基于计量自动化的配网远程监测及故障研判的研究与应用

张焕强

摘 要：本文以计量自动化系统的实时负荷数据为基础，以营配信息集成系统业务工单为依据，研究在配网自动化没上线或终端监测硬件设备覆盖率不高的条件下配网线路（尤其是分支线路）故障停电的远程监测及故障定位的辅助研判方法，并且利用GIS网络拓扑追踪算法及单线图动态渲染技术，实现配电网线路故障停电的实时报文、语音告警和可视化展示，为解决长期困扰供电企业配网故障发现晚、故障定位慢的问题提供新的思路。使配网调度人员能实时掌握线路运行状况及开关状态，及时发现故障停电并指挥抢修，缩短停电时间，提高供电可靠性，减少停电带来的损失。

关键词：配网停电；故障研判；远程监测；营配信息集成

中图分类号：TM762文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-00

1概述

配电网线路复杂，故障成因多样，线路故障率较高，故障发生后，从发现故障到故障点定位的时间远远大于故障处理时间。如果能减少发现故障和故障点定位的时间，使工作人员能尽快赶到故障位置，排除故障恢复供电，不仅可提高供电可靠性，减少故障巡线时间，同时可极大地提高配电网运行稳定性及运行效率，更是能大大减少停电带来的社会经济损失，提高用电客户的满意度。

通常来说，配网自动化集成了计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，是配网故障发现及定位的理想工具，但由于配电网自动化建设涉及面广、范围大、内容多且复杂，是一个庞大的系统工程，建设周期长，尤其是需要巨大的资金投入，这也使其无法在短期内实现配电网络的全覆盖。

本文以计量自动化实时负荷数据为基础，以营配信息集成系统业务数据为依据，研究在监测硬件设备覆盖不全的情况下配网线路（尤其是分支线路）故障的监测及定位的辅助方法，并且通过GIS网络拓扑追踪及单线图动态渲染技术，实现配网线路故障的实时告警和可视化展示。充分利用营配信息集成系统现有主配网拓扑拼接、计划停电和有序用电业务数据，集成主网SCADA 10KV线路故障跳闸和计量自动化电流负荷、配变失压等实时监测数据，研究并建设配网线路远程监测及故障研判辅助功能，可为在监测硬件设备有限的条件下解决长期困扰供电企业配网故障发现晚、故障定位慢的问题提供新的思路，并可通过该辅助功能的日常应用反过来促进营配信息集成系统数据质量以及计量终端数据准确率的提升。

2配网故障停电研判

10kV配网线路在运行过程中，会因自身或外部原因而产生一些故障，且故障达到一定程度就会导致线路停电，但并非所有的配网停电均由故障引起，比如检修计划停电就是比较常见的停电原因。要对配网故障停电进行监测和研判，首先要对停电事件进行合理的分类。

2.1停电事件分类

2.1.1预安排停电

预安排停电指已作出安排，或在6小时前得到调度批准（或按供用电合同要求的时间）并通知主要用户的停电。

（1）计划停电。由于施工或检修引起的有计划安排的停电称为计划停电。

（2）临时停电。事先无正式计划安排，但在6小时（或按供电合同要求的时间）以前按规定程序经过批准并通知主要用户的停电。如在运行中发现危及安全运行、必须处理的缺陷而临时安排的停电。

（3）错峰限电。由于电力系统电源容量不足或供电系统本身设备容量不足或供电系统异常，不能完成预定的计划供电而对用户的拉闸限电。

（4）欠费违约停电。对逾期不缴纳电费，或发现危害供用电安全、扰乱正常供电秩序行为的用户进行停电制止，称为欠费违约停电。

2.1.2故障停电

供电系统无论何种原因未能按规定程序向调度提出申请，并在6小时（或按供电合同要求的时间）前得到批准且通知主要用户的停电。故障停电按停电线路范围划分为主网故障停电和配网故障停电。

