監控需求。總地來說，控制終端的運行狀況和系統流暢度直接影響到整個配電系統。文章主要分析了配電自動化控制終端的基本職能及其常見的故障問題，希望以此來強化控制終端的穩定性和安全性。此外，文章還匯總了部分重要故障問題的成因，并據此提出了部分可行性較強的實踐辦法。

關鍵詞：配電自動化;控制終端;可靠性與穩健性;故障分析

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）36-0178-02

Abstract： The control terminal of distribution automation not only has the functions of data collection and data transmission， but also can meet the needs of real-time detection and automatic monitoring of the distribution network fault. In general， the operating conditions and system fluency of the control terminal directly affect the entire power distribution system. This article mainly analyzes the basic functions of the distribution automation control terminal and its common faults， hoping to strengthen the stability and safety of the control terminal. In addition， this paper also summarizes the causes of some important faults， and puts forward some practical methods that are more feasible.

Keywords： distribution automation; control terminal; reliability and robustness; failure analysis

引言

通常情況下，配電自動化體系主要包括用戶、配電管理、饋線、變電站等四個方面的自動化問題。此外，整個配電網通過終端來采集和傳遞信息，同時將信息上傳給網調控制中心，再通過控制中心發出具體控制指令，而后以變電站或某個區域集控為傳輸媒介，把控制指令發送給執行終端。當然，在這一個流程當中，免不了會出現短路或接地故障等常見問題，為了全面提高配電網系統的安全度和穩定度，必須快速建立故障檢測與維修體系。

1 配電自動化控制終端概述

（1）“四”功能。配電自動化終端具備遠程“信、調、測及控”等功能，既能檢測正常負荷環境下的電流、電壓、有功功率等等，又能檢測或反應系統當中不平衡的電流或電壓。（2）配電網信息故障采集與處理功能。配電自動化終端能夠快速定位故障部分，能夠快速完成自動隔離任務，還能給非故障區域恢復正常供電。除此之外，相比于傳統的終端，自動化終端設備能夠采集并處理實時故障信息。比如說，當出現故障電壓數據或故障電流數據時，終端能夠第一時間檢測并處理。再比如，自動化終端能夠精確獲取故障方向、接地情況、發生時間、持續時間等一系列數據。（3）電能質量測量功能。通常情況下，配電自動化終端能夠檢測配電網系統中電壓閃變、電壓諧波、波動等不同性質的電能質量數據，并給出具體的計量值。（4）斷路器在線監視功能。配電自動化終端能夠檢測斷路器的運作時間、運作次數、機械性能以及觸頭受電腐蝕程度，而這一切能成為后期斷路器性能評價與檢修的參考數據。（5）PLC功能。配電自動化終端大多具備一定程度的PLC功能，即自動控制備用電源自投、線路故障自動分段、低周減載以及無功補償電容器自動投切等內容。除此之外，用戶還能夠根據專業的編程語言對終端的開關輸入量、輸出量、模擬輸入量進行編程，進而實現以客戶要求為中心的邏輯控制。

2 配電自動化終端的常見故障分析

（1）主站與子站的配合。一般情況下，配電網絡的自動化體系是分層結構。因此，在這一系統當中，配電自動化終端的主要功能是檢測并上報配電系統的故障。期間，主站以及子站都能準確定位系統故障，并實現自動隔離及非故障區域的功能恢復任務。不過，現實中故障點的定位隔離與功能恢復是要分開執行的兩個任務。況且，由于主站獨立處理、子站處理主站作后備以及子站獨立處理以及子站隔離主站恢復，再加上快速處理故障的迫切需求，子站必須收集到所有終端中與故障有關的隔離信息以及恢復供電的區域信息。

（2）配電自動化終端漏報故障。事實上，如果中間段出現漏報情況，系統會針對漏報問題進行自主判斷，同時做到快速補充;如果故障段的供電開關產生故障，容易出現定位點出錯現象，當面對這一問題時，一般先記錄下發生故障的電流，同時判斷該電流是否達標，再判斷是否產生漏報情況，最后顯示該問題的繼續處理或報警信息。實踐過程中，一般將終端故障或事故跳閘作為故障處理啟動前提，將終端誤報故障作為故障處理啟動程序。

（3）通信中斷。當出現遠程控制終端與廠站之間的中斷問題時，必須先上報遠程控制終端，并將其作為漏報處理，才能展開故障定位等一系列活動，否則不對故障部分進行定位。當產生聯絡開關信號中斷問題時，一般不執行該開關的恢復供電方案的提示信息。

（4）環網運行。其實，一般的配電網都是開環運行，當產生短期合環運行故障時，故障定位系統是不能夠通過故障信號確定故障點的，再加上此時合環的時間較短，首選的故障處理方式是給出相關的報警信息。除此之外，故障信息上傳還帶有功率方向、處理、恢復出口開關供電以及故障隔離等內容。

（5）單相接地故障。就目前的發展現狀來看，國內配電網主要是小電流接地系統。當發現單相接地現象時，只依靠電氣量的調整來定位故障點是遠遠不夠的，可以參考FTU采集到的零序功率或零序電流進行排隊，再根據排隊結果進行手工拉閘選線來取代隨機的拉閘選線。根據數據顯示，此類處理方式很大程度上提高了命中率。

