配变终端在配网故障定位与快速复电应用研究

秦婷，李聪睿，李烽

（国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，江苏 南通 226001）

0 引言

配电网直面客户，一旦配网故障停电会直接影响供电可靠性[1]。如何快速确定停电范围，锁定故障点是提升供电可靠性的关键。

1 快速复电系统应用现状

虽然在供电系统中普遍开始配置使用配网故障快速复电系统，但它的应用效果不理想，存在诸多问题，具体问题主要表现在以下几方面：

1.1 重复报障，存在无效报障堆积

投入使用快速复电系统后，一旦出现故障问题，供电系统中的客户服务中心、供电所都会收到客户报障信息。但是目前很多供电单位没有设计完善的信息筛选过滤功能，面对数量庞大的数据信息，没有科学有效的手段进行处理，从而导致供电系统中出现重复报障现象，同时又出现大量无效报障信息在后台堆积，线路抢修人员收到数量巨大的无效工单，不仅增加了抢修人员的工作量，而且工作效率低，抢修复电效果差。

1.2 自动化水平低，故障查找时间长

虽然投入使用了快速复电系统，但是很多系统的自动化水平相对偏低，故障点的查询目前仍然依赖人工完成。系统在使用运行的过程中不能直接利用计量自动化系统中产生的实时数据来辅助排查供电系统中存在的故障[2]。在实际工作中需要消耗大量的时间来完成故障判断和故障点定位，特殊情况下，仍然需要结合线下巡视才能准确完成故障点的定位，不仅需要耗费大量的人力物力，而且容易造成故障处理时间的延误，影响客户正常用电。

1.3 各部门沟通效率低

供电系统中线路故障的处理及信息的反馈需要配网调控班、配网抢修班以及配电班等多个班组和部门的共同参与，在实际工作中部门间的沟通更多的通过电话完成，现场抢修进度信息不能及时准确的反馈到供电服务指挥中心。配网调控班不能有效监控抢修过程、通报抢修进度。同时由于缺乏相应的现场实时监控手段，配网抢修班或者服务指挥班对现场抢修情况不了解，也就无法及时回复客户询问的细节问题，容易影响到客户的满意程度。

2 配变监测计量终端故障定位技术

2.1 配变监测计量终端功能

公用配电变压器综合监测终端就是配变监测计量终端，也是实现配变监测计量及故障定位技术的主要设备。利用该设备能够实现对于供电系统中配变侧各类电能信息的采集，采集监测的内容主要包括电能量数据信息、电能质量以及配电变压器运行状态，同时可完成对采集数据信息的管理和远程传输[3]。目前在行业内使用的配变监测计量终端主要具备分相交流电压、电流测量以及远程召测数据等功能，而且能够完成对于终端记录电能表或终端本身所产生的重要事件的召测。如表1所示为某供电所利用配变监测计量终端设备对该终端运行中产生的电压、电流等实时数据进行召测的结果。

表1 召测终端实时数据

2.2 配变监测计量终端故障定位技术

快速复电功能的实现必须以精准的配网故障定位为基础，而故障定位技术需要依靠配变监测计量终端的监测功能来实现。将配变监测计量终端、配网自动化系统以及计量自动化系统相结合，系统终端获取的数据进行共享整合，能够实现对于供电系统中停电故障的的监控与分析，从而实现对于停电故障的精准快速定位，进一步缩短供电停电的故障时间，提高电力系统的供电可靠性。

目前故障定位的实现方式主要有两种，其一是自动故障定位方式，在系统运行过程中，通过分析配网自动化故障信息以及配变监测计量终端的失压信号等相关数据信息来实现对于故障位置的自动定位，其基本流程如图1所示。其二是结合客户提供的报障信息来实现故障定位，客服中心收到用户报障信息后，结合供电网络设计中基本的GIS的“线-变-户”拓扑关系，以及配变监测计量终端和配网自动化开关提供的实时数据信息数据能够快速确定出现故障的用户所属的供电线路，然后再利用终端检查报障点所在的10kV线路中各个变压器中的测量点参数信息，实时获取变压器的运行情况，进而确定故障的具体位置。以某区域内两条拉手线路为例，两条线路公用配电站G01开关，而且安装有故障指示器，如果在运行过程中馈线某段发生故障，与之配备相关的故障指示器会向配网主站上传告警信息，同时结合在配网自动化系统中收集到的开关故障分闸信号和保护信号，可以实现对于停电事件的判断同时精准迅速的完成故障点的定位[4]。

图1 自动定位故障流程图

2.3 系统应用价值

从前文的分析可知，在快速复电系统的使用过程中普遍存在报障重复多、无效报障堆积以及自动化水平低以及现场抢修进度信息反馈滞后等问题，配变监测计量终端故障定位技术的应用，能够有效解决相关问题，实现供电线路故障的快速响应和及时定位，以更快的速度实现故障复电。

