◎楊敏生

引言

基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電網(wǎng)融合了工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)圖模系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)以及調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)等多個(gè)專業(yè)技術(shù)的數(shù)據(jù)，能夠加強(qiáng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的資源共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化配置，從而提升整個(gè)配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下的配電網(wǎng)故障診斷方法為災(zāi)后的處理方案，這就要求要加強(qiáng)對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電網(wǎng)故障診斷方法的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障的主動(dòng)防御，讓配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間能夠大大縮短。

一、傳統(tǒng)配電網(wǎng)存在的問題

我國配電網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量非常多，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，當(dāng)前配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平較低，還沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，難以對(duì)配電網(wǎng)故障做到有效預(yù)防。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致無法向用戶供電，對(duì)用戶的正常生活和工作造成了巨大的影響。針對(duì)這種情況，就要求要及時(shí)獲知配電網(wǎng)的故障信息，并做好故障分析，在最短的時(shí)間內(nèi)采取有效的策略和措施來應(yīng)對(duì)，縮短供電的搶修時(shí)間，及時(shí)恢復(fù)正常供電。配電網(wǎng)的供電搶修是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，涉及到多個(gè)專業(yè)和多個(gè)環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)故障診斷和搶修的水平反映了供電企業(yè)的服務(wù)水平。但是從實(shí)際的情況來看，一些地區(qū)的配電自動(dòng)化設(shè)備配備不足，對(duì)于配電網(wǎng)的指揮業(yè)務(wù)盲目性非常大，對(duì)于配電故障的信息難以及時(shí)獲取，所以很難形成主動(dòng)配網(wǎng)搶修指揮[1]。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)管理中，由于支線的頻繁變換以及人員交接變換會(huì)導(dǎo)致臺(tái)區(qū)拓?fù)浼軜?gòu)不清晰。對(duì)于臺(tái)區(qū)分支線路的計(jì)量難以實(shí)現(xiàn)同步，所以就導(dǎo)致沒辦法確定臺(tái)區(qū)的線損，進(jìn)而影響故障的診斷和處理。臺(tái)區(qū)故障信息和用戶之間沒有實(shí)現(xiàn)有效的溝通，導(dǎo)致客戶經(jīng)常打電話投訴，臺(tái)區(qū)故障投訴率非常高。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)融合了人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等多種先進(jìn)的通信信息技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)多項(xiàng)業(yè)務(wù)的智能聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)電網(wǎng)和用戶之間的協(xié)作共贏。

二、智能配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)的建設(shè)要求

智能配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)建設(shè)要求臺(tái)區(qū)拓?fù)湟軌蚓珳?zhǔn)識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)主站的自動(dòng)成圖；實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)區(qū)的分段和分相精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)做好臺(tái)區(qū)的線損分析，并制定綜合降損決策；實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)停電區(qū)段的就地定位，快速、精準(zhǔn)檢測(cè)故障，并及時(shí)處置，主動(dòng)搶修，減少投訴率；加強(qiáng)對(duì)臺(tái)區(qū)資產(chǎn)的清晰管理，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)資產(chǎn)的便捷錄入，本地、主站互相備份。

三、面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電網(wǎng)故障診斷方案

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電網(wǎng)故障診斷和處理平臺(tái)建設(shè)方案包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享功能、配電網(wǎng)故障區(qū)域快速定位功能和配網(wǎng)搶修指揮服務(wù)功能，如下圖1 所示。

圖1 面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)智能化狀況監(jiān)測(cè)和故障處理平臺(tái)方案

（一）配電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享功能

配電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享功能是指利用信息交互總線和用電信息采集系統(tǒng)來采集用電信息，實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享，對(duì)終端上報(bào)給配電臺(tái)的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)等都可以收集起來，并進(jìn)行綜合的分析和處理，為配電網(wǎng)的故障監(jiān)測(cè)和處理提供有利的參考，避免故障處理的盲目性，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的主動(dòng)工作局面。配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集終端是通過同步相量數(shù)據(jù)集中器裝置來實(shí)現(xiàn)的，可以對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)，還具有轉(zhuǎn)發(fā)信息的功能。當(dāng)前隨著各種科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國通信方式也變得更加豐富，天線專網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)通道等也可以應(yīng)用到信息采集單位中，更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

（二）配電網(wǎng)故障區(qū)域快速定位功能

共享數(shù)據(jù)反映出來的信息通過配電網(wǎng)故障區(qū)域快速定位功能就可以形成配電網(wǎng)分支線斷線不接地故障診斷主要特征庫，從而將故障診斷主要的條件特征以及結(jié)果特征之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則充分挖掘出來，建立故障診斷規(guī)則庫，通過故障診斷規(guī)則就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)故障的快速診斷。故障診斷規(guī)則庫是通過頻繁模式樹結(jié)構(gòu)來對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，然后通過數(shù)據(jù)集的掃描來將頻繁的項(xiàng)集提取出來，關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘效率非常高。在對(duì)配電網(wǎng)的故障進(jìn)行診斷時(shí)，要將需要診斷的條件特征和規(guī)則庫中的條件特征進(jìn)行匹配，如果匹配成功則判定存在故障，如果匹配不成功則判定沒有故障。通過配電網(wǎng)故障區(qū)域快速定位功能挖掘出來的強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，不僅可以用在故障的診斷中，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)故障定位，也就是具體查找出故障發(fā)生的位置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障區(qū)域的智能化確定。規(guī)則庫中的條件特征來自各饋線和分支線上的電氣量信息，一旦診斷出來發(fā)生了故障，則可以結(jié)合匹配到的關(guān)聯(lián)規(guī)則中的條件特征來對(duì)故障發(fā)生的地點(diǎn)進(jìn)行推斷，并推斷涉及到的用戶所在的分支線上。

