基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)的配網(wǎng)故障定位分析預(yù)測(cè)算法

阮光宗 張鎮(zhèn)源 吳俊越

摘 要：基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约霸O(shè)備已知狀態(tài)，綜合分析多個(gè)數(shù)據(jù)源提供的停電報(bào)告或電能質(zhì)量報(bào)告，可以分析預(yù)測(cè)配網(wǎng)中未知故障的發(fā)生，為故障搶修人員提供故障發(fā)生位置，電壓等級(jí)等故障原因數(shù)據(jù)，為客服人員提供停電影響范圍，預(yù)計(jì)恢復(fù)時(shí)間等故障恢復(fù)數(shù)據(jù)，從而減少故障發(fā)現(xiàn)到恢復(fù)的時(shí)間，減輕搶修人員工作強(qiáng)度，提高用電用戶滿意度.

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)拓?fù)?故障分析;故障搶修

引言

隨著社會(huì)生活的飛速發(fā)展， 社會(huì)活動(dòng)對(duì)電力的需求和依賴也就越大，國家對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)也投入了大量的人力物力，特別的配網(wǎng)系統(tǒng)的投入，已經(jīng)最大程度上保證了社會(huì)生產(chǎn)生活的需要，但就目前情況而言，仍然存在配網(wǎng)系統(tǒng)無法感知的信息死角，這部分設(shè)備沒有量測(cè)采集或者采集通道處于不可用狀態(tài)時(shí)，只能通過人工確認(rèn)的方式獲取這部分設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，這部分設(shè)備如果發(fā)生了故障，配網(wǎng)系統(tǒng)是無法感知到這個(gè)故障發(fā)生的，這時(shí)，電網(wǎng)管理者不清楚故障的發(fā)生原因，只能被動(dòng)的向用戶所報(bào)告的位置派出檢修人員，由檢修人員現(xiàn)場(chǎng)排查問題，在檢修人員查出問題之后，用戶才能得知預(yù)計(jì)恢復(fù)時(shí)間，如果一個(gè)故障引發(fā)了多個(gè)用戶報(bào)告，可能需要同時(shí)派出多組檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)處理問題，無論是用戶體驗(yàn)還是檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，都對(duì)配網(wǎng)的快速復(fù)電帶來了巨大的壓力.

本文中提及的算法，首先收集配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中記錄的停電事件，以及客服系統(tǒng)，計(jì)量系統(tǒng)所報(bào)告的故障信息，形成綜合停電池，基于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備狀態(tài)，將客服系統(tǒng)用戶報(bào)告與計(jì)量系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)告按照供電設(shè)備和停電發(fā)生時(shí)間分組，然后與已知停電事件相關(guān)聯(lián)，減少被派出的搶修人員數(shù)量，提高搶修部門的工作效率;綜合未知原因的報(bào)告，分析預(yù)測(cè)可能發(fā)生故障的設(shè)備，指導(dǎo)搶修人員排查故障，降低搶修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;分析預(yù)測(cè)故障原因，給出預(yù)計(jì)恢復(fù)時(shí)間，提高用戶滿意度.

1.綜合停電池

綜合停電池中包含了各個(gè)系統(tǒng)生存的停電事件信息，質(zhì)量事件信息和各種保障信息.

停電事件信息包括來自配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)感知到的設(shè)備故障引發(fā)的停電，配網(wǎng)自動(dòng)化遙控操作引發(fā)的停電，執(zhí)行計(jì)劃停電步驟引發(fā)的停電以及算法生成的新的停電事件.這些停電事件可能會(huì)引起某些設(shè)備或者用戶的停電或者質(zhì)量問題，當(dāng)有設(shè)備或者用戶發(fā)生了停電或者存在質(zhì)量問題時(shí)，首先會(huì)分析這個(gè)報(bào)告中提及的問題是不是由于已知的停電事件引起，如果確認(rèn)是這個(gè)停電事件引起的問題，這個(gè)報(bào)告會(huì)被聯(lián)系到這個(gè)停電事件上去.

