基于故障定位的10?kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理工作探究

陳少鋒

[摘? ? 要]隨著用戶用電需求的不斷提升，如何實(shí)現(xiàn)10 kV配電網(wǎng)故障快速定位及處理，減少故障停電時(shí)間已成為配電網(wǎng)運(yùn)維管理的重

中之重。本研究從GIS技術(shù)出發(fā)，分析基于故障定位的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及系統(tǒng)框架。在某項(xiàng)目數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，深入挖掘GIS故障定位系統(tǒng)在10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理中的運(yùn)行模式及經(jīng)濟(jì)效益，望在一定程度上推動(dòng)智能配電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]10 kV配電網(wǎng);故障定位;系統(tǒng)設(shè)計(jì);應(yīng)用效益

[中圖分類號(hào)]TM732 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）05–0–02

Research on Operation and Maintenance Management of

10 kV Distribution Network Based on Fault Location

Chen Shao-feng

[Abstract]With the increasing demand for electricity， how to realize the rapid fault location and treatment of 10 kV distribution network and reduce the outage time has become the top priority of distribution network operation and maintenance management. Starting from GIS technology， this paper analyzes the design points and system framework of 10 kV distribution network operation and maintenance management system based on fault location. Based on the data of a certain project， the operation mode and economic benefits of GIS fault location system in the operation and maintenance management of 10 kV distribution network are deeply explored， hoping to promote the construction and development of intelligent distribution network to a certain extent.

[Keywords]10 kV distribution network;fault location; system design; application benefit

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）可以對(duì)空間數(shù)據(jù)集中采集、分析和處理，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地理定位。在10 kV配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，受安裝環(huán)境、地理位置等影響，很難實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障點(diǎn)的人工定位。而基于GIS的故障定位系統(tǒng)可以快速檢測(cè)故障信號(hào)并將其傳輸?shù)较到y(tǒng)中，準(zhǔn)確、可靠地顯示故障信息，大幅縮短了故障點(diǎn)排查時(shí)間，減少了不必要的資金和資源投入，應(yīng)用效益非常顯著。

1 基于故障定位的10 kV配電網(wǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為進(jìn)一步提升10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理的安全性、經(jīng)濟(jì)性和有效性，在故障定位過程中應(yīng)利用GIS技術(shù)和故障檢測(cè)技術(shù)形成智能化故障定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地理信息、定位數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)結(jié)果高效化分析和可視化展示。

（1）全面化采集。采集、存儲(chǔ)和維護(hù)日常地理位置數(shù)據(jù)，采用不同渠道對(duì)位置信息進(jìn)行校對(duì);進(jìn)行完整線路編號(hào)及處理，將10 kV配電網(wǎng)中的設(shè)備、線路錄入系統(tǒng)，使其能夠被正常查詢、維護(hù)等。

（2）智能化處理。對(duì)系統(tǒng)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)行故障預(yù)警;出現(xiàn)故障問題后快速定位，確定最優(yōu)停電方案、供電電源、供電區(qū)域、倒閘操作、掛牌操作及最佳巡檢路徑等。

（3）可視化顯示。將設(shè)備、線路、地理位置、運(yùn)行狀態(tài)等信息以可視化圖形或文字形式顯示在界面中;故障檢測(cè)及定位后，以圖像或聲光報(bào)警等形式顯示在可視化界面中，保證運(yùn)維管理工作有效開展。

1.2 系統(tǒng)框架

基于GIS故障定位的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)從GIS中心、處理單元和信息終端三部分，由GIS故障檢測(cè)裝置采集各節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)，將其傳輸?shù)较到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的定位;同時(shí)WEB服務(wù)器、圖形工作站、Oracle數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)故障顯示和決策輔助，形成完整的C/S+B/S混合架構(gòu)。如圖1所示。

（1）前端采集單元。與10 kV配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、線路等連接，對(duì)容易出現(xiàn)故障的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，通過集中抄表、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、SCADA等形成配電網(wǎng)數(shù)據(jù)包，為故障定位提供可靠數(shù)據(jù)來源。

（2）數(shù)據(jù)處理單元。依照10 kV配電網(wǎng)運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)形成構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫分類，分別存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)內(nèi)容，為10 kV配電網(wǎng)GIS故障快速定位工作的開展提供有效數(shù)據(jù)支撐。

（3）運(yùn)維管理單元。該單元主要是對(duì)GIS服務(wù)模塊的拓展，通過可視化顯示、數(shù)據(jù)分析、運(yùn)行管理、用戶管理、輔助決策等對(duì)配電網(wǎng)整體運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)控，保證故障發(fā)生后能夠第一時(shí)間生成可視化定位信息，為現(xiàn)場(chǎng)搶修提供簡(jiǎn)單有效的決策依據(jù)，其具體功能見表1。

2 故障定位在10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理工作中的應(yīng)用

本次研究過程中主要以廣東省某農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理工作為例，對(duì)基于GIS故障定位系統(tǒng)的應(yīng)用效益進(jìn)行研究，關(guān)鍵內(nèi)容如下。

