低壓配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孟 飛 ，邱 雷 ，常振軍

（1.西安晟軍信息科技有限公司，陜西西安 710048；2.中國(guó)人民人民解放軍火箭軍工程大學(xué)，陜西西安 710025）

0 引言

目前，我國(guó)大多數(shù)小區(qū)、商場(chǎng)的低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平都不高，故障時(shí)常發(fā)生，故障發(fā)生后不能及時(shí)排除，為生產(chǎn)生活帶來(lái)了諸多不便，并導(dǎo)致了直接的經(jīng)濟(jì)損失。目前我國(guó)低壓配電網(wǎng)采用自動(dòng)化管理的普及率不及30%，即使是采用自動(dòng)化管理的低壓配電網(wǎng)，也很少配備故障自動(dòng)定位和快速恢復(fù)系統(tǒng)。

針對(duì)這一問(wèn)題，重點(diǎn)討論低壓配電網(wǎng)的故障定位，對(duì)故障配電網(wǎng)進(jìn)行快速恢復(fù)供電，能夠直接運(yùn)用該產(chǎn)品的領(lǐng)域包括低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)管理部門與企業(yè)、管理低壓配電網(wǎng)供電單位等。產(chǎn)品能對(duì)低壓配電網(wǎng)發(fā)生的故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位，快速隔離故障線路，并指導(dǎo)運(yùn)維人員排除故障，縮短故障排除時(shí)間，減少故障造成的損失，提高低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平。如果故障比較復(fù)雜、難以排查，還可以通過(guò)請(qǐng)求云端的專家在線故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障定位。

1 低壓配電網(wǎng)故障定位的整體架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成分為3個(gè)部分：信息采集與傳輸系統(tǒng)、本地級(jí)的故障定位與快速恢復(fù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程云端的專家故障診斷系統(tǒng)（圖1）。

圖1 低壓配電網(wǎng)故障定位的整體架構(gòu)

（1）信息采集與傳輸系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)低壓配電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電能參數(shù)采集、開(kāi)關(guān)量采集、溫濕度等信息采集，并且組建有線或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜丶?jí)故障定位系統(tǒng)。

（2）本地級(jí)的故障定位與快速恢復(fù)系統(tǒng)根據(jù)采集的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合故障信息庫(kù)和故障定位系統(tǒng)，對(duì)故障發(fā)生的位置進(jìn)行定位，對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行快速定位，對(duì)無(wú)故障區(qū)域進(jìn)行供電，同時(shí)給運(yùn)維人員提供故障排除建議。

（3）在本地級(jí)故障定位系統(tǒng)無(wú)法完成故障定位的情況下，把故障現(xiàn)象傳送云端，發(fā)起故障診斷請(qǐng)求。云端專家在線故障診斷系統(tǒng)運(yùn)用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)，結(jié)合專家數(shù)據(jù)庫(kù)和專家知識(shí)庫(kù)，進(jìn)行運(yùn)算推理，給低壓配電網(wǎng)故障進(jìn)行故障定位。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 低壓配電網(wǎng)信息采集和傳輸

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要有4個(gè)：一是多參數(shù)高精度采集功能；二是錄波功能；三是高速率、多拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息傳輸功能，組建基于ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（圖2）；四是電網(wǎng)電路控制與故障恢復(fù)。

2.2 低壓配電網(wǎng)故障定位與快速恢復(fù)系統(tǒng)

圖2 基于ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)能夠獨(dú)立完成局域范圍的低壓配電網(wǎng)故障的定位與快速恢復(fù)：采集與傳輸系統(tǒng)把采集到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦收隙ㄎ坏臄?shù)據(jù)接收中心，進(jìn)行存儲(chǔ)分析，結(jié)合故障特征庫(kù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行故障分析與推理，并實(shí)施對(duì)故障的定位、隔離與快速恢復(fù)（圖3）。

2.3 遠(yuǎn)程云端專家在線故障診斷系統(tǒng)

云端專家在線故障診斷系統(tǒng)是一種更高級(jí)別的故障診斷定位系統(tǒng)，與本地級(jí)故障定位與快速恢復(fù)系統(tǒng)相比，各有優(yōu)缺點(diǎn)：本地級(jí)故障定位系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立處理單元，即使在不聯(lián)網(wǎng)的情況下，也能夠獨(dú)立處理最基本的配電網(wǎng)故障，并且反應(yīng)速度快，應(yīng)急能力強(qiáng)；而云端級(jí)故障專家在線診斷系統(tǒng)則利用強(qiáng)大的云端運(yùn)算能力，結(jié)合專家系統(tǒng)，可以解決本地級(jí)解決不了的故障問(wèn)題，對(duì)故障的分析更加全面、徹底。

圖3 故障定位與快速恢復(fù)框圖

云端專家在線故障診斷系統(tǒng)，是結(jié)合專家知識(shí)庫(kù)的知識(shí)，以數(shù)據(jù)庫(kù)為判斷根據(jù)，根據(jù)一定的推理規(guī)則和策略，進(jìn)行故障診斷。一個(gè)簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng)要包含推理機(jī)、專家知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)（圖4）。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖4 云端故障診斷專家系統(tǒng)實(shí)用結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)低壓配電網(wǎng)的故障定位系統(tǒng)架構(gòu)和具體功能的分析，論證了對(duì)低壓配電網(wǎng)實(shí)施自動(dòng)化故障定位，能夠有效提高低壓配電網(wǎng)的管理水平和故障恢復(fù)速度，是具體可行的設(shè)計(jì)方案。