摘要：由于我国配电网线路数量多、分支多、运行方式复杂,在线路发生故障时,故障点的查找费时费力,线路维护人员的工作量大,效率低,故障指示器的配电自动化系统准确定位故障点能够帮助维修人员快速排除故障、恢复供电,这对于提高供电可靠性具有重要意义。文中介绍了一种基于故障指示器的配电网自动化故障判断系统。该系统可基于故障指示器及其它设备的监测信息,快速定位故障,并通过系统故障研判功能，实现故障隔离和供电恢复。
关键词：配电自动化；配电网；故障研判
引言
我国农村配电网网架结构薄弱，大多是辐射状配电网结构，属于不具备电动操作机构和受控功能的配电网，适合采用简易型配电自动化系统。简易型配电自动化系统是基于就地检测和控制技术的一种系统。其采用故障指示器来获取配 电线路上的故障信息，缩短了配电网故障定位时间、抢修和恢复供电的时间，切实提升了配电网供电可靠性。
1 故障指示器配电自动化系统的概述
故障指示器配电自动化系统是指具有一套远程传输能力的可分布监测、集中管理、即时通知型的智能化故障管理系统。系统由智能故障指示装置、通信系统和主站系统组成。其融合了最先进的线路故障检测和通讯传输技术，将信息发到计算机上和手持终端上，结合图形一体展示系统，使线路故障点的定位、查询变得更加明确、快捷。
1.1 主站结构
主站系统通过与各个节点故障指示装置的无线通信来获取线路短路、接地等故障信号，在线路发生故障时第一时 间将信息收集，并用友好的人机界面将故障变位信息展示给操作人员。在收集到完整的故障信息后，主站启动拓扑分析对线路故障进行逐级定位，最终锁定故障区段并使用声光 或闪烁告警提示给操作人员，使调度员可以根据故障定位结果，立刻开具工作票，迅速处理故障。
1.2 硬件结构
系统使用单网、单服务器、单前置机、多modem的硬件 结构。配置故障定位的主站系统时有1种方式：（1）如果用户购买了大量的终端并且希望自己管理主站系统，那么用户可将系统部署在本单位内，这种方式用户需要购买相关硬件设备。（2）如果用户购买的终端数量不大，或者为了节约成本不想够买主站的硬件设备，那么就向用户提供集中管理的方式，即由一套主站系统管理所有地区的数据。
2 总体技术方案
配电自动化系统部署于安全控制大区（安全 I 区），故障定位仪的信号通过无线通道，将配电网实时信息接入配电自动化系统。信号的传输接入应符合电力系统二次安全防护相关规定的要求。
2.1系统原理
当线路发生短路，接地、断电和送电等运行状态变化时，检测终端检测到变化的信号，通过短距离射频信号传输到信号传输终端，再经由信号传输终端通过移动无线通信模块将信息发送到监控中心。监控中心电脑通过线路颜色的变化和闪烁直观显示故障所在区段，同时弹出对话框提示报警，并以短信息的形式发送故障信息到巡检员手机。故障检测原理：利用单片机作为内核，计算速度达到每秒钟5百万次运算；可以准确测量线路电流；所有测量均为数字方式，不用模拟电路作为判据，干扰少，精度高。在设置检测终端的启动参数时，需要先分析所按照线路的电压等级、线路长度、对地电容电流等情况，然后设置最合理的启动值。
2.2信号接入
故障定位仪将短路故障的故障电流及翻牌信号经无线VPN专网、硬件防火墙上传到安全接入区。安全接入区得前置机将收到的信息通过正反向隔离装置传送给配电自动化系统（安全I区）。
2.2 故障点判断
当线路发生短路，接地、断电和送电等运行状态变化时，检测终端检测到变化的信号，通过短距离射频信号传输到主传输终端，再经由主传输装置通过移动无线通信模块将信息发送到监控主站。主站系统收集各个故障指示器的信号信息，应用预定故障判断策略诊断出故障区段，通过线路颜色的变化和闪烁直观显示故障所在区段，同时弹出对话框提示报警，并以短信息的形式发送故障信息到巡检员手机。
1.3 研判发布
配电自动化系统通过告警弹窗、电子值班平台，WEB发布的方式向配网调度值班人员、供电抢修值班及其它相关人员提供故障定位的结果。
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3 技术方案
3.1 指示器建模规范