首先，配网故障定位分析快速复电系统在应用过程中监测获取的信息可以作为客户服务人员判断故障范围的依据，而且可以结合用户提供的报障信息，对出现故障的基本范围进行预知并及时答复客户提出的报障请求[5]。其次，该系统可以帮助复电抢修人员准确快速的判断出现故障的地点，有利于抢修人员在工作中缩短巡线和故障修复时间。除此之外，该系统可以与配电自动化系统相配合对系统中的故障情况进行验正，同时可以对特殊故障进行补充和判断。比如在某些特殊的10kV线路运行中如果出现跳线、断线故障，但是没有出现相间断路或单相接地，配电自动化设备无法正确动作发挥作用，这种情况下可以参照系统中监测计量终端中的实时在线信息，从而对跳线、断线的位置范围进行快速判断，故障查找时间也能有效得到缩短。

3 快速复电系统系统设计实现

3.1 系统总体设计

在供电系统中使用的配网故障定位分析快速复电系统主要包括前端界面程序和后台分析程序两部分。其中前端界面程序的主要作用是用户客户保障信息的登记、低压停电事件的管理以及故障范围的单线图监视和停电用户信息的查询等。其基本设计是采用B/S架构。而配变终端实时信息、电网模型数据和配网自动化系统故障信息的获取主要是通过后台分析程序实现，而且可以利用后台程序对低压故障事件进行实时分析判断，从而确定发生故障的位置。

3.2 系统技术架构

由于配网故障定位分析快速复电系统的结构相对复杂，因此基于跨平台技术采用多层体系应用架构设计基本的系统技术架构，可以支持在各主流服务器操作系统中部署应用系统。其中系统采用Unix服务器操作系统和tomcatWEB发布平台，在运行中系统可靠性更强，而在前台客户端则应用Windows平台，方便客户进行操作使用。技术架构主要包括人机交互层、分析决策层、基础支撑层、数据支持层和IT基础设施层，基本的结构组成如图2所示。

图2 系统技术架构

3.3 系统功能设计

3.3.1 数据接口功能设计

配网故障定位分析快速复电系统要想实现各种功能必须基于各种数据信息的获取，因此需要设计各种数据接口，这些数据接口与不同的设备相连接，从而完成对从配网自动化系统、调度自动化系统以及计量自动化系统中获取数据信息的功能，需要获取的信息主要包括配网模型信息、馈线单线图信息、配网实时运行信息、配网故障信息、电网模型信息、10kV出线故障信息、电网实时运行信息、配变电流信息、配变电压信息以及配变功率信息等相关数据。

3.3.2 低压故障事件管理功能设计

配网故障定位分析快速复电系统建设的核心是低压故障事件管理。这一功能的设计主要通过两方面完成，其一是利用电网故障信息自动判断低压停电事件，其二是利用用户停电保障的登记信心补充低压停电事件的判断。目前在配网中常见的低压故障事件管理功能主要包含客户的报障、配网故障的自动判断以及配网内失压范围的分析。

3.3.3 故障图形定位功能设计

基于配网自动化系统的单线图可以实现故障点图形定位功能，在配网运行中可以采用在单线图上拓扑着色的方法将停电区域显示出来，从而实现对于故障点的定位和展现，相关人员就可以直观快速的确定出现故障的位置。

3.3.4 快速复电功能设计

快速复电模块主要包括两个功能，其一是短信通知功能：一旦在运行过程中系统监测到电网发生故障，系统就会自动通过短信将故障相关信息发送给抢修人员，抢修人员能够第一时间获取故障信息，提高系统的抢修效率。而且客服中心的客服人员在收到用户的报障信息，也可以将故障信息、地点以及转供恢复信息等发送指定的抢修人员，抢修人员就可以根据现场情况快速复电。其二是转供路径搜索功能，如果系统运行中监测发现出现失压配变问题，系统会自动检索转供路径，为实现供电作业的转供提供相应的策略提示，而且会通过图形展现的方式提示操作人员需要操作的开关。

3.4 实用性分析

在某供电分局的供电线路试运行配网故障定位分析快速复电系统取得较为理想的效果。以某日系统数据为例，某用电用户反映在早上7时20分左右出现停电，工作人员接收大报障后，将用户相关信息录入系统，识别出用户所在的供电线以及公用配电站配变，同时监测发现在当天07时21分51秒有停电告警信息上送，由此判断该处变压器出现停电故障，而且临近变压器未出现运行异常情况，由此将停电故障发生的范围锁定在该变压器所在的分段。整个定位复电过程，只需录入用户报障信息即，查找故障点所需时间大大缩短，供电可靠性明显提升。

4 结语

通过本文分析可知，配网故障定位分析快速复电系统方便实用，能够提高供电可靠性，缩短停电时间，在配网中应用这种技术能够实现良好的社会效益和经济效益，未来需要进一步推广配网自动化的快速复电技术，更好地保障配网的可靠运行。