基于網絡拓撲狀態的配網故障定位分析預測算法

阮光宗 張鎮源 吳俊越

摘 要：基于網絡拓撲以及設備已知狀態，綜合分析多個數據源提供的停電報告或電能質量報告，可以分析預測配網中未知故障的發生，為故障搶修人員提供故障發生位置，電壓等級等故障原因數據，為客服人員提供停電影響范圍，預計恢復時間等故障恢復數據，從而減少故障發現到恢復的時間，減輕搶修人員工作強度，提高用電用戶滿意度.

關鍵詞：配網拓撲;故障分析;故障搶修

引言

隨著社會生活的飛速發展， 社會活動對電力的需求和依賴也就越大，國家對電網的建設也投入了大量的人力物力，特別的配網系統的投入，已經最大程度上保證了社會生產生活的需要，但就目前情況而言，仍然存在配網系統無法感知的信息死角，這部分設備沒有量測采集或者采集通道處于不可用狀態時，只能通過人工確認的方式獲取這部分設備的當前運行狀態，這部分設備如果發生了故障，配網系統是無法感知到這個故障發生的，這時，電網管理者不清楚故障的發生原因，只能被動的向用戶所報告的位置派出檢修人員，由檢修人員現場排查問題，在檢修人員查出問題之后，用戶才能得知預計恢復時間，如果一個故障引發了多個用戶報告，可能需要同時派出多組檢修人員到現場處理問題，無論是用戶體驗還是檢修人員的勞動強度，都對配網的快速復電帶來了巨大的壓力.

本文中提及的算法，首先收集配網自動化系統中記錄的停電事件，以及客服系統，計量系統所報告的故障信息，形成綜合停電池，基于配網自動化系統提供的網絡拓撲和設備狀態，將客服系統用戶報告與計量系統產生報告按照供電設備和停電發生時間分組，然后與已知停電事件相關聯，減少被派出的搶修人員數量，提高搶修部門的工作效率;綜合未知原因的報告，分析預測可能發生故障的設備，指導搶修人員排查故障，降低搶修人員的勞動強度;分析預測故障原因，給出預計恢復時間，提高用戶滿意度.

1.綜合停電池

綜合停電池中包含了各個系統生存的停電事件信息，質量事件信息和各種保障信息.

停電事件信息包括來自配網自動化系統感知到的設備故障引發的停電，配網自動化遙控操作引發的停電，執行計劃停電步驟引發的停電以及算法生成的新的停電事件.這些停電事件可能會引起某些設備或者用戶的停電或者質量問題，當有設備或者用戶發生了停電或者存在質量問題時，首先會分析這個報告中提及的問題是不是由于已知的停電事件引起，如果確認是這個停電事件引起的問題，這個報告會被聯系到這個停電事件上去.

質量事件一般由于設備的過載或者用戶側諧波電流，大容量單項負荷或者沖擊電流等問題引起，具體表現通常有用戶側電壓偏高，用戶從電壓偏低，用戶側電壓閃變或者用戶測電壓波動.有一些質量問題是由于已知停電事件引起，這些質量問題報告會被聯系到停電事件上去，對于不是由于停電事件引起的質量問題，算法會按照饋線進行分組，每組生成一個新的質量事件，并將質量問題報告與之關聯，然后交由檢修人員處理.

問題報告分為停電報告和質量報告， 停電報告時關于停電問題，質量報告是關于質量問題，從客服系統或者計量系統發出，如果有其他類似系統也可以產生相關內容，可以在后續的系統集成方案中進行信息整合.

2.確認事件和疑似事件

無論是停電事件還是質量事件，都存在確認事件和疑似事件2種狀態，確認事件是指配網自動化系統感知到的設備故障引發的停電事件，配網自動化遙控操作引發的停電事件，執行計劃停電步驟引發的停電事件，以及算法中生成的并且被檢修人員確認過的事件（包括停電事件和質量事件）.

疑似事件是指算法中生成的事件，并且還沒有被檢修人員確認過的事件.

3.算法流程

計算過程分為2個過程，先自上而下進行計算，分析當前已知停電會影響到哪些故障報告，再自下而上進行分析，預測未知原因的故障報告的發生原因，最后形成一個統一的計算結果

3.1.自上而下計算過程

已知停電事件，包括對故障停電、計劃停電、緊急停運等信息的綜合處理。根據上游故障位置，基于網絡拓撲和設備狀態，分析停電影響范圍，那么可以得到哪些故障報告是由于本次停電所影響，由于這個邏輯處于最頂層，所以該邏輯不需要修改已知停電事件的內容和結果，只是將故障報告與停電事件相關聯。

3.2.自下而上計算過程

通過網絡拓撲和設備狀態分析出這個故障報告涉及的用戶或者設備的供電路徑.

