基于計(jì)量自動(dòng)化的配網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障研判的研究與應(yīng)用

張煥強(qiáng)

摘 要：本文以計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以營(yíng)配信息集成系統(tǒng)業(yè)務(wù)工單為依據(jù)，研究在配網(wǎng)自動(dòng)化沒上線或終端監(jiān)測(cè)硬件設(shè)備覆蓋率不高的條件下配網(wǎng)線路（尤其是分支線路）故障停電的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障定位的輔助研判方法，并且利用GIS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥粉櫵惴皢尉€圖動(dòng)態(tài)渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)線路故障停電的實(shí)時(shí)報(bào)文、語音告警和可視化展示，為解決長(zhǎng)期困擾供電企業(yè)配網(wǎng)故障發(fā)現(xiàn)晚、故障定位慢的問題提供新的思路。使配網(wǎng)調(diào)度人員能實(shí)時(shí)掌握線路運(yùn)行狀況及開關(guān)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障停電并指揮搶修，縮短停電時(shí)間，提高供電可靠性，減少停電帶來的損失。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)停電；故障研判；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；營(yíng)配信息集成

中圖分類號(hào)：TM762文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-00

1概述

配電網(wǎng)線路復(fù)雜，故障成因多樣，線路故障率較高，故障發(fā)生后，從發(fā)現(xiàn)故障到故障點(diǎn)定位的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于故障處理時(shí)間。如果能減少發(fā)現(xiàn)故障和故障點(diǎn)定位的時(shí)間，使工作人員能盡快趕到故障位置，排除故障恢復(fù)供電，不僅可提高供電可靠性，減少故障巡線時(shí)間，同時(shí)可極大地提高配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性及運(yùn)行效率，更是能大大減少停電帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，提高用電客戶的滿意度。

通常來說，配網(wǎng)自動(dòng)化集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及新的高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段，是配網(wǎng)故障發(fā)現(xiàn)及定位的理想工具，但由于配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)涉及面廣、范圍大、內(nèi)容多且復(fù)雜，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，建設(shè)周期長(zhǎng)，尤其是需要巨大的資金投入，這也使其無法在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。

本文以計(jì)量自動(dòng)化實(shí)時(shí)負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以營(yíng)配信息集成系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為依據(jù)，研究在監(jiān)測(cè)硬件設(shè)備覆蓋不全的情況下配網(wǎng)線路（尤其是分支線路）故障的監(jiān)測(cè)及定位的輔助方法，并且通過GIS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥粉櫦皢尉€圖動(dòng)態(tài)渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路故障的實(shí)時(shí)告警和可視化展示。充分利用營(yíng)配信息集成系統(tǒng)現(xiàn)有主配網(wǎng)拓?fù)淦唇?、?jì)劃停電和有序用電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，集成主網(wǎng)SCADA 10KV線路故障跳閘和計(jì)量自動(dòng)化電流負(fù)荷、配變失壓等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究并建設(shè)配網(wǎng)線路遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障研判輔助功能，可為在監(jiān)測(cè)硬件設(shè)備有限的條件下解決長(zhǎng)期困擾供電企業(yè)配網(wǎng)故障發(fā)現(xiàn)晚、故障定位慢的問題提供新的思路，并可通過該輔助功能的日常應(yīng)用反過來促進(jìn)營(yíng)配信息集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量以及計(jì)量終端數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率的提升。

2配網(wǎng)故障停電研判

10kV配網(wǎng)線路在運(yùn)行過程中，會(huì)因自身或外部原因而產(chǎn)生一些故障，且故障達(dá)到一定程度就會(huì)導(dǎo)致線路停電，但并非所有的配網(wǎng)停電均由故障引起，比如檢修計(jì)劃停電就是比較常見的停電原因。要對(duì)配網(wǎng)故障停電進(jìn)行監(jiān)測(cè)和研判，首先要對(duì)停電事件進(jìn)行合理的分類。

2.1停電事件分類

2.1.1預(yù)安排停電

預(yù)安排停電指已作出安排，或在6小時(shí)前得到調(diào)度批準(zhǔn)（或按供用電合同要求的時(shí)間）并通知主要用戶的停電。

（1）計(jì)劃停電。由于施工或檢修引起的有計(jì)劃安排的停電稱為計(jì)劃停電。

（2）臨時(shí)停電。事先無正式計(jì)劃安排，但在6小時(shí)（或按供電合同要求的時(shí)間）以前按規(guī)定程序經(jīng)過批準(zhǔn)并通知主要用戶的停電。如在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)危及安全運(yùn)行、必須處理的缺陷而臨時(shí)安排的停電。

