物聯網技術在配電網在線故障定位中的運用

王浩 劉晨陽

（1.吉林省吉林市吉林供電公司，吉林 白山 132002；2.吉林省吉林市吉林供電公司，吉林 白山 132002）

引言

隨著中國社會經濟的快速發展以及人們生活水平的提高，電能的相關需求也在不斷的增加，人們對于電能的質量和供電的可靠性都提出了更高的要求。傳統的配電網絡已經無法滿足人們對于電能的需求，高度自動化的智能配電網是其發展的方向，人們也越來越關注故障定位、隔離、搶修等與配電網密切相關的工作。對于配電網中的故障進行定位，就是當配電網中出現一定的故障時，比如出現短路、斷路等故障情況時，利用基于物聯網相關技術的智能系統或者是其他裝置，對故障點進行快速的判斷、確定，而故障定位也是配電網實現自動化過程中的核心技術。

在我國一般發生的配電網故障形式是單相接地故障，當配電網中發生單相接地故障時，故障定位的方法可以分為主動式和被動式兩種方式；在配電網中發生故障，當故障是非單相接地故障時，一般可以使用直接法和間接法進行故障定位。本文在配電網的故障定位研究中，采用了比較先進的物聯網技術，提出了一種對配電網故障進行定位的方法，該方法基于物聯網和無線傳感器網絡。通過利用聚類分析這種方法，比較各個測量裝置的故障指標，測量裝置的類型可以分為故障類和非故障類，再與實際拓撲結構進行對比就可以確定相應的故障點。

一、物聯網技術與配電網故障定位相關分析

物聯網技術是一種融合了多種先進技術的技術，其基于視頻識別技術、無線電傳感技術和定位技術。通過應用物聯網技術，配電網的相關工作能夠實現自動化，并提高工作的可靠性。通信技術在當代社會得到不斷的發展，物聯網技術融合了無線通信和數字信息等技術，其就相當于一個綜合性的網絡，在人們的日常生活中得到了普遍的應用。隨著智能電網的不斷發展，將物聯網技術應用在配電網中，能夠實時監控配電網的運行狀態，也能夠管理配電網的負荷以及對線損進行分析，這對智能電網而言有助于實現高效一體化管理。實現配電網故障的定位，對智能電網來說是其一個關鍵技術，配電線路一般都具有復雜的結構和較多的分支，這導致對配電網中的故障難以實現精確的定位。在物聯網技術中，無線傳感器網絡具有監測、采集以及傳感信息的功能，是物聯網技術的核心，其能夠實現實時監測配電網運行的狀態，物聯網技術在配電網中應用，對于實現配電網在線故障定位具有重要的作用。

傳統的配電網故障定位方法與應用物聯網技術的故障定位方法進行比較，應用物聯網技術的故障定位方法具有很多的優點。其中使用物聯網技術，能夠準確確定配電網中故障的地點，使定位距離更加準確，其能夠擴大故障地點的地位距離，并減小故障監測的盲區范圍；應用物聯網技術的定位設備，與傳統故障定位系統相比較，其具有更高的性價比；采用物聯網技術的故障定位方法，能夠更加適應復雜的環境；該故障定位方法還具有數據信息需求量小，以及方法簡單的特點，能夠有效克服故障數據采集不同步產生的影響。

二、配電網故障定位中的聚類定位算法

聚類在生活中是一種常用的數據分析工具，其能夠集合物理或抽象的對象，并進行相應的轉化，成為多個類或簇的過程。在目前的情況下，常用到的聚類方法有劃分法、層次法和基于模型的方法等。在聚類方法中，聚類作用產生的類是對象的集合，同類中的對象具有一定的相似性，而與其他類中的對象存在一定的差異性。從數學領域來講，聚類可以描述為研究的樣本集合為E，C是E的一個非空子集，并且滿足：C?E且C≠ ?。

一般在配電網中發生的故障，其形式大多為單相接地故障，當發生單相接地故障時，通過相應的故障穩態信息，可以進行多次連續選線，再經過綜合的判斷，保證選線的準確性。但故障穩態信息一般容易受到影響，比如中性點接地方式和其他因素的影響，這在一定程度上會降低選線的準確性。因此通過利用多個測點的故障的穩態信息進行故障定位是一種比較有效的方法。

對配電網進行故障定位使用聚類分析的方法，就是在饋線的每一條支路上，通過安裝傳感測量裝置，打造出配電網的廣域測量系統。配電網中在發生單相接地故障時，測量裝置就能夠通過相應的作用向后臺發送啟動信號，各個測量裝置故障前后的電壓電流信號就會被后臺所接收，通過使用聚類分析對這些數據信息進行處理，再與實際的電網的拓撲結構進行相應的比較，就能夠準確地定位出配電網的故障所在。

使用聚類分析而建立的故障定位模型有兩個比較重要的步驟。一是提取故障指標，當發生單相接地故障時，想要有效的實現配電網故障的定位，對不同的接地方式，就需要建立相應的指標體系，其指標體系與故障的特征量具有對應的關系。二是聚類算法的應用，該算法對聚類分析方法是否能夠實現具有決定性作用，也是進行相關聚類研究的核心，在本文的研究中選用的就是FCM算法進行相應的聚類分析。

三、總結

對于配電網中的故障定位問題，傳統的故障定位方法已經不能夠滿足當前電網運行的需求，隨著無線通信技術以及互聯網信息技術的發展，將物聯網技術應用于配電網中故障定位上，能夠對配電網中的故障進行快速、準確地定位。本文將物聯網技術應用于配電網的故障定位中，這是一種基于物聯網和無線傳感器網絡的配電網故障定位方法。通過利用聚類分析的方法對各個測量裝置的故障指標進行比較，實現對配電網中故障點的準確定位，從而能夠保證電網的高效運行。