基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓配網(wǎng)故障智能診斷

段 勵，謝喬富，陳 武，尹定座，楊俊云，王疆斌

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 曲靖供電局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

在配網(wǎng)改革持續(xù)推進(jìn)的背景下，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)展開故障智能診斷，能夠迅速完成配網(wǎng)故障處理作業(yè)，為提高配網(wǎng)運(yùn)行效率提供保障。從我國現(xiàn)有的配電主站來看，線路開關(guān)遠(yuǎn)程控制功能已基本實(shí)現(xiàn)，依托故障指揮平臺管理調(diào)控低壓配網(wǎng)故障問題，能快速定位并分析故障，有利于提高故障檢修效率，保證配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。基于此，深入研究基于大數(shù)據(jù)的低壓配網(wǎng)智能診斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 低壓配網(wǎng)常見故障分析

1.1 速斷故障

速斷故障主要由兩相或三相短路造成，常在配網(wǎng)線路上端出現(xiàn)[1]。線路充油設(shè)備（油斷路器、變壓器或電力電容器等）出現(xiàn)短路或噴油、雨季雷電或暴風(fēng)雨的影響以及導(dǎo)線被樹木砸中等自然災(zāi)害或人為因素都會引起速斷故障。

1.2 過流故障

過流故障由兩相短路、三相短路或配網(wǎng)線路中電流超出線路保護(hù)閾值造成，常在配網(wǎng)線路下端出現(xiàn)，會對電力系統(tǒng)中線路設(shè)備和相關(guān)人員造成嚴(yán)重威脅[2]。一旦出現(xiàn)過流故障，配網(wǎng)線路中的阻抗就會大幅降低，導(dǎo)致配網(wǎng)線路中短路電流遠(yuǎn)大于正常情況下的運(yùn)行電流。過流故障出現(xiàn)的原因與速斷故障大致相同，其故障范圍較小且故障原因較為清晰，查找起來比較容易。

1.3 單相接地故障

配網(wǎng)線路中任意節(jié)點(diǎn)都有可能出現(xiàn)單相接地故障。當(dāng)配網(wǎng)線路設(shè)備出現(xiàn)故障后，該故障點(diǎn)的電壓相對于地面而言會迅速降低至0，非故障相電壓會迅速上升，此時該相會出現(xiàn)帶負(fù)電壓的帶電荷[3]。如果線路處于負(fù)電壓運(yùn)行狀態(tài)的時間較長，則配電設(shè)備極易出現(xiàn)受損的情況，甚至造成火災(zāi)事故。在單相接地故障查找中，一般都是結(jié)合絕緣搖表逐一排查各段線路。

2 低壓配網(wǎng)故障診斷中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用價值

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)海量電力數(shù)據(jù)的智能處理，尋找出隱藏在歷史數(shù)據(jù)中的內(nèi)在規(guī)律并預(yù)測未知故障事件，圍繞故障與其影響因素深度挖掘，同時結(jié)合大數(shù)據(jù)相關(guān)模型預(yù)測配網(wǎng)設(shè)備故障。在預(yù)測分析饋線和設(shè)備故障的基礎(chǔ)上，精細(xì)化管控饋線及設(shè)備巡檢工作，合理指導(dǎo)饋線及設(shè)備運(yùn)行檢修工作[4]。此外，低壓配網(wǎng)故障診斷中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用有利于提升電網(wǎng)設(shè)備及線路的供電可靠性，大幅減少人力與物力資源消耗，智能統(tǒng)籌管理配網(wǎng)故障維修設(shè)備，促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行精細(xì)化管控水平的提高。

3 基于大數(shù)據(jù)的配網(wǎng)中低壓故障智能診斷

計量自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)以及集中調(diào)度自動化及營銷系統(tǒng)等多源信息通過整合后形成數(shù)據(jù)中心，為低壓配網(wǎng)故障智能診斷的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，其主要包含了自動化系統(tǒng)告警職能診斷、低壓報障反推中壓故障以及配變終端失電告警倒推開關(guān)跳閘等功能[5]。基于大數(shù)據(jù)的配網(wǎng)中低壓故障智能診斷架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于大數(shù)據(jù)的低壓配網(wǎng)故障智能診斷架構(gòu)圖