（3）錯(cuò)峰限電。由于電力系統(tǒng)電源容量不足或供電系統(tǒng)本身設(shè)備容量不足或供電系統(tǒng)異常，不能完成預(yù)定的計(jì)劃供電而對(duì)用戶的拉閘限電。

（4）欠費(fèi)違約停電。對(duì)逾期不繳納電費(fèi)，或發(fā)現(xiàn)危害供用電安全、擾亂正常供電秩序行為的用戶進(jìn)行停電制止，稱為欠費(fèi)違約停電。

2.1.2故障停電

供電系統(tǒng)無論何種原因未能按規(guī)定程序向調(diào)度提出申請(qǐng)，并在6小時(shí)（或按供電合同要求的時(shí)間）前得到批準(zhǔn)且通知主要用戶的停電。故障停電按停電線路范圍劃分為主網(wǎng)故障停電和配網(wǎng)故障停電。

（1）主網(wǎng)故障停電。主網(wǎng)故障停電通常導(dǎo)致大面積停電事件，主要分為變電站全停和母線失壓停電兩類。

（2）配網(wǎng)故障停電。配網(wǎng)故障停電主要分為10KV出線開關(guān)跳閘停電（單條饋線全線停電）、分支線路停電和單個(gè)變壓器停電三大類。

2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)來源

由于配網(wǎng)線路停電的原因有多種，各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來源不一，因此有必要根據(jù)停電事件的分類，明確各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的來源。

2.2.1預(yù)安排停電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來源

（1）檢修停電：配網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)停電計(jì)劃單；

（2）臨時(shí)停電：配調(diào)集約化系統(tǒng)臨時(shí)停電計(jì)劃單；

（3）錯(cuò)峰停電：配調(diào)集約化系統(tǒng)強(qiáng)制錯(cuò)峰停電計(jì)劃單；

（4）欠費(fèi)違約停電：營(yíng)銷系統(tǒng)欠費(fèi)違約停電安排。

2.2.2停電事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源

（1）主網(wǎng)停電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：主網(wǎng)SCADA故障告警信息；

（2）配網(wǎng)停電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：計(jì)量自動(dòng)化中變壓器電流負(fù)荷數(shù)據(jù)。

2.3配網(wǎng)故障停電研判

通過線路及設(shè)備負(fù)荷監(jiān)測(cè)判斷停電事件，由設(shè)備連接關(guān)系進(jìn)行拓?fù)渥粉櫞_定停電范圍及停電位置，并根據(jù)預(yù)判的實(shí)際停電范圍與計(jì)劃停電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和識(shí)別，把正常安排的停電從實(shí)際停電事件中去除，最終分析故障停電位置及停電范圍。

2.3.1監(jiān)測(cè)停電事件

讀取計(jì)量自動(dòng)化終端的實(shí)時(shí)電流值，當(dāng)檢測(cè)到有變壓器電流為零或低于某個(gè)閥值時(shí)，對(duì)變壓器加以停電標(biāo)識(shí)，按不同饋線分別形成停電設(shè)備清單。

2.3.2合并停電事件，計(jì)算停電范圍及停電源

以GIS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榛A(chǔ)，以無流變壓器為起點(diǎn)進(jìn)行拓?fù)渥粉?，找到其上一?jí)分支開關(guān)節(jié)點(diǎn)，并遍歷此分支開關(guān)下所有的變壓器，若發(fā)現(xiàn)此開關(guān)下所有變壓器均為無流狀態(tài)，則判定此分支開關(guān)停電，若否，則判定此停電事件為單個(gè)變壓器停電。對(duì)于分支開關(guān)停電的事件，因未最終確定停電源，需以此分支開關(guān)為起點(diǎn)再往上追蹤和遍歷，通過遞歸的方法確定實(shí)際停電位置，并計(jì)算停電源。

