配電網故障智能研判與搶修策略分析

宋亞茹 田甜

1. 國網江蘇省電力有限公司新沂市供電分公司 江蘇 徐州 221400；2. 國網江蘇省電力有限公司徐州市銅山區供電分公司 江蘇 徐州 221005

引言

2020年3月，國網公司提出“建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”戰略目標。其中，“加快建設一流現代化配電網”是能源互聯網建設的重要組成部分。為推進戰略目標有效落地，準確把握配電網向智能化、數字化、主動化方向發展的形態和特征，國網公司提出了構建基于智能化研判的配電網故障處置管理體系。

1 配電網故障原因

1.1 內部原因

首先，有些地方因為技術落后無法對低壓配電網進行高效規劃，致使低壓配電網在投入使用后存在一些問題，比如電能供應范圍超過了電網供電的限度，電線規劃不科學造成電線的迂回或者纏繞等。這些現象都會在一定程度上增加低壓配電網的運行負擔，從而引起供電不穩，同時還會造成線路浪費，增加電力企業成本[1]。其次，有些地區的低壓配電網由于使用時間較長，其中的一些設施設備已經老化，尤其是一些電線的半徑已經無法滿足大載量的電流。如果不及時解決這一問題將會導致低壓配電系統出現短路或者是漏電，嚴重威脅供電的穩定性及安全性。最后，前期由于技術限制等原因，低壓配電網的接地方式比較單一，加之沒有高質量的保護措施，如果用戶在用電過程中使用不當就會引起漏電。在這種情況下總保護裝備會發揮作用，自動關閉供電。這雖然有一定的保護作用，但是影響了其他相關居民的正常用電，給人們的生活帶來不便。

1.2 缺乏統一管理標準

大部分配電線路環境較為復雜，分布區域較廣，很多實地檢修過程中會因當地氣候、天氣、地域等客觀因素的影響，在一定程度上增加了工作人員的維修難度。除此之外，大部分設備維護與檢修工作對維修人員并沒有一套標準的技術水平要求，這就導致了很多維修工作會因工作人員技術水平不足而無法對某些故障進行徹底解決與維護，致使很多故障反復發生且找不到合理的解決辦法，給電力企業整體效益造成巨大損失。因此，需要完善相應的配電維護管理制度，以公平公正的原則合理分配維護人員崗位，不斷提高配電檢修設備人員對本職工作的重視程度，從而為企業生產與人們日常用電提供安全保障。

1.3 故障排查不到位

在日常的檢修過程中，由于工作人員技能水平有限、經驗不足等，導致對配電線路巡視排查不到位，只能查出表面問題并進行修復，難以發現線路出現的一些隱蔽性、實質性問題，從而導致線路故障重復發生。這樣不僅浪費了人力、物力，也影響了整個電力系統的穩定運行，長期下去可能會造成更大的安全隱患。

2 配電網智能研判分析

2.1 配變信息故障研判

配電網發生故障后，饋線自動化工作發生異常。這時便要檢測配變信息，通過配變信息可以找到故障發生位置。實際上，數據定位在出現異常問題后，其主要誘因有：主干線故障，且這種因素屬于開關跳閘異常常見的原因。配電網在具體運轉時，跳閘故障可能為變壓器出現異常，即在高低壓測量因素下，跳閘設備所處區域的電源將會斷開，測量數據為0，這時候配變設備會收集相關信息，并形成停電故障報告?；谕ｋ娕渥兿嚓P數據信息，分析故障拓撲相關聯系設備，如金額等，能夠確定哪一設備發生了跳閘。通過配電網故障運行情況可知，導致故障出現的原因多種多樣。由于用戶接觸廣泛、配變數量多，加大了配變故障的出現概率。當然，在配變實際運行過程中，在多種因素影響下，其也可能報送多個報警信息。對于這些報警信息，相關維修人員應基于配變信息的參數和標準，對其進行分類處理，如對其進行全面、系統的分類，并基于分類結果，判定其具體故障位置、設備等，這為后續研判分析明確停電故障提供了依據。

