配电网故障智能研判与抢修策略分析

2024-06-09宋亚茹田甜

科学与信息化 2024年9期

宋亚茹田甜

1. 国网江苏省电力有限公司新沂市供电分公司江苏徐州 221400；2. 国网江苏省电力有限公司徐州市铜山区供电分公司江苏徐州 221005

引言

2020年3月，国网公司提出“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标。其中，“加快建设一流现代化配电网”是能源互联网建设的重要组成部分。为推进战略目标有效落地，准确把握配电网向智能化、数字化、主动化方向发展的形态和特征，国网公司提出了构建基于智能化研判的配电网故障处置管理体系。

1 配电网故障原因

1.1 内部原因

首先，有些地方因为技术落后无法对低压配电网进行高效规划，致使低压配电网在投入使用后存在一些问题，比如电能供应范围超过了电网供电的限度，电线规划不科学造成电线的迂回或者缠绕等。这些现象都会在一定程度上增加低压配电网的运行负担，从而引起供电不稳，同时还会造成线路浪费，增加电力企业成本[1]。其次，有些地区的低压配电网由于使用时间较长，其中的一些设施设备已经老化，尤其是一些电线的半径已经无法满足大载量的电流。如果不及时解决这一问题将会导致低压配电系统出现短路或者是漏电，严重威胁供电的稳定性及安全性。最后，前期由于技术限制等原因，低压配电网的接地方式比较单一，加之没有高质量的保护措施，如果用户在用电过程中使用不当就会引起漏电。在这种情况下总保护装备会发挥作用，自动关闭供电。这虽然有一定的保护作用，但是影响了其他相关居民的正常用电，给人们的生活带来不便。

1.2 缺乏统一管理标准

大部分配电线路环境较为复杂，分布区域较广，很多实地检修过程中会因当地气候、天气、地域等客观因素的影响，在一定程度上增加了工作人员的维修难度。除此之外，大部分设备维护与检修工作对维修人员并没有一套标准的技术水平要求，这就导致了很多维修工作会因工作人员技术水平不足而无法对某些故障进行彻底解决与维护，致使很多故障反复发生且找不到合理的解决办法，给电力企业整体效益造成巨大损失。因此，需要完善相应的配电维护管理制度，以公平公正的原则合理分配维护人员岗位，不断提高配电检修设备人员对本职工作的重视程度，从而为企业生产与人们日常用电提供安全保障。

1.3 故障排查不到位

在日常的检修过程中，由于工作人员技能水平有限、经验不足等，导致对配电线路巡视排查不到位，只能查出表面问题并进行修复，难以发现线路出现的一些隐蔽性、实质性问题，从而导致线路故障重复发生。这样不仅浪费了人力、物力，也影响了整个电力系统的稳定运行，长期下去可能会造成更大的安全隐患。

2 配电网智能研判分析

2.1 配变信息故障研判

配电网发生故障后，馈线自动化工作发生异常。这时便要检测配变信息，通过配变信息可以找到故障发生位置。实际上，数据定位在出现异常问题后，其主要诱因有：主干线故障，且这种因素属于开关跳闸异常常见的原因。配电网在具体运转时，跳闸故障可能为变压器出现异常，即在高低压测量因素下，跳闸设备所处区域的电源将会断开，测量数据为0，这时候配变设备会收集相关信息，并形成停电故障报告。基于停电配变相关数据信息，分析故障拓扑相关联系设备，如金额等，能够确定哪一设备发生了跳闸。通过配电网故障运行情况可知，导致故障出现的原因多种多样。由于用户接触广泛、配变数量多，加大了配变故障的出现概率。当然，在配变实际运行过程中，在多种因素影响下，其也可能报送多个报警信息。对于这些报警信息，相关维修人员应基于配变信息的参数和标准，对其进行分类处理，如对其进行全面、系统的分类，并基于分类结果，判定其具体故障位置、设备等，这为后续研判分析明确停电故障提供了依据。

2.2 汇集多源信息迭代研判

对多源信息的迭代研判进行研究与整合，可以使配电网故障研判中存在的不足得到有效解决。结合多元信息日常运作流程、表现等要素，其在配电主站上的流程如下：首先，在发现开关信息出现故障后，利用电网馈线自动化属性，向故障指示器反馈测量信息，然后再传递配变停电信息[2]。事实上，在处理配电网相关故障数据过程中，相关系统会以综合的角度研判故障信息，而不是依据上传顺序进行判定。若是接收到保护动作信号、开关跳闸，那么需要研判常规馈线自动化故障，同时形成诊断报告1，若是后续无故障信息，便将此报告确定为最终研判报告；若是接收到故障指示器翻牌动作信息，那么，馈线故障指示器发出命令，以故障指示器的故障电流信息、负荷电流、翻牌信息等为基础，进一步明确故障发生位置，找到发生故障的设备，同时快速形成诊断报告2。如果之后没有故障发生，则应和报告1相结合，一同展开全面诊断，形成最终故障报告；当发生配变停电事件的时候，此条馈线配变更会第一时间发出命令，以配电电流信息为基础，明确发生停电故障的区域，拓扑分析，对故障进行精确定位，形成报告3，若是之后未出现故障，则结合报告1、2，最终形成诊断报告4。

2.3 故障定位

配电网故障定位主要指在出现故障问题后，根据由广域测量系统（WAMS）等收集到的各项数据对故障发生线路和具体区段加以检测，目前人工智能在配电网故障定位中的应用大致分为2项内容：①基于智能算法的故障定位方法。有部分学者将遗传算法作为研究对象，对直流配电网线路故障定位方法展开系统化研究，经过不断测试和研究之后发现，利用该方法进行直流配电网线路故障定位检测准确度相对较高，特别是在定位精度上具有较高的准确度。②基于机器学习算法的故障定位方法。有学者以深度学习方法为中心并在此基础之上，对智能变电站二次设备的故障定位方法加以深入研究，同时依据二次设备不同时期的故障特点和自检信息，提出了故障断面的特征方法，随后借助深度学习方法设定故障定位模型且制定出具体的故障定位流程，从而验证了深度学习方法的实效性。