3.1 自動化系統(tǒng)故障告警處理和起單

面向調(diào)度與配電自動化三區(qū)事件數(shù)據(jù)庫展開訪問，以變電站或線路中的自動化開關(guān)為對象，提取分合閘與保護(hù)動作SOE信號，將相同線路上的重合閘動作、保護(hù)動作及開關(guān)分合閘動作等自動歸并[6]。通過智能分析得出線路瞬時故障、線路永久故障及開關(guān)正常分合閘造成開關(guān)跳閘等的判定結(jié)果，幫助工作人員快速識別眾多告警中的關(guān)鍵性事件。在完成線路跳閘故障的診斷后，自動生成相應(yīng)的工單，并向故障搶修指揮平臺及時反饋[7]。永久故障與瞬時故障自動生成的分別是故障單和巡視單，能及時傳遞給配網(wǎng)搶修指揮中心，有效縮短開關(guān)跳閘后派單耗費(fèi)的時間。

3.2 配變終端失電告警倒推開關(guān)跳閘

目前除城市配電網(wǎng)之外，其余線路開關(guān)中自動化設(shè)備普及仍不到位，無法全面跟蹤處理開關(guān)自動跳閘等故障，在處理此類故障時往往只能撥打故障電話，故障處理中心接到反饋后派出相關(guān)人員前往現(xiàn)場展開查驗(yàn)，整個過程相當(dāng)煩瑣。以地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）為根據(jù)準(zhǔn)確推斷故障位置，結(jié)合可視化診斷方式公開故障信息，有利于低壓配網(wǎng)線路非自動化開關(guān)控制功效的提升[8]。以往故障診斷需要耗費(fèi)多個小時，而引入大數(shù)據(jù)技術(shù)后僅需幾分鐘便能完成，故障檢查效率和處理速度大幅提升。配變告警倒推故障結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 配變告警倒推故障結(jié)構(gòu)圖

3.3 低壓報障反推中壓故障

根據(jù)多個報障工單的地理位置附近和所屬同一個居民小區(qū)等空間相關(guān)性，結(jié)合配變監(jiān)測終端的停復(fù)電事件、低壓故障主動偵測事件等，判斷是單戶故障、配變停電還是低壓開關(guān)跳閘[9]。以多臺配變低壓故障判定結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合GIS拓?fù)鋵€路開關(guān)跳閘展開判定。GIS不僅能夠呈現(xiàn)配電供電范圍、居民小區(qū)輪廓及建筑物地址等信息，同時能展現(xiàn)單線圖或臺區(qū)延布圖等方式圖形化的用戶與表箱、開關(guān)箱、低壓線路、低壓開關(guān)及配變的供電關(guān)系。

3.4 故障搶修主動預(yù)案和三級預(yù)警

新增故障預(yù)警報修等級包含初級、中級以及嚴(yán)重3個級別[10]。預(yù)警內(nèi)容包含電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、客戶報修傾向分析以及惡劣天氣預(yù)警等，每類預(yù)警提前做好了搶修預(yù)案。產(chǎn)生預(yù)警信息后，運(yùn)用移動互聯(lián)和數(shù)據(jù)可視化等現(xiàn)代技術(shù)向工作人員及時推送，提前啟動搶修預(yù)案，保障電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免出現(xiàn)較大的損失。

4 結(jié) 論

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓配電網(wǎng)故障智能診斷中，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)深度挖掘故障前后配網(wǎng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，預(yù)測可能發(fā)生故障的位置并結(jié)合地理圖形數(shù)據(jù)完成故障地點(diǎn)的可視化展示，同時實(shí)施針對性預(yù)防處理措施，主動預(yù)警安排搶修。低壓配網(wǎng)一旦發(fā)生故障，能迅速開展搶修工作，可將故障造成的影響降至最低。除此之外，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓配電網(wǎng)故障智能診斷能提升故障檢修效率，保證配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。