基于多源業務數據的停電故障精準研判方法

喻瑋， 李瑋， 劉勃， 王笑一， 信博翔

(國家電網有限公司客戶服務中心， 天津 300000)

0 引言

在現有技術中，電力系統中容易由于各種原因造成停電現象，停電故障出現的因素很多，比如外力破壞、季節性故障、線路施工等方面[1]。這就給用戶帶來的諸多不便。因此需要對停電故障進行分析，現有技術中，應用電力客服中心中多源業務數據信息，對停電研判的方法有關聯分析法、對比分析法、綜合分析法、特征分析法等。這些方法都是只對電力系統運行過程中某一數據特征進行分析，進而挖掘停電信息[2]。但是當數據信息出現較多、數據出現錯綜復雜的情況下，就很難應用現有技術進行分析和判斷。

針對上述技術的不足，就需要一種新型的停電數據分析方法。本文基于用電信息采集系統停電信息、營銷欠費停電信息、計劃停電信息、電力客服中心供電服務指揮系統搶修信息、電力客服中心線路跳閘事件信息、配電網網架數據等多源數據，建立停電故障綜合研判模型，本方法利用電力客服中心網架拓撲[3]，為停電設備故障提供精準電網故障服務，為客服及搶修人員提供精準業務指導，減少停電事件，提升服務質效，下文將詳細論述。

1 停電故障精準研判方法

1.1 停電故障綜合研判模型

在進行停電故障綜合研判時，本方法根據數據庫中的描述，構建研判程序，啟動研判程序時，在內存中為所有設備建立靜態拓撲連接關系，即建立一個HashMap，其key值為設備的連接點，Value值為連接點相同設備的列表[6]，其中靜態拓撲連接關系示意圖如圖1所示。然后根據建立起來的靜態拓撲連接關系進行拓撲分析。

圖1 靜態拓撲連接關系示例

為了更清楚地分析上述連接關系，以圖2為例，當cb03拉開后，分析停電區域和cb03的供電路徑。圖2為配電網中設備連接關系示例圖。在確定cb03開關的上游路徑時，在圖2中可以看到，cb03有2個連接點，nd1和nd2。其中nd1連接cb02和cb06，nd2連接cb04和cb10。在獲取cb03的nd1連接點獲取其連接的cb02和cb06開關后，再根據cb06拓撲，找其相連的設備，cb06也有兩個連接點nd1和nd3，其中nd1是和cb03相連的連接點，nd3是和cb09和cb07相連的連接點，因此去除nd1，根據cb06的連接點nd3找到其相連的兩個設備cb07和cb09[7]。如此循環地查找，當找到進線開關，則認為找到了電源點，之后設置每個設備的上游開關和上游連接點。因為可以通過cb02的nd1連接點找到進行開關cb01，因此cb03的上游路徑連接點是nd1，其中其上游設備分別為cb02和cb01。在確定cb03的下游設備時，由于cb03的下游連接點是nd2。因此可以根據nd2獲得cb03的下游設備cb10，cb11，cb04，cb05[8]。

圖2 設備連接關系示例

1.2 流程解析

在以設備為例進行分析后，下面通過樓宇設備中的故障為例，對研判分析流程進行進一步說明。

現在考察圖3，其中計劃停電中包含了準確的所操作設備的ID、設備狀態(開/合)信息。

圖3 停電故障精準研判方法分析示意圖

(1) 首先根據停電信息中操作設備的ID，確定開合狀態，再結合GIS圖模信息進行分析，分析出所有停電設備(在拓撲過程中，認為饋線的聯絡開關是拉開的，其他開關是閉合的，而不依據線路的實時運行狀態)[9]。

(2) 然后根據停電設備的PMSID和類型，結合GIS的地理信息，分析出停電設備的坐標。

(3) 再根據停電配變，再結果“變電站-10 kV饋線—配變—用戶接入點(表箱)—表—用戶” 配用電一體化電網模型，營銷系統的用戶檔案信息，計算停電用戶。

(4) 最后根據用戶接入點與樓宇之間的對應關系，結合GIS系統的地理信息，獲取停電樓宇坐標。

在計劃停電信息中不關聯開關信息判斷時，其中的計劃停電信息中只有計劃停電所在的饋線/站房信息和模糊的停電區域描述，不包含所操作設備的ID、設備狀態(開/合)信息[4]。對比進行停電研判時，則可以利用以下步驟。