2.2 匯集多源信息迭代研判

對多源信息的迭代研判進行研究與整合，可以使配電網故障研判中存在的不足得到有效解決。結合多元信息日常運作流程、表現等要素，其在配電主站上的流程如下：首先，在發現開關信息出現故障后，利用電網饋線自動化屬性，向故障指示器反饋測量信息，然后再傳遞配變停電信息[2]。事實上，在處理配電網相關故障數據過程中，相關系統會以綜合的角度研判故障信息，而不是依據上傳順序進行判定。若是接收到保護動作信號、開關跳閘，那么需要研判常規饋線自動化故障，同時形成診斷報告1，若是后續無故障信息，便將此報告確定為最終研判報告；若是接收到故障指示器翻牌動作信息，那么，饋線故障指示器發出命令，以故障指示器的故障電流信息、負荷電流、翻牌信息等為基礎，進一步明確故障發生位置，找到發生故障的設備，同時快速形成診斷報告2。如果之后沒有故障發生，則應和報告1相結合，一同展開全面診斷，形成最終故障報告；當發生配變停電事件的時候，此條饋線配變更會第一時間發出命令，以配電電流信息為基礎，明確發生停電故障的區域，拓撲分析，對故障進行精確定位，形成報告3，若是之后未出現故障，則結合報告1、2，最終形成診斷報告4。

2.3 故障定位

配電網故障定位主要指在出現故障問題后，根據由廣域測量系統（WAMS）等收集到的各項數據對故障發生線路和具體區段加以檢測，目前人工智能在配電網故障定位中的應用大致分為2項內容：①基于智能算法的故障定位方法。有部分學者將遺傳算法作為研究對象，對直流配電網線路故障定位方法展開系統化研究，經過不斷測試和研究之后發現，利用該方法進行直流配電網線路故障定位檢測準確度相對較高，特別是在定位精度上具有較高的準確度。②基于機器學習算法的故障定位方法。有學者以深度學習方法為中心并在此基礎之上，對智能變電站二次設備的故障定位方法加以深入研究，同時依據二次設備不同時期的故障特點和自檢信息，提出了故障斷面的特征方法，隨后借助深度學習方法設定故障定位模型且制定出具體的故障定位流程，從而驗證了深度學習方法的實效性。

2.4 建立智能化模型

配電自動化和饋線自動化的深化應用，為配電網故障智能化處置提供了系統保障，對實現配電調控故障處置模式由“人工被動”向“智能主動”轉型具有十分重要的意義。綜合運用“大云物移智”等現代信息技術和能源技術，推動配電自動化和饋線自動化系統朝著數字化、智能化方向發展[3]。具體應用措施如下：①智能化的研判體系。依據配電網運行特點，依托智能化應用系統，全面構建智能化研判體系，包含配電網終端、線路分支、變電站出現三級故障信息感知體系，實現全線路異常信號實時上傳、故障信息智能分析、故障范圍自動判定等功能，實現配電網故障快速、主動、準確研判；②智能化的處置流程。全面分析構建智能化處置流程，實現故障區域自動定位、隔離，非故障區域自動轉供，停電信息自動發送，完成配電網故障處置全流程智能化流轉，解決現階段故障信息難以實時共享、故障處置流程存在斷點、跨部門運維搶修效率低等問題，實現配電網故障智能化處置。