如果這個報告沒有合理的供電路徑，那么認為可能是一個孤立的設備，通過已確認時間的停電影響范圍進行地理坐標命中，如果這個報告的地理坐標被包含在某個停電事件影響范圍之內，這個停電報告會與這個停電事件相關聯。

如果供電路徑可用，按照時間和路徑2個維度對停電報告進行分組，相鄰時間并且相鄰供電設備的用戶報告會被分到一組，計算每組的共同供電路徑，并且計算每組報告的數量以及報告來源的權重，判斷可能發生的故障是中高壓故障還是低壓故障，如果是低壓故障，那么本組共同供電路徑的末端可能是一個低壓故障發生的位置。如果是個中高壓故障，那么還需要與同饋線上的疑似中高壓故障進行合并處理，再次計算新的共同供電路徑，供電路徑的末端可能是一個中高壓故障發生的位置。

幾個無關的故障有可能在算法中被合并到一起，檢修人員到現場勘查之后，確認故障位置不是算法確定的那個位置，確認操作之后，停電池中的記錄也會被更新，算法可以將確認的故障與無關的故障剝離開，那些與確認故障無關的停電事件會合并成一個新的疑似停電事件。

4.工作模式

可以設置不同的工作模式，在不同的工作模式下，通過調整單電源故障報告率和故障報告間隔2個參數，可以調整算法邏輯，對不同環境進行區別計算，例如風暴模式下，可能更多的高電壓等級故障，或者配網主線路故障，通過調低單電源故障報告率或者調低故障報告間隔，是更多的故障可以向電源上游合并，而普通模式下，沒有那么多的高電壓等級故障，通過調高單電源故障報告率或者調高故障報告間隔，在個別用戶發出故障報告的情況下，不會向電源上游合并，更加符合實際情況。

故障報告間隔=上次故障報告時間-本次故障報告時間

故障報告間隔大于預設值的情況下，幾個報告會合并后進行計算，反之，只會生成幾個單獨的故障。

單電源故障報告率大于預設值的情況下，故障位置可能會定位到配變的上游，反之，故障位置不會超出配變范圍。

5.相互影響的停電事件

當一個停電事件交由檢修人員處理時，上游設備可能會發生一個新的停電事件，導致下游設備維修完成后并沒有實際回復供電，對于這種情況，算法中在完工階段做了處理。

當停電池中的一個停電事件狀態修改為完工狀態時，算法根據這個停電故障設備的供電路徑，向上游設備查找，是否存在還沒有完工的確認停電事件發生。如果存在這種情況，說明報告中的問題還沒有實際解決，那么將下游停電事件中關聯的停電報告和質量報告都關聯到上游這個停電事件，修改下游停電事件的停電影響范圍和上游停電事件的停電影響范圍，完成這個流程。

6.質量報告與停電事件

某些停電事件可能會引發質量問題，但是不同原因的停電事件發生時，引發的現象也是不同的，那么根據已經確認的停電事件原因和質量報告中的現場比對，可以判斷這個質量報告的問題是否是由于上游的這個停電事件引起，如果特征匹配，那么將這個質量報告與停電事件相關聯。

7.結語

配網故障的處理遠比主網故障處理要繁瑣復雜，而且更加貼近用戶，可以快速的定位并且處理，具有極大的經濟效益和社會效益，對于電力運營單位也都在積極加強故障定位處理方面的建設。當前最為常見的做法通常為增加FTU或者增加故障指示器的硬件投資。本項目通過信息集成，基于配網自動化本身維護的電網拓撲，營銷系統、計量系統和客戶報障系統，以及現場班組的反饋信息，通過開發基于網絡拓撲狀態的配網故障定位分析預測算法，預測故障發生位置，分析故障停電范圍，判斷故障報告原因，預計故障恢復時間。在沒有追加硬件投資的情況下，成功分析出沒有采集設備的故障發生情況，經過一段時間的使用，實際使用效果達到預期要求，基于網絡拓撲狀態的配網故障定位分析預測算法被認為是可靠有效的故障定位分析預測算法

參 考 文 獻

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