基于智能感知技術的配電網故障定位與智能恢復方法研究

王思群，王 啟

（1.青島越洋工程咨詢有限公司，山東 青島 266024；2.山東新國華項目管理咨詢有限公司，山東 濟南 250014）

0 引 言

當前的能源行業中，配電網的穩定性和可靠性是保障供電安全和高效運行的關鍵。隨著技術的進步和電網的復雜性增加，傳統的故障定位方法面臨著種種挑戰，如故障檢測的不精確性和系統恢復響應的延遲等問題[1-2]。這些挑戰不僅影響電網的正常運行，還增加運維成本，不利于電力供應安全。基于此，文章提出一種基于智能感知技術的配電網故障定位與智能恢復方法研究，通過快速檢測和定位故障并及時隔離和修復，以提升電網的可靠性。

1 智能終端與故障定位通信方式研究

1.1 智能終端在故障自愈中的作用

自愈能力不僅是智能配電網作為自適應系統的主要能力，還是構建未來電力系統的核心功能。這種自愈能力包括自我預防、自我診斷及自我修復等多個方面。借助這一機制，系統能夠精確地發現潛在或已發生的問題，并迅速采用合適的技術和策略進行響應和修復，從而最大限度地提高電網的效率和對異常事件的快速響應能力。此外，這種高度整合的智能化管理機制大幅提高電網的運行效率和在面對多樣化緊急情況時的適應能力[3]。

1.2 智能終端與故障定位的通信方式

分布式饋線自動化（Feeder Automation，FA）可分為速動型分布式FA 和緩動型分布式FA。《配電自動化智能遠程終端單元技術規范》（GB/T 35732—2017）指定信息交互和故障處理時間，如表1 所示。

表1 分布式FA 的技術要求 單位：ms

2 基于智能感知技術的配電網故障定位與智能恢復方法研究

為提升分布式電源的效益并保證配電網的穩定性，開發并執行整合分布式發電（Distributed Generation，DG）的智能配電網自愈策略十分重要。這些策略必須深入洞察分布式電源接入時的動態變化，并靈活適應配電網的即時變動。通過采用預測技術、實時數據分析以及自動化控制系統來提升配電網的效能，確保在分布式電源并入的情況下，即使遭遇極端事件或意外情況，配電網也能維持其穩定性和供電效率。智能分布式饋線自動控制線路如圖1 所示，聯絡開關LB和斷路器CB均被準確標出。在正常運行模式下，分段開關處于斷開狀態[4]。在這種配置下，智能配電網終端單元（Smart Terminal Unit，STU）具備捕獲和處理故障電流的能力，且可以與開關設備進行通信。智能終端可以精確地操控其所連接的開關，從而實施故障檢測、故障定位、故障隔離以及恢復供電等操作。

圖1 智能分布式饋線自動控制線路

2.1 故障檢測

在配電系統發生故障，特別是圖1 中的點F處出現問題時，線路上安裝的智能傳感器STUC會迅速偵測到不正常的電流流動。這一偵測機制促使STU1迅速響應，捕捉異常電流，并立即對這一異常情況進行編碼，標記為“1”。該過程完成后，STU1不會停滯，會將捕獲到的信息迅速、準確地傳遞給下一個智能終端STU2。在接收到STU1傳來的故障信號后，STU2則承擔起進一步的診斷任務。

2.2 故障定位

若檢測到進線開關已處于斷開狀態，智能終端會利用這一關鍵信息，結合開關的狀態和流經各節點的電流數據，分析判定故障位置。通過這些數據分析，智能終端得出結論，故障確實發生在節點1 與節點2之間的線路。這個判斷過程不僅是基于進線開關的狀態，還可能結合其他傳感器的反饋信息，如電壓下降、電流突增等異變信號，從而提升故障定位的準確性。在智能終端確定故障的精確位置后，智能配電網中的自動化系統會迅速進入故障隔離階段。

2.3 故障隔離與恢復

一旦智能終端完成故障檢測與定位操作，將依據預設的應急計劃激活故障隔離程序，確保配電網絡在面臨突發故障時能夠迅速且高效地恢復正常運行，從而確保電力系統的安全、穩定運行[5]。智能終端會指導維修團隊檢查出現問題的設備，并根據實際情況采取相應的措施。在某些情況下，如果系統設計允許，故障隔離后智能終端可以啟用備用系統，為受影響區域臨時供電，確保電力供應的連續性。在維修或更換故障設備時，智能終端會實時監控整個電網的運作狀態，調整配電策略，優化負荷分配，減少故障對用戶的影響。根據故障位置的信息，配電網的控制系統會計算出一條最優的供電路徑，以便在不影響其他用戶正常用電的前提下，通過操作其他分支線路上的開關，有效隔離故障線路與健康線路。這種敏捷的響應能力不僅能夠縮小故障影響范圍，而且能夠提升電網的可靠性。這些操作都高度自動化執行，確保配電網絡在面臨突發故障時能夠迅速、高效地恢復正常運行。檢測流程如圖2 所示。

圖2 檢測流程

建立斷路器處STUC的模型如圖3 所示。該模塊的作用是控制此處斷路器的開合，同時接收來自聯絡開關的信號。

圖3 斷路器處STUC 模型

3 結 論

隨著科技的不斷演進，智能感知技術的發展在提升配電網絡故障診斷與修復方面的應用前景日益廣泛。這種技術能夠實現快速且精確的故障探測功能，進而加速故障的精確定位，并優化修復流程。這不僅大幅增強電力系統處理緊急情況的能力，也極大地改善電網服務的整體質量。在目前的電力行業背景下，智能感知技術已成為增強配電網故障檢測與恢復能力的關鍵，并逐步轉變為電力系統領域科研和技術進步的熱點。這項技術的深入應用遠遠超越傳統的故障檢測和快速響應范疇。因此，進一步研究并推廣智能感知技術在電力系統中的應用，對于推動能源行業向智能化、數字化以及綠色化轉型具有十分重要的戰略意義。