摘要：本文提出一种基于低压配变失电信息的配网线路故障定位方法，该方法首先获取计量系统的配变失电告警，利用配网线路中开关与配变的拓扑连接关系，采取两台配变告警启动分析，综合20分钟前后的告警信息，推断出导致配电掉电的故障开关。同时利用出口开关突降负荷数和误报概率两个指标来进一步提升倒推的准确率。实验结果表明，该方法可有效的推断故障开关，准确率达80%左右，为配网故障的主动发现和故障定位提供了依据。
引言
随着人们生活水平的不断提高，用户对电力的需求和依赖性越来越强，对电能质量和供电的可靠性要求也越来越高。满足人民追求美好生活的电力需求，是电力企业一切工作的出发点和落脚点。另一方面配电网是电网系统的末端，直接服务于用电用户，但配电网具有结构复杂、地理环境差、且故障多发频发，据统计，电力系统80%的故障都发生在配电网。因此，如何提高配电网故障快速判断、精准定位，助力抢修主动抢修，提升故障处理和快速响应能力显得尤为重要。
目前，国内外学者在配网故障定位方面已经进行了大量研究，如文献[1]针对多电源供电的配网线路，提出了一种根据拓扑关系的矩阵算法，不过该方法只适用于单一故障；文献[2]设计了一种基于多源信息对配电网故障定位方法，综合了断路器、分段开关、故障指示器、用户保障信息，并提出了配电网区域停电分析方法；文献[4]基于通过建立配网故障定位和隔离模型，虽然容错性还可以，但模型不够完善，故障定位易发生判断失误，同时模型只限于环网单电源线路，适用性差；文献[6]考虑用户报障信息的不确定性，利用推理法排除少量错误的干扰信息，最终锁定故障影响范围，进而缩小故障排查区域。
虽然配网自动化终端已在逐步替代非自动化终端，但终端的技术和所处环境的网络，始终让依靠自动化终端来确定故障的方法具有局限性，且目前的研究较少聚焦在配电网中的配变信息，因此，基于配变信息的配电网故障定位还有进一步研究的空间。
1总体框架设计
图1 总体框架图
本方法首先获取配变失电告警。配电网的每天配变都配有配变监测计量终端，该终端能监测配变的带电状态、电压电流量测数据以及抄表数据，且具有与计量系统通讯的功能，即可实现将产生的失电告警、上电告警、抄表数据等信息传送至计量主站系统。
配网自动化系统DMS通过与计量系统进行接口交互，可以获得配变的停送电告警信息，同时根据GIS系统传送过来的配网单线图的拓扑结构，可以得出配变与线路上的开关之间的连接关系。配变停送电告警与线路拓扑相结合，制定启动推断的触发条件和逻辑规则，推断出导致配变失电的故障开关位置，并以告警事项形式告知调度员和配网运维人员。
2低压配变停复电告警信息获取
配电网线路中配变数量较多且分布广泛，线路上的开关分布在主干线和分支线上，每个开关下游都有一个或多个配变变压器。如果某一开关故障，则其下游的所有配变都会发出失电告警，反之，如果某一开关下的所有配变都失电，那么可以推出该开关或其上游开关有故障。当然，如果线路中只有一台配变失电，则为单配变故障，不在本文讨论范围内。
配变停复电告警就是终端监测到有单相或多相停电而发出的信息。当配变有两相停电的情况下，根据电磁原理，该配变无法完成电磁转换，因此配变停电只可能有单相停电，或者三相全停，另外，单相停电的故障和配变缺陷故障一样，所以配变停电都是指三相全停。
配变监测计量终端（TTU）装设在配电变压器、箱变等变压器设备旁，监测变压器运行状况。TTU的主要作用是采集并处理配电变压器低压侧的各种电量等参数，并将这些参数向计量主站系统传输，监视变压器运行状况，当变压器发生故障时或失电时及时上报。
3配变失电告警倒推故障开关逻辑
3.1配网调度自动化系统
新一代配网调度自动化系统（DMS）实现了GIS导图模式，即将GIS系统中线路单线图导入到配网自动化系统中，单线图的末端为配电变压器，且开关、配变之间具有拓扑连接关系。另一方面，配变的台账和告警信息通过计量系统传送至DMS系统。本文就是以拓扑连接关系和配变的停电告警信息为基础制定故障开关推断逻辑。
3.2故障推断功能启动时间逻辑
线路中某个开关故障后，必然会导致其下游的配变失电，因此本方法中触发启动倒推逻辑功能的事件为配变失电告警。由于配变计量终端每15分钟上送一次告警信号，同时为避免终端网络信号差导致延迟上送的情况，经过大量的统计分析，本方法每次对配变失电告警信号进行分析时按照DMS系统收到失电告警信号的中“入库时间”为基准，然后分析其前20分钟内的失电告警信号，从而判定故障开关的位置。