質(zhì)量事件一般由于設(shè)備的過載或者用戶側(cè)諧波電流，大容量單項(xiàng)負(fù)荷或者沖擊電流等問題引起，具體表現(xiàn)通常有用戶側(cè)電壓偏高，用戶從電壓偏低，用戶側(cè)電壓閃變或者用戶測(cè)電壓波動(dòng).有一些質(zhì)量問題是由于已知停電事件引起，這些質(zhì)量問題報(bào)告會(huì)被聯(lián)系到停電事件上去，對(duì)于不是由于停電事件引起的質(zhì)量問題，算法會(huì)按照饋線進(jìn)行分組，每組生成一個(gè)新的質(zhì)量事件，并將質(zhì)量問題報(bào)告與之關(guān)聯(lián)，然后交由檢修人員處理.

問題報(bào)告分為停電報(bào)告和質(zhì)量報(bào)告， 停電報(bào)告時(shí)關(guān)于停電問題，質(zhì)量報(bào)告是關(guān)于質(zhì)量問題，從客服系統(tǒng)或者計(jì)量系統(tǒng)發(fā)出，如果有其他類似系統(tǒng)也可以產(chǎn)生相關(guān)內(nèi)容，可以在后續(xù)的系統(tǒng)集成方案中進(jìn)行信息整合.

2.確認(rèn)事件和疑似事件

無論是停電事件還是質(zhì)量事件，都存在確認(rèn)事件和疑似事件2種狀態(tài)，確認(rèn)事件是指配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)感知到的設(shè)備故障引發(fā)的停電事件，配網(wǎng)自動(dòng)化遙控操作引發(fā)的停電事件，執(zhí)行計(jì)劃停電步驟引發(fā)的停電事件，以及算法中生成的并且被檢修人員確認(rèn)過的事件（包括停電事件和質(zhì)量事件）.

疑似事件是指算法中生成的事件，并且還沒有被檢修人員確認(rèn)過的事件.

3.算法流程

計(jì)算過程分為2個(gè)過程，先自上而下進(jìn)行計(jì)算，分析當(dāng)前已知停電會(huì)影響到哪些故障報(bào)告，再自下而上進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)未知原因的故障報(bào)告的發(fā)生原因，最后形成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算結(jié)果

3.1.自上而下計(jì)算過程

已知停電事件，包括對(duì)故障停電、計(jì)劃停電、緊急停運(yùn)等信息的綜合處理。根據(jù)上游故障位置，基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備狀態(tài)，分析停電影響范圍，那么可以得到哪些故障報(bào)告是由于本次停電所影響，由于這個(gè)邏輯處于最頂層，所以該邏輯不需要修改已知停電事件的內(nèi)容和結(jié)果，只是將故障報(bào)告與停電事件相關(guān)聯(lián)。

3.2.自下而上計(jì)算過程

通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備狀態(tài)分析出這個(gè)故障報(bào)告涉及的用戶或者設(shè)備的供電路徑.

如果這個(gè)報(bào)告沒有合理的供電路徑，那么認(rèn)為可能是一個(gè)孤立的設(shè)備，通過已確認(rèn)時(shí)間的停電影響范圍進(jìn)行地理坐標(biāo)命中，如果這個(gè)報(bào)告的地理坐標(biāo)被包含在某個(gè)停電事件影響范圍之內(nèi)，這個(gè)停電報(bào)告會(huì)與這個(gè)停電事件相關(guān)聯(lián)。

如果供電路徑可用，按照時(shí)間和路徑2個(gè)維度對(duì)停電報(bào)告進(jìn)行分組，相鄰時(shí)間并且相鄰供電設(shè)備的用戶報(bào)告會(huì)被分到一組，計(jì)算每組的共同供電路徑，并且計(jì)算每組報(bào)告的數(shù)量以及報(bào)告來源的權(quán)重，判斷可能發(fā)生的故障是中高壓故障還是低壓故障，如果是低壓故障，那么本組共同供電路徑的末端可能是一個(gè)低壓故障發(fā)生的位置。如果是個(gè)中高壓故障，那么還需要與同饋線上的疑似中高壓故障進(jìn)行合并處理，再次計(jì)算新的共同供電路徑，供電路徑的末端可能是一個(gè)中高壓故障發(fā)生的位置。

幾個(gè)無關(guān)的故障有可能在算法中被合并到一起，檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)勘查之后，確認(rèn)故障位置不是算法確定的那個(gè)位置，確認(rèn)操作之后，停電池中的記錄也會(huì)被更新，算法可以將確認(rèn)的故障與無關(guān)的故障剝離開，那些與確認(rèn)故障無關(guān)的停電事件會(huì)合并成一個(gè)新的疑似停電事件。