（6）多重故障處理。當多個故障點發生在同一支路上或同時出現多種故障時，系統能夠快速處理不同類型的故障問題。一般來說，如果多個故障點出現在同一條供電支路上，系統會將這些故障當做同一個故障進行處理，而后再處理其他供電支路上的問題。如果發現的故障是單相接地故障，那么產生故障的位置很有可能是前一次出現單相接地問題的故障線路。

3 完善大數據背景下配電自動化終端的整個運維管理體系

（1）大數據平臺里面的配電自動化。從大數據平臺的角度看，其配電自動化結構具備許多優勢和許多基礎部件。比如說，HBase、Hive、HDFS、Redis一類的儲存部件，Spark、Spark Streaming等具備數據處理功能的構件及名為Spark MLlib且集數據分析、開發、引擎等功能為一體的部件。此外，一般用Hive采集和儲存配電網模型、終端設備信息、告警信息等數據，用Redis緩存實時數據，用HBase儲存量測歷史數據。

（2）數據信息的針對性搜集。站在長遠發展的角度看，一般的配電自動化智能終端完善或調試運維管理工序時，需要特別注意以下幾點。首先，搜集或整理電網一次模型數據信息。其次，搜集或整理自動化終端設備的記錄簿和各個通訊網絡通道的具體數據。特別是通過分析所得的商家、運行時間等具體信息。

（3）數據信息的統一處理。首先，通過分析配電自動化終端通訊與運行計算機系統的終端在線率，做好實時數據計算處理任務。當遭遇多地址終端突然掉線問題時，應該即刻分析自動化終端的設備特性以及運行狀態，查看是否有設備還遞出告警數據信息，爭取最短時間內找到突發問題的成因。除此之外，當遭遇突發問題時，正常運行的監控終端也會發現問題并及時傳遞出告警信息。其次，高效處理歷史分析數據。當存在可以利用的歷史分析數據時，特別是有配電網系統運行狀態信息，工作人員應該用這些信息判斷配電自動化終端出現一系列不正常問題的根本原因。由此一來，相關工作人員能夠及時得到警報并快速處理故障部分，突然掉線、遙信抖動等問題發生的概率會大大降低。最后，合理開發已搜集到的數據信息。在手握故障歷史信息和終端運行狀態信息時，要學會合理利用一切可利用的軟件進行深度數據分析，總結遙信抖動、突發離線等問題之間的關聯度，觀察各類故障問題之間的深層聯系，從而創建出更精確、更貼近實際、更具備針對性的終端運行狀態的評價模型。

（4）配電自動化終端缺陷閉環控制。通過分析Activiti運行過程并結合此運行過程的特點，我們可以針對配電自動化終端缺陷建立一個閉環控制管理系統，而該系統又可以分為缺陷信息提取、缺陷點確認、缺陷處理任務分配、缺陷點管理、現場問題處理、已修正信息反饋、信息終極審核等多個部分。在這些部分當中，缺陷信息提取說的是這一系統能夠自動提取故障信息或由操作人員從警告數據中分析得出缺陷信息，再由相關工作者將已得信息傳遞到缺陷審核部等待深入審核的一個過程。缺陷點確認是指現場工作者確認具體缺陷位置、分析缺陷成因、消除缺陷的一個過程。缺陷的分配管理是指工人對已確定的缺陷問題的具體安排，即將缺陷信息傳遞給維修人員進行消缺。信息反饋是指消缺工作結束后，工作者向上級反映的信息。信息終極審核是指工作人員會把已經消除的缺陷問題歸入到檔案里面，然后再重新安排沒有被完全消除的漏洞。

（5）配電自動化終端狀態評估。通常，人們習慣于利用大數據分析法來化解配電終端出現的故障問題，而這一過程中需要運用的參考信息有很多，比如終端的日常運行狀態、運作時間、中途離線掉線次數等等，且此類信息越多越全最好，這樣一來，能夠快速總結出信息之間的關聯度和變化規律，也能快速創建新的終端狀態評估模型和缺陷漏洞預估模型。便能根據運行狀態可以將其分為不同等級，數值在0-100之間表示基本正常狀態;在85-100之間表示沒有異常情況，運作良好;70-85之間表示沒有異常情況，運作正常;50-70之間表示雖然存在問題，但對系統的影響并不大，需要提起重視;40-55表示存在警報信息或頻繁離線掉線等現象，運作異常;40以下則表示系統已經出現故障。

4 結束語

綜上所述，配電網自動化控制終端是自動化檢測的前提，也是配電網系統中重要一環。未來發展中，必須合理利用自動化終端里的運維管理系統，確保提升工作效果的同時增強穩定性。此外，隨著國內應用技術的不斷發展，配電網終端一定會更加智能化、板塊化、簡捷化。系統研究工作者應該進一步精煉系統評價算法以及風險故障的預見性，從根本上形成完整的遠程運維體系，進而提升自動化終端設備的運維質量。

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