（三）配網(wǎng)搶修指揮服務(wù)功能

面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)智能化狀況監(jiān)測(cè)和故障處理平臺(tái)能夠?qū)⒉杉K端上報(bào)配電臺(tái)區(qū)的電流和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和判斷，從而掌握電網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)的低壓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特征，從多個(gè)角度和層面來對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行全方位的管理，提升管理精細(xì)化和全面性，從而提升平臺(tái)輔助決策的能力。對(duì)于各種運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化，可以對(duì)異常和故障進(jìn)行預(yù)判，做好配電網(wǎng)整體運(yùn)行工作狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主動(dòng)提升停電的區(qū)域，從而改變以往配電網(wǎng)被動(dòng)搶修的狀況，提供主動(dòng)搶修服務(wù)，同時(shí)還可以通過相關(guān)的通信手段來發(fā)出配電區(qū)域的停電信息通告，以提升整體的服務(wù)質(zhì)量，給人們提供滿意的服務(wù)。

三、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)配電網(wǎng)功能介紹

（一）線路電參測(cè)量

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)配電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓、電流、無功功率、有功功率、電網(wǎng)頻率、視在功率以及三相電壓電流的諧波畸變率等的實(shí)時(shí)測(cè)量，同時(shí)可計(jì)量三相有功電能和三相無功電能以及正反向諧波有功電能，并記錄三相有無功最大需量和發(fā)生時(shí)間。

（二）拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)配電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別，電容投切為短時(shí)投切，維持?jǐn)?shù)十ms，對(duì)電網(wǎng)造成的影響非常小，可以忽略不計(jì)。通過投切的長短和有無，可以組成特定的無功狀態(tài)序列，具有良好的抗干擾能力和可識(shí)別性，以此來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別。

（三）精準(zhǔn)故障定位

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下的配電網(wǎng)智能化狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障處理平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能化分析處理故障，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)故障定位，以此來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障的主動(dòng)防御。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)配電網(wǎng)能夠?qū)€路的停電工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；確保計(jì)量的采樣測(cè)量一體化，從而對(duì)線路的電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)檢測(cè)短路故障；智能配電網(wǎng)可以配置剩余電流互感器，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接地漏電故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)拓?fù)鋱D和各個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障狀態(tài)，就能夠?qū)€路的短路、停電工況以及接地漏電故障等進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，并進(jìn)行定位。

（四）精確臺(tái)賬管理

智能配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)還具有對(duì)臺(tái)賬進(jìn)行精確管理的功能，可以提供設(shè)備臺(tái)賬信息文件的生成、保存和上送。工程安裝時(shí)，工程安裝人員通過手機(jī)或者平板上的專用的APP 掃描設(shè)備的二維碼，將設(shè)備的型號(hào)、生產(chǎn)日期、規(guī)格和廠家等臺(tái)賬的信息數(shù)據(jù)生成XML 文檔，在藍(lán)牙的作用下輸送到低壓多路監(jiān)測(cè)單元中保存起來，TTU 就可以通過無線通信或者載波獲得這個(gè)設(shè)備的臺(tái)賬信息文件，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備臺(tái)賬的精確管理。

（五）線路損耗精準(zhǔn)計(jì)量

智能配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)可以實(shí)現(xiàn)線路損耗的精準(zhǔn)計(jì)量，將低壓多路監(jiān)測(cè)單元安裝在臺(tái)區(qū)的各個(gè)分支點(diǎn)上，提供按時(shí)間凍結(jié)的電參數(shù)據(jù)和電量數(shù)據(jù)，這樣TTU 就可以獲得同一時(shí)間各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流功率和電能等數(shù)據(jù)，然后結(jié)合自動(dòng)識(shí)別到的拓?fù)湫畔⒕湍軌驅(qū)€路的損耗進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)量。

（六）其他功能

智能配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)還可以實(shí)現(xiàn)諧波污染源的定位，諧波電能區(qū)分正負(fù)，對(duì)諧波污染源和諧波被污染者正確區(qū)分?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)諧波電能的分相計(jì)量和保存，定位非常準(zhǔn)確，不僅可以確定線路，還能夠進(jìn)一步定位到相別。諧波電能定時(shí)凍結(jié)，對(duì)諧波污染源實(shí)現(xiàn)時(shí)間區(qū)段上的定位。智能配電網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)分散式的無功就地補(bǔ)償。傳統(tǒng)的配電臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償方式主要是以集中補(bǔ)償為主，可調(diào)補(bǔ)償?shù)臋n位不夠精細(xì)。智能配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)使用LTU 自帶的拓?fù)湫盘?hào)源終端，就可以實(shí)現(xiàn)就地多級(jí)的靈活補(bǔ)償，自主補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)補(bǔ)償單位非常低。智能配電網(wǎng)的維護(hù)非常便捷，并且擁有多種可擴(kuò)展功能。

四、結(jié)語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電網(wǎng)建設(shè)是為了適應(yīng)我國當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)的新型配電網(wǎng)，通過多種現(xiàn)代化通信技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決配電網(wǎng)搶修工作中的盲目性問題，充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)中可采集的數(shù)據(jù)量和采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)共享技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的智能化狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理，能夠有效提升配電網(wǎng)的智能化水平，給用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。對(duì)于當(dāng)前的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電網(wǎng)，可以從多個(gè)層面來進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)極端天氣下的故障預(yù)測(cè)，進(jìn)一步強(qiáng)化配電網(wǎng)的主動(dòng)防御功能。