配电网故障风险预警系统开发与应用

朴永鑫 高金玉 刘帅 高子宸

摘要：配电网工作环境复杂度较高，影响配电网工作状态的因素来源有很多，潜在风险因素不同忽视。本文分析了一种故障风险预警系统，面向配电网风险监控过程。首先分析了故障风险预警系统开发目的和结构设计方案，随后总结应用效果。

关键词：配电网;故障风险;预警系统

一、系统开发过程

1.系统开发目的。

开发配电网故障风险预警系统的作用在于加强配电网监测力度，配电网线路工作在复杂环境中，发生绝缘子劣化、异常放电等现象的概率较高，也容易导致短路故障或者遭受外力破坏影响。开发风险预警系统，主要目的包括快速定位并处理接地短路故障、检测外力破坏現象并发出警报、监测配电网线路绝缘子状态等，应用价值显著。

2.系统结构设计

（1）系统总体结构。配电网故障风险预警系统的核心在于前台系统与后台系统之间的交互过程，该交互过程在无线网络环境中进行。故障风险预警前台系统承担现场监测、获取监测数据并返回的职责，在监测到接地短路、外力破坏故障信息的前提下，通过无线网络环境回传到故障风险预警后台系统。后台系统根据回传的故障信息，进行数据解析处理任务;完成数据分析任务后，将隐患信息分析结果反馈到监控中心屏幕中。

（2）系统前端设计。组成系统前端的基本单元是采集终端，设置采集终端数量时结合配电网故障监测实际情况，可以只布局一个采集终端，也可以布局多个终端，具体视情况而定。例如在一种故障风险预警系统方案中，布置了雷电流测头、雷电流监测模块、断路器高压监测模块、漏电流监测模块、雷电压测头以及铁路雷击监测单元，充分考虑到影响配电网状态的各种因素。在每个监测模块或者测头附近设置采集终端，负责接收模块、测头监测的数据信息，这些数据综合反映配电网工作状态和环境状况。数据采集过程需要借助网络环境，该过程可以在有线或者无线网络环境中完成。为保证监测数据传输质量，利用无线网络环境传输数据时，尽量控制数据传输的距离，避免影响数据传输质量;长距离数据传输可以借助RS485有线网络。系统前端监测的数据信息到达后台系统前，需要经过无线网关和移动网络环境，数据信息从采集终端到无线网关的过程依托Lora网络。后台系统与无线网关之间也应当建立网络通讯关系，例如通过4G移动网络实现终端数据传输到后台系统的效果。

（3）系统后端设计。故障风险预警系统后台主要承担数据处理、分发数据处理结果、观察配电网现场监控情况等任务。在系统后端设计了物联网云端，借助物联网环境处理前端传输的数据信息。配电网故障监测信息处理完毕后，监测人员通过监控客户端可以获取到监测信息处理结果;监控客户端可以是PC设施，也可以是移动端设施;无论采用任何设施，都必须要保证设施处于联网状态，确保与系统后台云端的互联关系。在设计系统后台的过程中需要考虑到IP地址的分配问题，远程数据采集设施IP处于非固定状态，通过自动分配获取;通过客户端获取监控数据时，需要发挥服务器的中转作用。

在配电网故障监控体系中还需要关注到监控点的状况，由于配电网监控范围较大，在配电网监控现场布局很多监控点，保证配电网故障监测的可靠性;通过平台掌握现场监控点的环境状态，避免出现监控点失灵的现象。根据监控体系反馈的信息定位其中的异常信息，判断现场配电网线路可能出现的异常状态，为制定应急处理方案节省时间，也为配电网线路的稳定运行添加安全锁。

在系统后端布局了电力信息云，这是处理前端传递监测信息的关键。通过对现场配电网线路的调研，为故障风险预警系统的开发制定统一接口标准，在布局网关的前提下实现现场监测数据的传输效果。对配电网线路的监测可以在带电和停电两种状态下进行，电力信息云中整合了知识库模型，为分析两种状态下反馈的监测数据、深入诊断配电网线路故障提供了有效依据。因此电力信息云的布局，实现故障预警、专家诊断以及决策过程的整合效应;对线路状态的判断包括状态预判和故障判断两种类型，如果遇到相对复杂或者生疏的配电网线路故障，可以调用专家诊断过程，结合知识库资源提供诊断结果，作为现场检修人员开展运行维护工作的依据。系统电力信息云结构如图所示。

二、系统应用效果

1.提升故障监测全面性。利用故障风险预警系统，实现对配电网全部状态量信息的汇总效果，为数据分析处理带来很多方便。将智能化思想与故障处理过程相结合，故障处理过程更加便捷，有助于智能化决策工作的开展，对原有故障判断方式进行优化升级，配电网线路故障诊断质量更胜一筹。

2.体现实时监测理念。故障风险预警系统上报的监测数据能够反映配电网线路的实时状态，保证工作人员通过监控中心获取数据的时效性。而且上报的数据信息同时兼顾及时和全面性要求，例如在处理配电网雷击故障的场景中，通过监控中心就可以掌握配电网线路遭受雷击的状态和具体信息，快速定位发生配电网雷击故障位置;结合故障风险预警系统就可以分析实时监测数据，为掌握配电网线路状态提供有效依据，也为快速消除配电网线路故障奠定坚实基础。

结束语：故障风险预警系统的开发，为监控配电网状态、及时处理配电网线路故障提供了快捷手段。在配电网状态监控过程中积极应用本系统，为配电网监测带来更多先进因素，配电网监测和故障处理工作更加从容。

参考文献

[1]杨家隆，周文平，梁非池，何建森，罗鹏，李伍德，周渠. 配电网故障监测智能管控系统[J]. 电工技术，2018，（23）：68-69+72.

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