(1) 選擇計劃停電信息中指定的饋線/站房。

(2) 從饋線/站房中選取設備(可以跨饋線選取)。

(3) 根據停電信息中操作設備的ID，開合狀態，再結合GIS圖模信息進行拓撲分析，分析出所有停電設備(在拓撲過程中，認為饋線的聯絡開關時拉開的，其他開關是閉合的，不依據線路的實時運行狀態)。

(4) 根據停電設備的PMSID和類型，結合GIS的地理信息，分析出停電設備的坐標[5]。

(5) 根據停電配變，再結果“變電站-10 kV饋線—配變—用戶接入點(表箱)—表—用戶” 配用電一體化電網模型，營銷系統的用戶檔案信息，計算停電用戶。

(6) 根據用戶接入點與樓宇之間的對應關系，結合GIS系統的地理信息，獲取停電樓宇坐標。

在進行中壓線路停電研判時，當中壓線路導致停電，系統可以快速定位故障，分析出停電設備，停電用戶，以及是否可合并工單[6]。其中中壓線路停電研判分析示意圖如圖4所示。

圖4 中壓線路停電研判分析示意圖

(1) 根據故障區段，結果GIS系統的圖模信息，分析出停電線路，開關，配變。

(2) 根據停電配變，再結果“變電站-10 kV饋線—配變—用戶接入點(表箱)—表—用戶” 配用電一體化電網模型，營銷系統的用戶檔案信息，計算出停電用戶。

(3) 根據用戶接入點與樓宇之間的對應關系，結合GIS系統的地理信息，進而獲取停電樓宇坐標。

(4) 生成搶修工單，下發。

在進行配變停電研判時，用電信息采集系統推送配變故障信息到電力客服中心搶修調度系統。

其中，中壓線路停電研判分析如圖5所示。

圖5 配變停電研判分析示意圖

(1) 根據停電配變，再結合“配變-用戶接入點(表箱)—表—用戶”配用電一體化電網模型，營銷系統的用戶檔案信息，發現停電用戶[7]。

(2) 根據用戶接入點與樓宇之間的對應關系，從國網GIS平臺獲取停電樓宇的坐標信息。

(3) 生成搶修工單，并下發。

當配變出現故障時，用電信息采集系統推送配變故障信息到電力客服中心搶修調度系統。其包括以下步驟。

(1) 根據停電配變，再結合“配變-用戶接入點(表箱)—表—用戶” 配用電一體化電網模型，營銷系統的用戶檔案信息，計算停電用戶。

(2) 根據用戶接入點與樓宇之間的對應關系，從國網GIS平臺獲取停電樓宇的坐標信息。

(3) 生成搶修工單，并下發[8]。

在進行低壓故障研判時，低壓故障研判的輸入信息為用戶報修，主要輸入輸出信息如表1所示。

表1 低壓故障研判輸入輸出信息表

以用戶報修為例，通過95598系統集成用戶報修信息，進行停電分析，分析過程如圖6所示。

圖6 低壓故障研判分析示意圖

(1) 根據用戶報修信息，查看是否包含用戶號，如果沒有，通過報修地址進行模糊匹配，得到多個用戶集，然后手動選擇用戶集并通過召測確定停電用戶號。

(2) 獲取用戶號后，判斷用戶是否在計劃停電影響用戶列表中，如果是，則關聯計劃停電事件，并獲取計劃停電的相關信息，并結束分析。

(3) 如果不是計劃停電事件，判斷用戶是否為在途搶修工單的停電用戶，主要判斷工單是否為已知中壓故障、是否為已知配變故障、是否有同用戶集報修3個方面，如果是，將該用戶報修作為子工單，合并到在途工單中，并結束分析[9]。