2.3.3匯總預(yù)安排停電計(jì)劃

抽取配網(wǎng)生產(chǎn)、配網(wǎng)調(diào)度和營(yíng)銷系統(tǒng)中的檢修停電、臨時(shí)停電、錯(cuò)峰停電和欠費(fèi)違約停電計(jì)劃，匯總形成預(yù)安排計(jì)劃停電信息池。

2.3.4甄別故障停電，進(jìn)行故障告警

把合并后的實(shí)際停電事件與預(yù)安排計(jì)劃停電信息池中停電計(jì)劃進(jìn)行匹配，若檢索到實(shí)際停電事件的停電范圍與停電計(jì)劃的停電范圍一致，并且實(shí)際停電時(shí)間在計(jì)劃停電時(shí)間的區(qū)間內(nèi)，則判定此停電事件為預(yù)安排停電，否則，判定此停電事件為故障停電，需要進(jìn)行告警。

3應(yīng)用實(shí)例

本文以廣東電網(wǎng)公司某供電局對(duì)配網(wǎng)線路停電監(jiān)測(cè)及故障研判的研究成果及應(yīng)用作為例子。該供電局于2010年進(jìn)行了營(yíng)配信息集成大型信息化項(xiàng)目的建設(shè)工作，經(jīng)過幾年的努力，建成了包括GIS、配網(wǎng)生產(chǎn)、配調(diào)集約化、快速?gòu)?fù)電、計(jì)量自動(dòng)化等配網(wǎng)運(yùn)行管理信息系統(tǒng)，建立了主配網(wǎng)拓?fù)淦唇映B(tài)化運(yùn)行管理機(jī)制，形成了全局一張圖，并且通過用電調(diào)度平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取主網(wǎng)SCADA的故障告警信息。但由于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)目前尚未上線，而且會(huì)面臨自動(dòng)化終端設(shè)備成本高、上線周期長(zhǎng)、覆蓋率低等問題，而在短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)線路尤其是分支線路運(yùn)行狀態(tài)全范圍監(jiān)控，配網(wǎng)線路的故障多靠工作人員現(xiàn)場(chǎng)巡視報(bào)障或客戶電話投訴，延誤故障搶修的時(shí)間，不利于客戶滿意度的提升。

充分利用現(xiàn)有信息系統(tǒng)及技術(shù)手段，該供電局建成了基于計(jì)量自動(dòng)化的配網(wǎng)停電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障研判輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括運(yùn)行監(jiān)控、故障告警、故障確認(rèn)和告警規(guī)則管理等功能，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)故障停電事件的自動(dòng)監(jiān)測(cè)識(shí)別、語音告警以及在單線圖上的動(dòng)態(tài)渲染可視化展示。

圖1 故障停電動(dòng)態(tài)渲染可視化展示

通過配網(wǎng)停電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障研判輔助系統(tǒng)的上線使用，該供電局實(shí)現(xiàn)了對(duì)配網(wǎng)線路運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控，強(qiáng)化了對(duì)分支線路故障的監(jiān)測(cè)，配網(wǎng)調(diào)度人員能實(shí)時(shí)掌握線路運(yùn)行狀況及開關(guān)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障停電并指揮搶修，急修班組人員能快速收到指令趕赴現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)告警信息迅速進(jìn)行故障定位，開展搶修工作，縮短了停電時(shí)間，提高了供電可靠性指標(biāo)，減少了停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

4結(jié)束語

本文以信息化建設(shè)程度具有普遍代表性的地市供電局為例，研究在配網(wǎng)自動(dòng)化未建成或自動(dòng)化終端未實(shí)現(xiàn)全覆蓋的情況下，通過有效使用現(xiàn)有的計(jì)量終端監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、停電計(jì)劃和有序用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障告警功能，為解決供電企業(yè)配網(wǎng)故障發(fā)現(xiàn)晚、故障定位慢的問題提供新的思路。本文研究的方法強(qiáng)調(diào)在當(dāng)前有限的資源條件下，利用較少的投入，極大的提高復(fù)電效率，減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，能帶來社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益，具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張懷密，胡政，李音潔，冉軍.配網(wǎng)線路運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)分析[J].科技致富向?qū)В?013，（29）

[2]楊芳.線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2012，（07）

[3]張遠(yuǎn)來等.基于調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)的配電網(wǎng)故障研判方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，（1）

[4]陳根軍，顧全.基于CIM的配電網(wǎng)一體化追蹤拓?fù)鋄J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，3（33）