基于故障定位的10?kV配電網運維管理工作探究

陳少鋒

[摘? ? 要]隨著用戶用電需求的不斷提升，如何實現10 kV配電網故障快速定位及處理，減少故障停電時間已成為配電網運維管理的重

中之重。本研究從GIS技術出發，分析基于故障定位的10 kV配電網運維管理系統設計要點及系統框架。在某項目數據基礎上，深入挖掘GIS故障定位系統在10 kV配電網運維管理中的運行模式及經濟效益，望在一定程度上推動智能配電網建設和發展。

[關鍵詞]10 kV配電網;故障定位;系統設計;應用效益

[中圖分類號]TM732 [文獻標志碼]A [文章編號]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（Geographic Information System）可以對空間數據集中采集、分析和處理，實現準確地理定位。在10 kV配電網運行過程中，受安裝環境、地理位置等影響，很難實現配電網故障點的人工定位。而基于GIS的故障定位系統可以快速檢測故障信號并將其傳輸到系統中，準確、可靠地顯示故障信息，大幅縮短了故障點排查時間，減少了不必要的資金和資源投入，應用效益非常顯著。

1 基于故障定位的10 kV配電網管理系統設計

1.1 設計要點

為進一步提升10 kV配電網運維管理的安全性、經濟性和有效性，在故障定位過程中應利用GIS技術和故障檢測技術形成智能化故障定位系統，實現地理信息、定位數據及監測結果高效化分析和可視化展示。

（1）全面化采集。采集、存儲和維護日常地理位置數據，采用不同渠道對位置信息進行校對;進行完整線路編號及處理，將10 kV配電網中的設備、線路錄入系統，使其能夠被正常查詢、維護等。

（2）智能化處理。對系統中的異常數據進行分析，進行故障預警;出現故障問題后快速定位，確定最優停電方案、供電電源、供電區域、倒閘操作、掛牌操作及最佳巡檢路徑等。

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

1.2 系統框架

基于GIS故障定位的10 kV配電網運維管理系統構建時從GIS中心、處理單元和信息終端三部分，由GIS故障檢測裝置采集各節點檢測信號，將其傳輸到系統，實現故障點的定位;同時WEB服務器、圖形工作站、Oracle數據庫實現故障顯示和決策輔助，形成完整的C/S+B/S混合架構。如圖1所示。

（1）前端采集單元。與10 kV配電網現場設備、線路等連接，對容易出現故障的區域進行實時監測和數據采集，通過集中抄表、自動監測、SCADA等形成配電網數據包，為故障定位提供可靠數據來源。

（2）數據處理單元。依照10 kV配電網運行中的各項數據形成構建相應的數據庫分類，分別存儲對應數據內容，為10 kV配電網GIS故障快速定位工作的開展提供有效數據支撐。

（3）運維管理單元。該單元主要是對GIS服務模塊的拓展，通過可視化顯示、數據分析、運行管理、用戶管理、輔助決策等對配電網整體運行狀況進行調控，保證故障發生后能夠第一時間生成可視化定位信息，為現場搶修提供簡單有效的決策依據，其具體功能見表1。

2 故障定位在10 kV配電網運維管理工作中的應用

本次研究過程中主要以廣東省某農村10 kV配電網運維管理工作為例，對基于GIS故障定位系統的應用效益進行研究，關鍵內容如下。

2.1 項目概況

廣東省某農村10 kV配電網于2006年建成并投入使用，負責區域內1 182戶居民用電。由于運行環境較為復雜，投入使用年限較長，該10 kV配電網老化現象嚴重，設備線路故障頻發，嚴重影響了居民用電的安全性、可靠性和穩定性。

調查數據顯示：僅2018年廣東省某農村10 kV配電網就出現設備故障549起，其中嚴重配電事故8起，平均故障停電時間達到1.42h，配電網可靠性指標遠低于國家規定標準。

2.2 運行模式

為解決上述問題，從2019年起該配電網開始對故障定位方法進行調整，對傳統分段分層模式進行優化，依照智能化裝置和GIS技術實施配電網設備線路的整體監測，從地理信息定位、設備狀態檢查、線路運行檢測等出發，全面分析10 kV配網的運行狀態，為新時期配電網安全、穩定運行奠定了堅實的基礎。具體見圖2。