(4) 如果不能合并，則進行故障點分析，并結合分析結果計算出停電設備、停電用戶等信息。

(5) 將停電信息入庫，生成搶修工單，并下發。

2 用電采集信息校核管理方法

在本研究中，建立基于用采掉電記錄的客戶停電信息庫，根據營配站—線—變—箱—戶數據關系，應用聚合算法將一定時間內相同表箱、相同臺區、相同線路的掉電記錄聚合，設定表箱停電、臺區停電、高壓停電的校核規則，校核用戶實際停電情況，具體表現在表箱停電校核、臺區停電校核、高壓停電校核、停電信息完整性校核、停電信息規范性校核、停電信息及時性校核、基于停電信息的高壓停電報送及時性校核、基于合并工單的停電信息報送及時性校核、基于戶號信息的停電信息報送及時性校驗等[10]。

在建立戶號信息的停電信息及時報送的自動校核任務時，根據派發多戶停電故障工單，提取戶號信息，結合營配停電信息分析到戶基礎數據，校核出故障報修工單存在對應停電信息及停電信息上報時間信息，生成前一天的故障工單與停電信息對應明細。

(1) 客戶內部故障精準研判

客服專員受理客戶故障停電訴求時，通過主動召測智能電表信息，獲取用戶實時用電狀態，關聯對比停電信息分析到戶信息，精準研判客戶是否內部故障，提醒客戶答復和引導客戶及時處理故障。

(2) 故障工單自動合并

客服專員在工單受理時，可以根據客戶提供的用戶編號自動匹配是否存在同一停電事件、同一臺區故障工單，及時提示客服專員進行工單合并，提升客服專員提高故障報修業務的受理效率，減少故障報修工單的重復派發。

3 試驗結果與分析

下面通過一個實例，將上述分析方法與行波定位法(下文稱為方案一)、阻抗故障定位法(下文稱為方案二)進行分析和對比。在具體實施例中，已知計劃停電有20種，中壓線路故障30種，配備故障10中，用戶報修故障70種。上下游拓撲故障點分析如圖7所示。

圖7 上下游拓撲故障點分析示例圖

在進行上述分析時，以某配電公司中配電網的當前電網的實時運行狀態為例進行說明，如圖8所示。

圖8 電力客服中心管理中的一種實施例運行狀態圖

分別應用計劃停電、中壓線路停電、配變停電、用戶報修停電4種不同形式的故障研判方法與方案一、方案二在時間上和準確度上進行對比分析。在試驗過程中，為了提高數據的精度，在60小時內進行測試，觀察各種方法的測量精度。圖9 為配電網中計劃停電故障研判誤差對比分析圖。

圖9 配電網中計劃停電故障研判誤差對比分析圖

通過圖9可以看出，在60小時的測量時間內，尤其是在0—15小時范圍內，方案二的誤差大于方案一的誤差，隨著時間的延長，在測量持續15-20小時內，方案一的測量誤差大于方案二的測量誤差，但是在整個測量時間范圍內，本研究中的計劃停電故障評估誤差最小。

通過圖10可以看出，方案一和方案二在整個測量過程中，二者在不同的測量段，誤差不同，但是本研究中的中壓線路停電故障研判誤差較小。

圖10 配電網中中壓線路停電故障研判誤差對比分析圖

通過圖11可以看出，本研究的配變停電故障研判誤差最小。

圖11 配電網中配變停電故障研判誤差對比分析圖

通過圖12可以看出，本研究的用戶報修停電故障研判誤差最小。通過上述分析和對比，在評估時間為60小時內，本研究的方法中計劃停電、中壓線路停電、配變停電、用戶報修停電在誤差測量方面均低于方案一、方案二。說明本研究的方案具有較高的精度。

圖12 配電網中用戶報修停電故障研判誤差對比分析示意圖

4 總結

本文基于用電信息采集系統各種數據參數構建了停電故障綜合研判模型，利用電力客服中心大數據分析能力，為客服及搶修人員提供精準業務指導，為用電客戶提供精準客戶服務。通過對比分析，本研究的方法誤差小，精度高。本研究雖然在一定程度上能夠提高停電故障精度，但是仍舊存在一些技術不足，比如計劃停電、故障停電、用電采集掉電記錄、用戶報修停電等停電特征數據存在互斥時如何處理，這需要進一步的探索與研究，本研究為下一步故障報修智能服務的研究奠定基礎。