3 配電網故障搶修策略

3.1 優化分段開關配置

為了能夠促進分段開關配置達到較好的優化效果，就要對智能配電網電路特點、出線和線路特點進行充分考慮，在將分段開關結構配置進一步明確的基礎上進行不斷優化。此次研究使用的是電壓時間型自動分段器，重點考量的是配電網失壓以后可達到自動分合閘的目的，并且運行模式為兩種，第一種為當配電網故障發生的時候，智能變電站出線端重合器會開閘，借助自動分段器對配電網失壓情況進行檢測，采用無延時跳閘方法。第二種為當配電網智能變電站出線端重合器重合延時，此類型自動分段器會結合提前預設好的時延參數，由最近自動分段器自動合閘。若分段器合閘處于配電網故障區域內，重合器便可以對配電網故障電流檢測，進而完成二次分閘。故障區段上游，相鄰分段器會因為合閘以后出現時間差，借助失壓跳閘、閉鎖檢測的方法將故障隔離。如果配電網變電站出線、分支線開關采用的是重合器，其他配電網線路、用戶分界開關采用分段器。分段器運用負荷開關，同時進行兩級極差保護，重合器、分段器跳閘延時時間是0s。所以，變電站出線關重合順開合閘保護的時候，要將時延適當增加。

3.2 搶修工具優化

①夾線器優化。傳統夾線器一般設置有拉環與拉桿兩種類型，其工作原理是通過杠桿原理帶動拉桿夾緊導線并上鎖，而在作業完畢取出夾線器時，需要作業人員單手握住夾線器本體，另一只手推動拉環才能將夾線器取下，操作工作較為費力且一般在高空作業時進行，特別在推拉拉環過程中存在較大的安全隱患?？煽紤]操作安全性和實用性研制新型彈力夾線器，操作省時省力的同時可切實降低此類電網高空作業的危險性[4]。②防墜器優化?，F有的防墜器類型多樣、規格不一，操作時存在局限性與安全隱患。可考慮設計一款適用于架空線路作業的新型防墜器，使其能夠在滿足安全防護指標的基礎上支持遠程智能操作，避免多次攀爬及反復掛接風險，保障作業安全、科學、高效開展。③桿塔風災風險評估終端。有些配電網地處沿海地區，屬亞熱帶東南季風氣候，每年都會多次受到臺風襲擊。針對此類臺風地區，可考慮研制配電網桿塔風災評估終端，使其具備在適應致災因素計算出各桿塔的防御優先級，幫助運維人員快速分類需要緊急防御的安全隱患桿塔，提高電網安全穩定與可靠性。

3.3 應用人工智能技術

為持續提升電網運營管理效率，優化電網與客戶之間的鏈接，解決傳統的“人工盯防、人工通知”工作方式效率低下、可靠性差的問題，以數字化轉型戰略為指導，依托文本轉語音（TTS）、自然語音識別（ASR）、流程自動化（RPA）、數據挖掘等成熟且實用化的人工智能技術，有機融合故障搶修指揮業務流程與智能化、大數據等先進技術，結合多源頭配電網狀態感知終端、故障搶修和電網停電管理業務系統，開發智能研判、智能督導、智能指揮和智能評價等搶修工單智能指揮功能，構建服務于供電服務指揮工作的配電網故障搶修“虛擬指揮員”，實現7×24h的設備全周期異常識別、工單全過程督辦、指揮中心與現場全方位協同，推動管理與服務的數字化轉型升級，提升供電服務質效，優化地區營商環境[5]。

3.4 優化管理流程

①建立客服調度小組以提升接障效率和質量。針對性建立客服調度小組，并與調度中心合署辦公，作為搶修信息的統一匯集點，在接收95598呼叫中心的保障工單后，進行篩選過濾，將有效的故障工單傳遞到所屬區局搶修班組，之后將故障跟蹤信息數據反饋到呼叫中心。②科學規劃搶修小組布點以強化班組搶修職能。伴隨堵車現象日益嚴重，容易發生搶修車受堵塞無法在規定時間到達現場的問題，需充分結合城市地理特征、交通情況、故障多發地域分布情況，科學規劃搶修人員布點。③詳細規劃管理物資以提高工作效率。在搶修工作中，需要確保物資設備可以及時送至場地。在領用物資時，若情況緊急，應在物資供應方面開通綠色通道，以提高搶修人員的工作速度和工作效率。

4 結束語

本文在梳理現有配電網故障處理過程中存在問題的基礎上，初步構建基于智能化研判的配電網故障處置管理體系，并對配電網故障搶修策略進行了初步探索，希望可以為相關電力企業提供借鑒。