基于智能感知技术的配电网故障定位与智能恢复方法研究

王思群，王 启

（1.青岛越洋工程咨询有限公司，山东 青岛 266024；2.山东新国华项目管理咨询有限公司，山东 济南 250014）

0 引 言

当前的能源行业中，配电网的稳定性和可靠性是保障供电安全和高效运行的关键。随着技术的进步和电网的复杂性增加，传统的故障定位方法面临着种种挑战，如故障检测的不精确性和系统恢复响应的延迟等问题[1-2]。这些挑战不仅影响电网的正常运行，还增加运维成本，不利于电力供应安全。基于此，文章提出一种基于智能感知技术的配电网故障定位与智能恢复方法研究，通过快速检测和定位故障并及时隔离和修复，以提升电网的可靠性。

1 智能终端与故障定位通信方式研究

1.1 智能终端在故障自愈中的作用

自愈能力不仅是智能配电网作为自适应系统的主要能力，还是构建未来电力系统的核心功能。这种自愈能力包括自我预防、自我诊断及自我修复等多个方面。借助这一机制，系统能够精确地发现潜在或已发生的问题，并迅速采用合适的技术和策略进行响应和修复，从而最大限度地提高电网的效率和对异常事件的快速响应能力。此外，这种高度整合的智能化管理机制大幅提高电网的运行效率和在面对多样化紧急情况时的适应能力[3]。

1.2 智能终端与故障定位的通信方式

分布式馈线自动化（Feeder Automation，FA）可分为速动型分布式FA 和缓动型分布式FA。《配电自动化智能远程终端单元技术规范》（GB/T 35732—2017）指定信息交互和故障处理时间，如表1 所示。

表1 分布式FA 的技术要求 单位：ms

2 基于智能感知技术的配电网故障定位与智能恢复方法研究

为提升分布式电源的效益并保证配电网的稳定性，开发并执行整合分布式发电（Distributed Generation，DG）的智能配电网自愈策略十分重要。这些策略必须深入洞察分布式电源接入时的动态变化，并灵活适应配电网的即时变动。通过采用预测技术、实时数据分析以及自动化控制系统来提升配电网的效能，确保在分布式电源并入的情况下，即使遭遇极端事件或意外情况，配电网也能维持其稳定性和供电效率。智能分布式馈线自动控制线路如图1 所示，联络开关LB和断路器CB均被准确标出。在正常运行模式下，分段开关处于断开状态[4]。在这种配置下，智能配电网终端单元（Smart Terminal Unit，STU）具备捕获和处理故障电流的能力，且可以与开关设备进行通信。智能终端可以精确地操控其所连接的开关，从而实施故障检测、故障定位、故障隔离以及恢复供电等操作。

图1 智能分布式馈线自动控制线路

2.1 故障检测

在配电系统发生故障，特别是图1 中的点F处出现问题时，线路上安装的智能传感器STUC会迅速侦测到不正常的电流流动。这一侦测机制促使STU1迅速响应，捕捉异常电流，并立即对这一异常情况进行编码，标记为“1”。该过程完成后，STU1不会停滞，会将捕获到的信息迅速、准确地传递给下一个智能终端STU2。在接收到STU1传来的故障信号后，STU2则承担起进一步的诊断任务。

2.2 故障定位

若检测到进线开关已处于断开状态，智能终端会利用这一关键信息，结合开关的状态和流经各节点的电流数据，分析判定故障位置。通过这些数据分析，智能终端得出结论，故障确实发生在节点1 与节点2之间的线路。这个判断过程不仅是基于进线开关的状态，还可能结合其他传感器的反馈信息，如电压下降、电流突增等异变信号，从而提升故障定位的准确性。在智能终端确定故障的精确位置后，智能配电网中的自动化系统会迅速进入故障隔离阶段。

2.3 故障隔离与恢复

一旦智能终端完成故障检测与定位操作，将依据预设的应急计划激活故障隔离程序，确保配电网络在面临突发故障时能够迅速且高效地恢复正常运行，从而确保电力系统的安全、稳定运行[5]。智能终端会指导维修团队检查出现问题的设备，并根据实际情况采取相应的措施。在某些情况下，如果系统设计允许，故障隔离后智能终端可以启用备用系统，为受影响区域临时供电，确保电力供应的连续性。在维修或更换故障设备时，智能终端会实时监控整个电网的运作状态，调整配电策略，优化负荷分配，减少故障对用户的影响。根据故障位置的信息，配电网的控制系统会计算出一条最优的供电路径，以便在不影响其他用户正常用电的前提下，通过操作其他分支线路上的开关，有效隔离故障线路与健康线路。这种敏捷的响应能力不仅能够缩小故障影响范围，而且能够提升电网的可靠性。这些操作都高度自动化执行，确保配电网络在面临突发故障时能够迅速、高效地恢复正常运行。检测流程如图2 所示。

图2 检测流程

建立断路器处STUC的模型如图3 所示。该模块的作用是控制此处断路器的开合，同时接收来自联络开关的信号。

图3 断路器处STUC 模型

3 结 论

随着科技的不断演进，智能感知技术的发展在提升配电网络故障诊断与修复方面的应用前景日益广泛。这种技术能够实现快速且精确的故障探测功能，进而加速故障的精确定位，并优化修复流程。这不仅大幅增强电力系统处理紧急情况的能力，也极大地改善电网服务的整体质量。在目前的电力行业背景下，智能感知技术已成为增强配电网故障检测与恢复能力的关键，并逐步转变为电力系统领域科研和技术进步的热点。这项技术的深入应用远远超越传统的故障检测和快速响应范畴。因此，进一步研究并推广智能感知技术在电力系统中的应用，对于推动能源行业向智能化、数字化以及绿色化转型具有十分重要的战略意义。