配電網故障風險預警系統開發與應用

樸永鑫 高金玉 劉帥 高子宸

摘要：配電網工作環境復雜度較高，影響配電網工作狀態的因素來源有很多，潛在風險因素不同忽視。本文分析了一種故障風險預警系統，面向配電網風險監控過程。首先分析了故障風險預警系統開發目的和結構設計方案，隨后總結應用效果。

關鍵詞：配電網;故障風險;預警系統

一、系統開發過程

1.系統開發目的。

開發配電網故障風險預警系統的作用在于加強配電網監測力度，配電網線路工作在復雜環境中，發生絕緣子劣化、異常放電等現象的概率較高，也容易導致短路故障或者遭受外力破壞影響。開發風險預警系統，主要目的包括快速定位并處理接地短路故障、檢測外力破壞現象并發出警報、監測配電網線路絕緣子狀態等，應用價值顯著。

2.系統結構設計

（1）系統總體結構。配電網故障風險預警系統的核心在于前臺系統與后臺系統之間的交互過程，該交互過程在無線網絡環境中進行。故障風險預警前臺系統承擔現場監測、獲取監測數據并返回的職責，在監測到接地短路、外力破壞故障信息的前提下，通過無線網絡環境回傳到故障風險預警后臺系統。后臺系統根據回傳的故障信息，進行數據解析處理任務;完成數據分析任務后，將隱患信息分析結果反饋到監控中心屏幕中。

（2）系統前端設計。組成系統前端的基本單元是采集終端，設置采集終端數量時結合配電網故障監測實際情況，可以只布局一個采集終端，也可以布局多個終端，具體視情況而定。例如在一種故障風險預警系統方案中，布置了雷電流測頭、雷電流監測模塊、斷路器高壓監測模塊、漏電流監測模塊、雷電壓測頭以及鐵路雷擊監測單元，充分考慮到影響配電網狀態的各種因素。在每個監測模塊或者測頭附近設置采集終端，負責接收模塊、測頭監測的數據信息，這些數據綜合反映配電網工作狀態和環境狀況。數據采集過程需要借助網絡環境，該過程可以在有線或者無線網絡環境中完成。為保證監測數據傳輸質量，利用無線網絡環境傳輸數據時，盡量控制數據傳輸的距離，避免影響數據傳輸質量;長距離數據傳輸可以借助RS485有線網絡。系統前端監測的數據信息到達后臺系統前，需要經過無線網關和移動網絡環境，數據信息從采集終端到無線網關的過程依托Lora網絡。后臺系統與無線網關之間也應當建立網絡通訊關系，例如通過4G移動網絡實現終端數據傳輸到后臺系統的效果。

（3）系統后端設計。故障風險預警系統后臺主要承擔數據處理、分發數據處理結果、觀察配電網現場監控情況等任務。在系統后端設計了物聯網云端，借助物聯網環境處理前端傳輸的數據信息。配電網故障監測信息處理完畢后，監測人員通過監控客戶端可以獲取到監測信息處理結果;監控客戶端可以是PC設施，也可以是移動端設施;無論采用任何設施，都必須要保證設施處于聯網狀態，確保與系統后臺云端的互聯關系。在設計系統后臺的過程中需要考慮到IP地址的分配問題，遠程數據采集設施IP處于非固定狀態，通過自動分配獲取;通過客戶端獲取監控數據時，需要發揮服務器的中轉作用。

在配電網故障監控體系中還需要關注到監控點的狀況，由于配電網監控范圍較大，在配電網監控現場布局很多監控點，保證配電網故障監測的可靠性;通過平臺掌握現場監控點的環境狀態，避免出現監控點失靈的現象。根據監控體系反饋的信息定位其中的異常信息，判斷現場配電網線路可能出現的異常狀態，為制定應急處理方案節省時間，也為配電網線路的穩定運行添加安全鎖。

在系統后端布局了電力信息云，這是處理前端傳遞監測信息的關鍵。通過對現場配電網線路的調研，為故障風險預警系統的開發制定統一接口標準，在布局網關的前提下實現現場監測數據的傳輸效果。對配電網線路的監測可以在帶電和停電兩種狀態下進行，電力信息云中整合了知識庫模型，為分析兩種狀態下反饋的監測數據、深入診斷配電網線路故障提供了有效依據。因此電力信息云的布局，實現故障預警、專家診斷以及決策過程的整合效應;對線路狀態的判斷包括狀態預判和故障判斷兩種類型，如果遇到相對復雜或者生疏的配電網線路故障，可以調用專家診斷過程，結合知識庫資源提供診斷結果，作為現場檢修人員開展運行維護工作的依據。系統電力信息云結構如圖所示。

二、系統應用效果

1.提升故障監測全面性。利用故障風險預警系統，實現對配電網全部狀態量信息的匯總效果，為數據分析處理帶來很多方便。將智能化思想與故障處理過程相結合，故障處理過程更加便捷，有助于智能化決策工作的開展，對原有故障判斷方式進行優化升級，配電網線路故障診斷質量更勝一籌。

2.體現實時監測理念。故障風險預警系統上報的監測數據能夠反映配電網線路的實時狀態，保證工作人員通過監控中心獲取數據的時效性。而且上報的數據信息同時兼顧及時和全面性要求，例如在處理配電網雷擊故障的場景中，通過監控中心就可以掌握配電網線路遭受雷擊的狀態和具體信息，快速定位發生配電網雷擊故障位置;結合故障風險預警系統就可以分析實時監測數據，為掌握配電網線路狀態提供有效依據，也為快速消除配電網線路故障奠定堅實基礎。

結束語：故障風險預警系統的開發，為監控配電網狀態、及時處理配電網線路故障提供了快捷手段。在配電網狀態監控過程中積極應用本系統，為配電網監測帶來更多先進因素，配電網監測和故障處理工作更加從容。

參考文獻

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