配电自动化系统遵循国网公司“源端唯一、全局共享”的 原则，通过标准ESB 信息总线从配电生产管理系统中获取配电网设备、电网模型信息。在配电自动化系统上实现基于故障定位仪信号的故障定位，需要对故障定位仪的源端模型，即配电生产管理系统中的模型进行适应性的扩展，增加相关的属性描述，要求至少包含以下信息：名字（包含位置信号或安装杆号）、所属单线图、故指类型、安装绑定馈线段对象等。
3.2 通信规约选型
考虑到无线专网的TCP通讯质量与光纤专网相比，存在丢包、异常延时等现象，因此宜采用DL/T634.5101规约，通过规约的差错控制特性，保障信息传输正确。并且，基于TCP的可靠链接特性，以及节省流量的考量采用平衡模式。
3.3 主站功能改造
3.3.1 故障研判功能
受指示器的运行环境（包括天气，地形等）、运行年限、以及日常的运维水平各方面因素的影响，指示器上送的信号存在误报、漏报信号的情况。因此，需要对配电自动化主站故障定位的策略进行相应优化、改进。①调整信号预处理机制，如通过配置合适的阈值，若信号预处理期间指示器翻牌信号未复归，且故障电流超过达到阈值，则触发故障分析；②在故障分析环节优化信号容错机制，针对信号漏报情况，能结合判断指示器是否在线综合分析可靠的故障区间；③在推出研判结果前增加校验环节，通过如配变带负荷情况，排除误报信号。通过以上三方面的措施，进一步提高故障区间定位的准确性。
3.3.2 电子值班模块
考虑故障发生的时间范围，在配电自动化系统开发 24h 电子值班模块，通过“短信猫”或移动运营短信平台可向抢修、 调度及相关人员发送故障区间。 考虑到沿海区域在台风季风 时跳闸线路多， 采用移动运营商短信平台可实现无延迟的短信同时发送功能。
3.3.3 WEB 发布平台
在生产管理区的 WEB 发布平台展示故障信息。 通过故障 区域着色，加故障标记或闪烁等直观的形式，向抢修值班及相 关管理人员提供故障定位结果。
4 安全防护原则
指示器信号在接入过程中，应遵循电力二次系统安全防护相关方案的要求，参照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向加密”的要求开展安全防护改造。
5 关键技术及创新点
（1）结合开关装置变位信号，定时进行拓扑分析。故障指示器定位系统可采集开关装置变位信号，根据用户定制的时限要求，定时对线路图进行拓扑分析。
（2）先进的故障定位策略，提高故障定位搜索的时间。根据定位仪变位信号，在线路图故障分析线程结束后，定时对线路图进行拓扑分析，或者运行值班人员通过Web网页手动触发拓扑分析功能，此时故障定位服务会实时进行拓扑 分析，因此故障信号到来时，可实时进行故障查找，而不进行拓扑分析，这就缩短了故障定位搜索的时间。
（3）采用分布式结构，以组件的方式实现系统功能。如果将所有组件都部署于服务器就容易造成服务器资源短缺，系统瓶颈的问题，所以采用分布式结构，以组件的形式实现系统功能，可将组件部署于多台服务器，通过消息机制建立组件间的松散耦合关系。通过点对点消息模型，采用异步机制完成消息传输。
（4）可实现手拉手环网或者分段分支线路的故障定位。可在一张线路图上绘制手拉手环网或者多分段多分支线路，根据开关的动态变化进行拓扑分析，因此故障定位算法可在手拉手环网或者多分段多分支线路上进行快速的故障定位。
4 结语
故障定位仪作为配电自动化终端的重要组成部分，在配电网故障处理中发挥了重要的作用，它能切实有效地提升了配电网故障处理的效率，故障查找时间平均比原来减少30~40min。当然，在故障定位仪应用中也存在各种不足与难点，主要包括指示器在信号质量、质量标准、后期运维等方面，影响了故障研判的准确性。 因此，需要相关部门进一步完善指示器的技术标准规范，让指示器能够更好发挥作用。
参考文献
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[2]刘 健，等.配电自动化系统（第 2 版）[M].中国水利水电出版社， 2003.
[3]赵祖康.电力系统信息传输协议综述[J].电力系统自动化，2000（11）.
论文作者:徐星,林南宇,向恺
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/12/2
标签：故障论文; 指示器论文; 信号论文; 线路论文; 自动化系统论文; 终端论文; 系统论文; 《基层建设》2016年19期论文;