基于物聯網感知數據的中低壓故障精準定位研判策略

陸駿 鄭義 徐鼎 沈麗敏 儲蘊婕

（國網上海浦東供電公司 上海市 200122）

隨著配網規模、用戶數量的不斷增長，配網故障搶修數量也持續保持高位，故障精準定位在故障搶修中的應用需求與日俱增[1]。供電企業必須不斷提高電網設備的可靠性，盡量減少故障發生的可能性，并且供電企業要完善管理制度，提高管理能力，提升工作效率，當故障發生時盡量縮短事故搶修時間[2-3]。

目前我國電網故障來源主要通過用戶報修，少量來源于SCADA、配電自動化系統的故障告警信息，搶修管理相對被動。轉變配網搶修工作模式，由傳統的“被動搶修”向“主動搶修”，是配網管理的重要課題。本文基于物聯網感知終端上傳的配用側數據及外部信息系統接入的各類停電信息等數據資源，通過對中低壓故障定位策略研究，設計研判原則和算法邏輯，并通過相應功能模塊的開發，最終實現中低壓配網故障的精準定位，支撐配網主動搶修，從而提高配電網供電質量和可靠性。

1 故障定位設計框架

故障定位設計架構圖如圖1 所示。

本文基于供電服務指揮系統、PMS2,0 系統、業務中臺，提出了配網故障定位的構架設計，主要由停電感知及上報、故障研判兩大模塊構成。停電感知及上報功能基于配用電側智能配變終端、智能低壓故障指示器、TTU/智能電表、HPLC 通信模塊、微功率無線通信模塊等物聯網設備的配置，實現中低壓設備的停電信息全面感知及上報；故障研判模塊則負責停電信息接收、故障研判及圖形研判等功能，實現停電信息的統一接入、匯總及故障研判，生成疑似故障并向配網搶修模塊提供研判信息及停電信息等。

2 數據獲取

配用電數據的獲取是實現中低壓配網故障精準定位、故障研判的基礎。

本文從故障精準定位技術需求和數據的可獲得性兩個角度出發，研究基于中低壓配網拓撲關系的配網故障定位所需的各類配電設備電氣量信息數據獲取范圍。主要包括：設備臺賬信息、運行履歷數據，營銷用戶數據、生產業務數據，以及電網GIS 圖形、拓撲數據，低壓配電采集數據如TTU、故障指示器等。其中，設備信息、圖模和拓撲數據、用戶信息、圖模和拓撲數據則主要來自業務中臺，低壓配電采集數據，可通過配用電側物聯網感知裝置獲取，通過配電自動化系統、調度自動化系統獲取。

考慮配電網故障定位的高準確性，還需對采集到的數據進行處理、清洗。通過基于圖形拓撲關系的上下級多源電網感知數據綜合分析，以及基于業務邏輯算法的無效數據自動判識等方法，對中低壓故障精準定位數據池進行處理。

3 中低壓故障精準定位研判策略

通過集成各類采集數據和業務數據，依托大數據分析、圖形計算等技術，分析城市配電網故障的特征值，構建中低壓故障研判及定位的邏輯算法，實現覆蓋單戶、0.4kV 低壓線路、配變（臺區）以及中壓配電網的全層級配網故障智能診斷和綜合研判。具體算法如下：

圖1：故障定位設計架構圖

圖2：客戶報修信息故障研判

3.1 電力用戶失電研判

電力用戶失電的研判信息主要來自用戶主動報修和用戶智能電表。客戶的坐標信息、關聯表箱等信息主要來自客戶報修，支撐報修客戶的精準定位。

依據電網拓撲關系由下往上追溯到所屬配變；召測客戶電能表以及配變的運行信息，根據智能電能表以及配變運行信息判斷故障。

具體研判規則如圖2 所示。

通過借助面向用戶的停電通知模塊，第一時間將停電信息上報面向國網客服中心，避免用戶報修后的重復派單。

3.2 低壓線路失電研判

本文借助故障指示器等低壓在線監測裝置采集的數據以及上傳的失電告警信息，結合用采戶表失電信息或用戶報修信息，分析低壓線路失電的研判邏輯。將故障產生的可能分為兩種：該公共低壓分支線失電、本低壓分支線或低壓采集器失電。具體研判規則如圖3 所示。

圖3：低壓線路失電信息故障研判

圖4：配變（臺區）失電信息故障研判

3.3 臺區失電研判

借助臺區智能TTU 裝置及下屬端設備，可以采集臺區及出線線路的動態運行數據、告警數據，上傳的電壓越限、電壓不平衡、等告警事件，作為臺區失電事件研判的數據支撐，與戶表失電告警數據相互驗證，實現研究與判斷結果的合并。

研判邏輯分析主要有兩種，第一種是使用智能配變終端直接收集失電信息，從上到下分析電網拓撲；第二種是采用故障指示器、低壓在線監控或戶表失電告警，當配變故障信息未收到時，自下而上，跟蹤電源點回溯到公共配電，然后從配電為起點，從上到下進行電網拓撲分析，從而生成停電區域。

具體研判規則如圖4 所示。

3.4 配網分支線失電研判

分支線故障研判斷可以借助故障指示器的的數據采集和故障事件初步研判功能，通過以下兩種情況來實現，兩種結果可以相互驗證。

（1）使用分支線終端設備直接收集故障信息，進行自上而下的電網拓撲分析；

（2）使用配變停電告警，未接收到分支線直采數據時，從下到上跟蹤電源點到公共支線開關，然后以支線開關為起點，從上到下分析電網拓撲，從而生成停電區域。

具體研判規則如圖5 所示。

圖5：配網分支線失電信息故障研判

4 結論

本文通過對基于物聯網感知數據的中低壓故障精準定位研判策略的研究，構建全層級的配網故障定位和綜合研判體系。實現用戶報修信息與計劃停電信息、故障停電信息、臺區失電信息的綜合研判，在故障發生時，先于用戶發現故障，研判故障影響范圍，提高了配網搶修效率，縮短了搶修時間。

基于供服系統，設計了配網故障研判模塊，綜合綜合多源數據分析計劃停電、調度登記故障、疑似電網故障、臺區失電故障及用戶報修信息，建立了覆蓋客戶失電、低壓線路失電、配變失電、分支線路失電的實用化故障輔助研判體系，支撐故障主動搶修。