【关键词】单相接地、故障预测模型、调度试拉、巡检计划
一、背景
本文综合分析天气因素、线路参数、社会负荷三方面影响因素，建立了单相接地故障预测模型。根据数据库中的具体线路参数，结合天气预测、负荷预测，即可得到该线路在预期条件下的故障概率。对于没有装设接地选线功能的变电站出线故障，即可按照预测模型所得到的故障概率大小进行试拉，提高试拉准确率。
二、模型及算法
本文从萧山智能配电管理系统和萧山调控中心数据库调出相关数据，通过数据筛选、处理，选出天气因素、线路因素、社会负荷三个方面的近5年的相关数据来进行研究分析。
1.1 单相接地故障概率预测
首先对三个因子进行量化。天气因素采用温度、湿度、风力、有无雷雨四个方面的标量，组合为T（a,b,c,d）一个包含四个维度的矢量；线路参数采用线路类型线路长度、海拔、绝缘水平四个标量，组合为L(w,x,y,z)；社会负荷采用阶段时间内的最高负荷做为参考值。对前两者先采用矢量量化，社会负荷采用均匀量化，得到两个四维向量、一个标量。分别对两个矢量中各个维度进行权重分析，将其标量化处理，得到三个处理后的标量因子。
其中K为单相接地故障发生概率，、、分别为天气因素、线路参数、社会负荷三个加权因子，通过对数据库中故障因子拟合得到。、、分别为具体线路的天气预测、线路参数、负荷预测。线路故障概率因素公式如下：
1.2 单相预测故障系统的建立
本项目利用公司的智能配电运行管理系统，以及公司调控中心数据库，调用故障数据，进行数学处理后，设计了单相故障预测系统。该项目通过两个数据系统调用最近五年的故障数据，并进行数据筛选，信息量达数十万级别。
2.影响因子分析
2.1 天气因素
以2015年到2019年萧山地区天气情况为例，5年的单相接地故障有25%发生在晴朗和多云天气。天气较为恶劣的情况下，发生单相接地故障的频率较高，其中48%的单相接地故障发生在天气变化比较频繁的情况下。由此可知，天气的优劣情况与单相故障率存在一定的正相关性，可以在天气较差的情况下，多调配人员巡检，以减低故障率。
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2.2 线路参数
萧山南片区域属于低地丘陵，线路条件相对较为恶劣，多为山地架空线路，且多架在山地之上。最近五年间，东片、南片、城区故障总数相差无几，但南片区域35kV及以下变电站出线明显低于东片和城区。相对于地势比较平坦的城区和东片，南片地区架设电缆成本过高，多采用架空线，且山地多，导致架空线路的长度较长且所处海拔较高，更容易遭受雷击影响。由图6可知，南片区域平均每条出线的故障率远高于东片和城区。
2.3 负荷因素
社会负荷情况作为单相接地故障的一个重要影响因子，本项目通过分析2015年到2019年五年的社会负荷情况以及单相故障情况。萧山区2015-2019年的社会最高负荷在2200MW及以上的时间段占73%；当社会最高负荷在2200MW及以上时，萧山区每周单相接地故障大于1.5次，明显高于低负荷运行情况。特别当社会最高负荷高于2600MW时，单相接地故障率最高，因此对于负荷预测中高社会负荷的时间段，应提前调配好巡检人员，降低故障发生的概率；同时，对于高负荷运行时间段，提前做好动态负荷控制措施，通过降低负荷来减少故障率。
【价值及成效】
1. 为调度试拉提供理论依据。本项目通过对2015-2019年五年的配网单相接地故障进行数据挖掘，经过数据筛选、处理，建立了单相接地故障预测模型。将负荷预测和天气预测结果代入模型中，根据数据库中原有的线路参数，即可得到目标线路接下来10天的单相接地故障概率。对于没有选线功能的变电站出线，可以根据本项目的单相故障预测系统选择故障线路的出线变电站，系统即可求出该时间点所有出线的故障概率，并进行自动排序。调度员可以以此为依据进行试拉，提高切除故障的准确率。
2. 为运检中心调配人员提供辅助参考。由本项目的单相故障预测系统可知，时间节点上处于社会高负荷运行阶段的配网单相故障率最高。针对此问题，变检中心可以在用电高峰期调配运检人员，加强对配网线路的巡检工作。针对南片区域，由于自身配网线路环境较差，在用电高峰季节，可以向其他区域借调巡检人员，以保证配网的安全稳定运行。
3. 对调度控制负荷提供数据支持。根据本项目中单相接地故障预测模型中负荷因子的分析，可以看到不同负荷区段故障率有所不同，总体跟负荷呈正相关性。根据数据挖掘结果，可以为动态负荷控制措施的制定提供数据支撑，实现动态的电能供需平衡。
4. 本项目的单相接地故障预测模型系统的分析了线路参数对故障的影响，这对于未来线路的架设有着重要的参考价值。相对于架空线路，电缆的可靠性明显更高，且故障率低，但由于经济成本高，且偏远地区架设难度大，乡村地区普遍采用架空线路。根据数据挖掘的结果，架空线路的规划应充分考虑当地的地理因素，针对南片地区，应尽可能绕开山地；在无法绕开的情况下，适当增加线路绝缘水平，提高耐雷能力，从而减少单相接地故障的发生。
论文作者: 周艳
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
标签：单相论文; 故障论文; 负荷论文; 线路论文; 天气论文; 概率论文; 社会论文; 《中国电业》2019年16期论文;