2.4 建立智能化模型

配电自动化和馈线自动化的深化应用，为配电网故障智能化处置提供了系统保障，对实现配电调控故障处置模式由“人工被动”向“智能主动”转型具有十分重要的意义。综合运用“大云物移智”等现代信息技术和能源技术，推动配电自动化和馈线自动化系统朝着数字化、智能化方向发展[3]。具体应用措施如下：①智能化的研判体系。依据配电网运行特点，依托智能化应用系统，全面构建智能化研判体系，包含配电网终端、线路分支、变电站出现三级故障信息感知体系，实现全线路异常信号实时上传、故障信息智能分析、故障范围自动判定等功能，实现配电网故障快速、主动、准确研判；②智能化的处置流程。全面分析构建智能化处置流程，实现故障区域自动定位、隔离，非故障区域自动转供，停电信息自动发送，完成配电网故障处置全流程智能化流转，解决现阶段故障信息难以实时共享、故障处置流程存在断点、跨部门运维抢修效率低等问题，实现配电网故障智能化处置。

3 配电网故障抢修策略

3.1 优化分段开关配置

为了能够促进分段开关配置达到较好的优化效果，就要对智能配电网电路特点、出线和线路特点进行充分考虑，在将分段开关结构配置进一步明确的基础上进行不断优化。此次研究使用的是电压时间型自动分段器，重点考量的是配电网失压以后可达到自动分合闸的目的，并且运行模式为两种，第一种为当配电网故障发生的时候，智能变电站出线端重合器会开闸，借助自动分段器对配电网失压情况进行检测，采用无延时跳闸方法。第二种为当配电网智能变电站出线端重合器重合延时，此类型自动分段器会结合提前预设好的时延参数，由最近自动分段器自动合闸。若分段器合闸处于配电网故障区域内，重合器便可以对配电网故障电流检测，进而完成二次分闸。故障区段上游，相邻分段器会因为合闸以后出现时间差，借助失压跳闸、闭锁检测的方法将故障隔离。如果配电网变电站出线、分支线开关采用的是重合器，其他配电网线路、用户分界开关采用分段器。分段器运用负荷开关，同时进行两级极差保护，重合器、分段器跳闸延时时间是0s。所以，变电站出线关重合顺开合闸保护的时候，要将时延适当增加。

3.2 抢修工具优化

①夹线器优化。传统夹线器一般设置有拉环与拉杆两种类型，其工作原理是通过杠杆原理带动拉杆夹紧导线并上锁，而在作业完毕取出夹线器时，需要作业人员单手握住夹线器本体，另一只手推动拉环才能将夹线器取下，操作工作较为费力且一般在高空作业时进行，特别在推拉拉环过程中存在较大的安全隐患。可考虑操作安全性和实用性研制新型弹力夹线器，操作省时省力的同时可切实降低此类电网高空作业的危险性[4]。②防坠器优化。现有的防坠器类型多样、规格不一，操作时存在局限性与安全隐患。可考虑设计一款适用于架空线路作业的新型防坠器，使其能够在满足安全防护指标的基础上支持远程智能操作，避免多次攀爬及反复挂接风险，保障作业安全、科学、高效开展。③杆塔风灾风险评估终端。有些配电网地处沿海地区，属亚热带东南季风气候，每年都会多次受到台风袭击。针对此类台风地区，可考虑研制配电网杆塔风灾评估终端，使其具备在适应致灾因素计算出各杆塔的防御优先级，帮助运维人员快速分类需要紧急防御的安全隐患杆塔，提高电网安全稳定与可靠性。

3.3 应用人工智能技术

为持续提升电网运营管理效率，优化电网与客户之间的链接，解决传统的“人工盯防、人工通知”工作方式效率低下、可靠性差的问题，以数字化转型战略为指导，依托文本转语音（TTS）、自然语音识别（ASR）、流程自动化（RPA）、数据挖掘等成熟且实用化的人工智能技术，有机融合故障抢修指挥业务流程与智能化、大数据等先进技术，结合多源头配电网状态感知终端、故障抢修和电网停电管理业务系统，开发智能研判、智能督导、智能指挥和智能评价等抢修工单智能指挥功能，构建服务于供电服务指挥工作的配电网故障抢修“虚拟指挥员”，实现7×24h的设备全周期异常识别、工单全过程督办、指挥中心与现场全方位协同，推动管理与服务的数字化转型升级，提升供电服务质效，优化地区营商环境[5]。

3.4 优化管理流程

①建立客服调度小组以提升接障效率和质量。针对性建立客服调度小组，并与调度中心合署办公，作为抢修信息的统一汇集点，在接收95598呼叫中心的保障工单后，进行筛选过滤，将有效的故障工单传递到所属区局抢修班组，之后将故障跟踪信息数据反馈到呼叫中心。②科学规划抢修小组布点以强化班组抢修职能。伴随堵车现象日益严重，容易发生抢修车受堵塞无法在规定时间到达现场的问题，需充分结合城市地理特征、交通情况、故障多发地域分布情况，科学规划抢修人员布点。③详细规划管理物资以提高工作效率。在抢修工作中，需要确保物资设备可以及时送至场地。在领用物资时，若情况紧急，应在物资供应方面开通绿色通道，以提高抢修人员的工作速度和工作效率。