基于大数据技术的低压配网故障智能诊断

段 励，谢乔富，陈 武，尹定座，杨俊云，王疆斌

（云南电网有限责任公司 曲靖供电局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

在配网改革持续推进的背景下，引入大数据技术展开故障智能诊断，能够迅速完成配网故障处理作业，为提高配网运行效率提供保障。从我国现有的配电主站来看，线路开关远程控制功能已基本实现，依托故障指挥平台管理调控低压配网故障问题，能快速定位并分析故障，有利于提高故障检修效率，保证配网运行的稳定性，为用户提供更优质的服务。基于此，深入研究基于大数据的低压配网智能诊断具有重要的现实意义。

1 低压配网常见故障分析

1.1 速断故障

速断故障主要由两相或三相短路造成，常在配网线路上端出现[1]。线路充油设备（油断路器、变压器或电力电容器等）出现短路或喷油、雨季雷电或暴风雨的影响以及导线被树木砸中等自然灾害或人为因素都会引起速断故障。

1.2 过流故障

过流故障由两相短路、三相短路或配网线路中电流超出线路保护阈值造成，常在配网线路下端出现，会对电力系统中线路设备和相关人员造成严重威胁[2]。一旦出现过流故障，配网线路中的阻抗就会大幅降低，导致配网线路中短路电流远大于正常情况下的运行电流。过流故障出现的原因与速断故障大致相同，其故障范围较小且故障原因较为清晰，查找起来比较容易。

1.3 单相接地故障

配网线路中任意节点都有可能出现单相接地故障。当配网线路设备出现故障后，该故障点的电压相对于地面而言会迅速降低至0，非故障相电压会迅速上升，此时该相会出现带负电压的带电荷[3]。如果线路处于负电压运行状态的时间较长，则配电设备极易出现受损的情况，甚至造成火灾事故。在单相接地故障查找中，一般都是结合绝缘摇表逐一排查各段线路。

2 低压配网故障诊断中大数据技术的应用价值

大数据技术的应用能实现海量电力数据的智能处理，寻找出隐藏在历史数据中的内在规律并预测未知故障事件，围绕故障与其影响因素深度挖掘，同时结合大数据相关模型预测配网设备故障。在预测分析馈线和设备故障的基础上，精细化管控馈线及设备巡检工作，合理指导馈线及设备运行检修工作[4]。此外，低压配网故障诊断中大数据技术的应用有利于提升电网设备及线路的供电可靠性，大幅减少人力与物力资源消耗，智能统筹管理配网故障维修设备，促进电网运行精细化管控水平的提高。

3 基于大数据的配网中低压故障智能诊断

计量自动化系统、配电自动化系统以及集中调度自动化及营销系统等多源信息通过整合后形成数据中心，为低压配网故障智能诊断的实现奠定了基础，其主要包含了自动化系统告警职能诊断、低压报障反推中压故障以及配变终端失电告警倒推开关跳闸等功能[5]。基于大数据的配网中低压故障智能诊断架构如图1所示。

图1 基于大数据的低压配网故障智能诊断架构图

3.1 自动化系统故障告警处理和起单

面向调度与配电自动化三区事件数据库展开访问，以变电站或线路中的自动化开关为对象，提取分合闸与保护动作SOE信号，将相同线路上的重合闸动作、保护动作及开关分合闸动作等自动归并[6]。通过智能分析得出线路瞬时故障、线路永久故障及开关正常分合闸造成开关跳闸等的判定结果，帮助工作人员快速识别众多告警中的关键性事件。在完成线路跳闸故障的诊断后，自动生成相应的工单，并向故障抢修指挥平台及时反馈[7]。永久故障与瞬时故障自动生成的分别是故障单和巡视单，能及时传递给配网抢修指挥中心，有效缩短开关跳闸后派单耗费的时间。

3.2 配变终端失电告警倒推开关跳闸

目前除城市配电网之外，其余线路开关中自动化设备普及仍不到位，无法全面跟踪处理开关自动跳闸等故障，在处理此类故障时往往只能拨打故障电话，故障处理中心接到反馈后派出相关人员前往现场展开查验，整个过程相当烦琐。以地理信息系统（Geographic Information System，GIS）为根据准确推断故障位置，结合可视化诊断方式公开故障信息，有利于低压配网线路非自动化开关控制功效的提升[8]。以往故障诊断需要耗费多个小时，而引入大数据技术后仅需几分钟便能完成，故障检查效率和处理速度大幅提升。配变告警倒推故障结构如图2所示。

图2 配变告警倒推故障结构图

3.3 低压报障反推中压故障

根据多个报障工单的地理位置附近和所属同一个居民小区等空间相关性，结合配变监测终端的停复电事件、低压故障主动侦测事件等，判断是单户故障、配变停电还是低压开关跳闸[9]。以多台配变低压故障判定结果为依据，结合GIS拓扑对线路开关跳闸展开判定。GIS不仅能够呈现配电供电范围、居民小区轮廓及建筑物地址等信息，同时能展现单线图或台区延布图等方式图形化的用户与表箱、开关箱、低压线路、低压开关及配变的供电关系。

3.4 故障抢修主动预案和三级预警

新增故障预警报修等级包含初级、中级以及严重3个级别[10]。预警内容包含电网运行状态、客户报修倾向分析以及恶劣天气预警等，每类预警提前做好了抢修预案。产生预警信息后，运用移动互联和数据可视化等现代技术向工作人员及时推送，提前启动抢修预案，保障电网系统安全稳定运行，避免出现较大的损失。

4 结 论

基于大数据技术的低压配电网故障智能诊断中，引入大数据技术深度挖掘故障前后配网关联规则，预测可能发生故障的位置并结合地理图形数据完成故障地点的可视化展示，同时实施针对性预防处理措施，主动预警安排抢修。低压配网一旦发生故障，能迅速开展抢修工作，可将故障造成的影响降至最低。除此之外，基于大数据技术的低压配电网故障智能诊断能提升故障检修效率，保证配网运行的稳定性，为用户提供更优质的服务。