（1）主网故障停电。主网故障停电通常导致大面积停电事件，主要分为变电站全停和母线失压停电两类。

（2）配网故障停电。配网故障停电主要分为10KV出线开关跳闸停电（单条馈线全线停电）、分支线路停电和单个变压器停电三大类。

2.2实时监测数据及业务运行数据来源

由于配网线路停电的原因有多种，各种业务数据来源不一，因此有必要根据停电事件的分类，明确各业务数据和实时监测数据的来源。

2.2.1预安排停电业务数据来源

（1）检修停电：配网生产系统停电计划单；

（2）临时停电：配调集约化系统临时停电计划单；

（3）错峰停电：配调集约化系统强制错峰停电计划单；

（4）欠费违约停电：营销系统欠费违约停电安排。

2.2.2停电事件实时监测数据来源

（1）主网停电监测数据：主网SCADA故障告警信息；

（2）配网停电监测数据：计量自动化中变压器电流负荷数据。

2.3配网故障停电研判

通过线路及设备负荷监测判断停电事件，由设备连接关系进行拓扑追踪确定停电范围及停电位置，并根据预判的实际停电范围与计划停电业务数据进行比对和识别，把正常安排的停电从实际停电事件中去除，最终分析故障停电位置及停电范围。

2.3.1监测停电事件

读取计量自动化终端的实时电流值，当检测到有变压器电流为零或低于某个阀值时，对变压器加以停电标识，按不同馈线分别形成停电设备清单。

2.3.2合并停电事件，计算停电范围及停电源

以GIS网络拓扑为基础，以无流变压器为起点进行拓扑追踪，找到其上一级分支开关节点，并遍历此分支开关下所有的变压器，若发现此开关下所有变压器均为无流状态，则判定此分支开关停电，若否，则判定此停电事件为单个变压器停电。对于分支开关停电的事件，因未最终确定停电源，需以此分支开关为起点再往上追踪和遍历，通过递归的方法确定实际停电位置，并计算停电源。

2.3.3汇总预安排停电计划

抽取配网生产、配网调度和营销系统中的检修停电、临时停电、错峰停电和欠费违约停电计划，汇总形成预安排计划停电信息池。

2.3.4甄别故障停电，进行故障告警

把合并后的实际停电事件与预安排计划停电信息池中停电计划进行匹配，若检索到实际停电事件的停电范围与停电计划的停电范围一致，并且实际停电时间在计划停电时间的区间内，则判定此停电事件为预安排停电，否则，判定此停电事件为故障停电，需要进行告警。

3应用实例

本文以广东电网公司某供电局对配网线路停电监测及故障研判的研究成果及应用作为例子。该供电局于2010年进行了营配信息集成大型信息化项目的建设工作，经过几年的努力，建成了包括GIS、配网生产、配调集约化、快速复电、计量自动化等配网运行管理信息系统，建立了主配网拓扑拼接常态化运行管理机制，形成了全局一张图，并且通过用电调度平台实时获取主网SCADA的故障告警信息。但由于配网自动化系统目前尚未上线，而且会面临自动化终端设备成本高、上线周期长、覆盖率低等问题，而在短期内无法实现对配网线路尤其是分支线路运行状态全范围监控，配网线路的故障多靠工作人员现场巡视报障或客户电话投诉，延误故障抢修的时间，不利于客户满意度的提升。

充分利用现有信息系统及技术手段，该供电局建成了基于计量自动化的配网停电远程监测与故障研判辅助系统。该系统主要包括运行监控、故障告警、故障确认和告警规则管理等功能，实现了配网故障停电事件的自动监测识别、语音告警以及在单线图上的动态渲染可视化展示。

图1 故障停电动态渲染可视化展示

通过配网停电远程监测与故障研判辅助系统的上线使用，该供电局实现了对配网线路运行状态的准实时仿真监控，强化了对分支线路故障的监测，配网调度人员能实时掌握线路运行状况及开关状态，及时发现故障停电并指挥抢修，急修班组人员能快速收到指令赶赴现场，并根据告警信息迅速进行故障定位，开展抢修工作，缩短了停电时间，提高了供电可靠性指标，减少了停电带来的经济损失。

4结束语

本文以信息化建设程度具有普遍代表性的地市供电局为例，研究在配网自动化未建成或自动化终端未实现全覆盖的情况下，通过有效使用现有的计量终端监测数据、停电计划和有序用电数据，实现配网线路运行状态远程监测及故障告警功能，为解决供电企业配网故障发现晚、故障定位慢的问题提供新的思路。本文研究的方法强调在当前有限的资源条件下，利用较少的投入，极大的提高复电效率，减少停电时间，提高供电可靠性，能带来社会效应和经济效益，具有积极的意义。

参考文献

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