（1）數據采集層。將GIS故障檢測裝置安裝在指定位置，由檢測裝置實現配電出口、分支線路入口、架空線與電纜連接處等電力數據和狀態數據的顯示。節點檢測過程中通過故障指示器將異常線路數據或狀態數據傳輸到上級信息傳輸終端中。該過程中GIS故障定位系統同時采集地理數據、配電編號等，打包后集中傳輸到終端。

（2）數據傳輸層。基于GIS故障定位的10 kV配電網運維管理系統中依照功能服務拓展需求、數據庫拓展需求分別設置對應接口。如數據庫存儲過程中配置數據交互軟件，借助通信協議將采集到的數據轉化為約定的協議數據，將該數據借助網卡向另一端數據存儲服務器發送信息，從而將地理位置數據和設備線路數據整合，確保其能夠完整地顯示在10 kV配電網GIS故障快速定位系統中;外部數據傳輸中安裝客戶端軟件，將常用的數據轉變為ASCII碼格式、DXF格式、XML格式等，將其導出，為10 kV配電網GIS故障快速定位提供歷史數據參考。

（3）數據處理層。采用樹型結構快速確定10 kV配電網的網架結構，以地理數據、狀態數據等為基礎快速分析故障情況。尤其是在數據存儲和數據計算過程中，調度信息可根據實際情況合理調用負控數據庫中的關鍵信息，地理信息數據應選用SDX+數據庫管理軟件進行數據分析和存儲，而其他數據則可使用Spatial系列軟件進行數據分析和存儲。

（4）決策處理層。基于GIS故障定位的10 kV配電網運維管理系統采集到異常數據后可直接通過圖像、聲音等形式進行報警，并配合饋線終端（FTU）及集中監控系統（SCADA）快速進行故障點隔離，最大限度減少廣東省某農村10 kV配電網故障斷電時間。

2.3 效益評估

廣東省某農村10 kV配電網在運用GIS故障快速定位系統后通過專門軟件將數據整合，全部借助可視化圖像進行展示，對區域的設備、線路等狀況進行分析，從根本上提升了10 kV配電網運維管理成效。在2020年全年，該地區10 kV配電網嚴重配電事故發生率降低為0，共出現428次異常報警，有效隔離故障點377

次，平均故障停電時間降低到0.28 h。基于GIS故障定位的10 kV配電網可靠性指標由96.4%提升到99.8%，配電可靠性、安全性和穩定性得到明顯改善。

除此之外，該系統還有效減少了10 kV配電網的運維管理成本投入。在基于GIS故障定位的10 kV配電網運維管理過程中，區域發生故障后系統中會直接報警，產生故障定位信息，顯示故障點的信息，人員可以從顯示的各項信息出發，對故障點進行定位，減少了現場巡檢的人工成本投入，經濟效益非常顯著。

3 結語

基于故障定位的10 kV配電網運維管理工作開展時應在實際需求下做好相應的功能細化和功能調整，做好圖形編輯系統、網絡分析系統、設備管理系統和故障檢測處理的設計，確保在GIS故障定位系統基礎上實現有效報警、準確定位、快速處理，從根本上降低線路故障、設備故障等對10 kV配電網安全效益和經濟效益的影響，全面推動我國10 kV智能電網建設和發展進程。

參考文獻

[1] 崔毅，汪鵬君，王晶晶，等.基于狀態評估的配網巡檢與故障定位[J].電氣自動化，2021，43（01）：31-33，115.

[2] 陳冠宇.配電終端自診斷方法研究[J].電子世界，2020（12）：86-87.

[3] 張莉莉，單大鵬.配電網故障搶修可視化智能決策系統研究[J].信息技術，2019（3）：121-124.

[4] 肖勇，陸文升，曾友林，等.基于GIS技術的電網故障定位系統的研究[J].科技經濟導刊，2019，27（3）：89.

[5] 陳根永，陳永華，賈俊潔，等.基于GIS平臺的配電網故障診斷算法[J].電力自動化設備，2011，31（3）：71-75.