4.工作模式

可以設(shè)置不同的工作模式，在不同的工作模式下，通過調(diào)整單電源故障報(bào)告率和故障報(bào)告間隔2個(gè)參數(shù)，可以調(diào)整算法邏輯，對(duì)不同環(huán)境進(jìn)行區(qū)別計(jì)算，例如風(fēng)暴模式下，可能更多的高電壓等級(jí)故障，或者配網(wǎng)主線路故障，通過調(diào)低單電源故障報(bào)告率或者調(diào)低故障報(bào)告間隔，是更多的故障可以向電源上游合并，而普通模式下，沒有那么多的高電壓等級(jí)故障，通過調(diào)高單電源故障報(bào)告率或者調(diào)高故障報(bào)告間隔，在個(gè)別用戶發(fā)出故障報(bào)告的情況下，不會(huì)向電源上游合并，更加符合實(shí)際情況。

故障報(bào)告間隔=上次故障報(bào)告時(shí)間-本次故障報(bào)告時(shí)間

故障報(bào)告間隔大于預(yù)設(shè)值的情況下，幾個(gè)報(bào)告會(huì)合并后進(jìn)行計(jì)算，反之，只會(huì)生成幾個(gè)單獨(dú)的故障。

單電源故障報(bào)告率大于預(yù)設(shè)值的情況下，故障位置可能會(huì)定位到配變的上游，反之，故障位置不會(huì)超出配變范圍。

5.相互影響的停電事件

當(dāng)一個(gè)停電事件交由檢修人員處理時(shí)，上游設(shè)備可能會(huì)發(fā)生一個(gè)新的停電事件，導(dǎo)致下游設(shè)備維修完成后并沒有實(shí)際回復(fù)供電，對(duì)于這種情況，算法中在完工階段做了處理。

當(dāng)停電池中的一個(gè)停電事件狀態(tài)修改為完工狀態(tài)時(shí)，算法根據(jù)這個(gè)停電故障設(shè)備的供電路徑，向上游設(shè)備查找，是否存在還沒有完工的確認(rèn)停電事件發(fā)生。如果存在這種情況，說明報(bào)告中的問題還沒有實(shí)際解決，那么將下游停電事件中關(guān)聯(lián)的停電報(bào)告和質(zhì)量報(bào)告都關(guān)聯(lián)到上游這個(gè)停電事件，修改下游停電事件的停電影響范圍和上游停電事件的停電影響范圍，完成這個(gè)流程。

6.質(zhì)量報(bào)告與停電事件

某些停電事件可能會(huì)引發(fā)質(zhì)量問題，但是不同原因的停電事件發(fā)生時(shí)，引發(fā)的現(xiàn)象也是不同的，那么根據(jù)已經(jīng)確認(rèn)的停電事件原因和質(zhì)量報(bào)告中的現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，可以判斷這個(gè)質(zhì)量報(bào)告的問題是否是由于上游的這個(gè)停電事件引起，如果特征匹配，那么將這個(gè)質(zhì)量報(bào)告與停電事件相關(guān)聯(lián)。

7.結(jié)語

配網(wǎng)故障的處理遠(yuǎn)比主網(wǎng)故障處理要繁瑣復(fù)雜，而且更加貼近用戶，可以快速的定位并且處理，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)于電力運(yùn)營單位也都在積極加強(qiáng)故障定位處理方面的建設(shè)。當(dāng)前最為常見的做法通常為增加FTU或者增加故障指示器的硬件投資。本項(xiàng)目通過信息集成，基于配網(wǎng)自動(dòng)化本身維護(hù)的電網(wǎng)拓?fù)?，營銷系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)和客戶報(bào)障系統(tǒng)，以及現(xiàn)場(chǎng)班組的反饋信息，通過開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)的配網(wǎng)故障定位分析預(yù)測(cè)算法，預(yù)測(cè)故障發(fā)生位置，分析故障停電范圍，判斷故障報(bào)告原因，預(yù)計(jì)故障恢復(fù)時(shí)間。在沒有追加硬件投資的情況下，成功分析出沒有采集設(shè)備的故障發(fā)生情況，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，實(shí)際使用效果達(dá)到預(yù)期要求，基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)的配網(wǎng)故障定位分析預(yù)測(cè)算法被認(rèn)為是可靠有效的故障定位分析預(yù)測(cè)算法

參 考 文 獻(xiàn)

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