2.1 項(xiàng)目概況

廣東省某農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)于2006年建成并投入使用，負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)1 182戶居民用電。由于運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，投入使用年限較長(zhǎng)，該10 kV配電網(wǎng)老化現(xiàn)象嚴(yán)重，設(shè)備線路故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了居民用電的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：僅2018年廣東省某農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)就出現(xiàn)設(shè)備故障549起，其中嚴(yán)重配電事故8起，平均故障停電時(shí)間達(dá)到1.42h，配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)遠(yuǎn)低于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 運(yùn)行模式

為解決上述問題，從2019年起該配電網(wǎng)開始對(duì)故障定位方法進(jìn)行調(diào)整，對(duì)傳統(tǒng)分段分層模式進(jìn)行優(yōu)化，依照智能化裝置和GIS技術(shù)實(shí)施配電網(wǎng)設(shè)備線路的整體監(jiān)測(cè)，從地理信息定位、設(shè)備狀態(tài)檢查、線路運(yùn)行檢測(cè)等出發(fā)，全面分析10 kV配網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，為新時(shí)期配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體見圖2。

（1）數(shù)據(jù)采集層。將GIS故障檢測(cè)裝置安裝在指定位置，由檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)配電出口、分支線路入口、架空線與電纜連接處等電力數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)的顯示。節(jié)點(diǎn)檢測(cè)過程中通過故障指示器將異常線路數(shù)據(jù)或狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞?jí)信息傳輸終端中。該過程中GIS故障定位系統(tǒng)同時(shí)采集地理數(shù)據(jù)、配電編號(hào)等，打包后集中傳輸?shù)浇K端。

（2）數(shù)據(jù)傳輸層?；贕IS故障定位的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)中依照功能服務(wù)拓展需求、數(shù)據(jù)庫拓展需求分別設(shè)置對(duì)應(yīng)接口。如數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)過程中配置數(shù)據(jù)交互軟件，借助通信協(xié)議將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為約定的協(xié)議數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)借助網(wǎng)卡向另一端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器發(fā)送信息，從而將地理位置數(shù)據(jù)和設(shè)備線路數(shù)據(jù)整合，確保其能夠完整地顯示在10 kV配電網(wǎng)GIS故障快速定位系統(tǒng)中;外部數(shù)據(jù)傳輸中安裝客戶端軟件，將常用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)锳SCII碼格式、DXF格式、XML格式等，將其導(dǎo)出，為10 kV配電網(wǎng)GIS故障快速定位提供歷史數(shù)據(jù)參考。

（3）數(shù)據(jù)處理層。采用樹型結(jié)構(gòu)快速確定10 kV配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以地理數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)快速分析故障情況。尤其是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)計(jì)算過程中，調(diào)度信息可根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)用負(fù)控?cái)?shù)據(jù)庫中的關(guān)鍵信息，地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)選用SDX+數(shù)據(jù)庫管理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)，而其他數(shù)據(jù)則可使用Spatial系列軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)。

（4）決策處理層。基于GIS故障定位的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)采集到異常數(shù)據(jù)后可直接通過圖像、聲音等形式進(jìn)行報(bào)警，并配合饋線終端（FTU）及集中監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）快速進(jìn)行故障點(diǎn)隔離，最大限度減少廣東省某農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)故障斷電時(shí)間。

2.3 效益評(píng)估

廣東省某農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)在運(yùn)用GIS故障快速定位系統(tǒng)后通過專門軟件將數(shù)據(jù)整合，全部借助可視化圖像進(jìn)行展示，對(duì)區(qū)域的設(shè)備、線路等狀況進(jìn)行分析，從根本上提升了10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理成效。在2020年全年，該地區(qū)10 kV配電網(wǎng)嚴(yán)重配電事故發(fā)生率降低為0，共出現(xiàn)428次異常報(bào)警，有效隔離故障點(diǎn)377

次，平均故障停電時(shí)間降低到0.28 h?；贕IS故障定位的10 kV配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)由96.4%提升到99.8%，配電可靠性、安全性和穩(wěn)定性得到明顯改善。

除此之外，該系統(tǒng)還有效減少了10 kV配電網(wǎng)的運(yùn)維管理成本投入。在基于GIS故障定位的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理過程中，區(qū)域發(fā)生故障后系統(tǒng)中會(huì)直接報(bào)警，產(chǎn)生故障定位信息，顯示故障點(diǎn)的信息，人員可以從顯示的各項(xiàng)信息出發(fā)，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，減少了現(xiàn)場(chǎng)巡檢的人工成本投入，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

3 結(jié)語

基于故障定位的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)維管理工作開展時(shí)應(yīng)在實(shí)際需求下做好相應(yīng)的功能細(xì)化和功能調(diào)整，做好圖形編輯系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)和故障檢測(cè)處理的設(shè)計(jì)，確保在GIS故障定位系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警、準(zhǔn)確定位、快速處理，從根本上降低線路故障、設(shè)備故障等對(duì)10 kV配電網(wǎng)安全效益和經(jīng)濟(jì)效益的影響，全面推動(dòng)我國10 kV智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程。

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