图2 故障推断功能启动实例
如上图2所示，假设在31分的时候启动了一次分析，那么读取[11分—31分]入库的停复电信号作为事项样本进行分析。
3.3样本分析逻辑
为提高故障倒推的准确率，每条推理结果增加两个指标：出口开关突降负荷数和误报概率。这两个指标非常重要，因为在根据推理结果产生告警的过程中，要根据这两个指标来考虑告警延时。
出口开关突降负荷数是指倒推结果发生时间前后5分钟的开关电流的差值。当该差值超过一定范围时，如：大于20A，认为开关负荷有突降。误报概率综合了参与倒推结果的各个配变的漏报和误报评分。误报评分越高，误报概率越低。误报评分高的配变事项有助于更快的进行结果分析。
如果一条倒推结果，出口开关突降负荷为20A，误报概率很低，那么就可以马上将推断结果以告警形式告知调度员；反之，如果一条倒推结果出口开关没有突降负荷，误报概率也比较高，那么就应该多延时一会等待更多的信号来验证这条推理结果是否要产生告警。
事项分析流程图所示：
图3 事项分析流程图
3.4推断结果修正逻辑
本方法定时检查推理结果，根据“出口开关突降负荷数”、“误报概率”这两个指标，可以达到每条推理结果动态设置告警延时的效果。这样，对于经常出现的低误报率的事项，可以很快（3分钟之内）的得出可靠分析结果。
倒推程序启动后，将读取最近一段时间入库的停复电信号作为事项分析样本。在滤掉频繁出现的干扰事项后，将参考停复电事项相关配变的误报评分，当发现两个或以上误报评分高于一定值的事项时，倒推程序将立即对此类事项进行分析。如果误报评分较高的事项较少，则尝试对包括评分较高事项在内的所有事项进行分析。得到分析结果后，倒推程序将查看结果定位的出口开关在故障时间前后5分钟时的负荷，当该负荷值出现大于20A的变化时认为发生突降情形，由此间接印证倒推结果，至此可以断定故障并发出告警信息。
当没有出口开关负荷突降来支持倒推结果时，倒推程序根据当前事项处理超时的实际情形来决定对结果的处置方式。如果没有事项超时的情形，则选择继续等待后续事项，为下次分析搜集更多事项支持。否则，意味着可供分析的事项不充分，分析结果存在不确定性。此时，倒推程序根据参与分析事项相关配变的误报评分，计算得出可信度。当可信度较高时，将倒推结果通知调度员。
4实例分析
配变失电告警是是本方法的的研究基础，本实例以广东省某地区真实数据为例，开展大量数据分析。以某一倒推事项为例，其推断结果如下：
2018/9/2710:16:31事故倒推35kV老园变电站10kV优胜甲线713新石支线10kV优胜开关站新石支线9T1开关2018-9-279:43:37[推断停电开关]动作
推断依据为：
以某供电局三个月数据为例，故障定位准确率都能达到80%以上。
表1 某供电局三个月故障定位功能统计情况
5结论
基于低压配变失电信息的配网线路故障定位方法推断故障开关准确率较高，且有效解决了自动化开关数量少导致的无法主动获取故障的问题，为进一步提升配网抢修服务水平提供了技术支持。
参考文献
[1]卫志农,何桦,郑玉平.配电网故障定位的一种新算法[J].电力系统自动化,2001,25(14):48-50.
[2]薛波.基于多源信息的配电网故障定位[D].山东大学,2014.
[3]余乾.多分支配电网故障精确定位研究[D].华中科技大学,2012.
[4]杜瑞娟.基于RS-RBF神经网络相结合的配电网故障诊断方法研究[D].西华大学,2012.
[5]刘健,赵倩.配电网非健全信息故障诊断及故障处理[J].电力系统自动化,2010,34(7):50-56.
[6]蔡建新,刘健.基于故障投诉的配电网故障定位不精确推理系统[J].中国电机工程学报,2003,23(4):57-61.
论文作者:张中超,叶丹,吴若鸷,张小花
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：故障论文; 事项论文; 推断论文; 终端论文; 方法论文; 信息论文; 配电网论文; 《电力设备》2018年第26期论文;