朱本強 公冶祥廣 朱航

摘要：伴隨著信息技術的發(fā)展和消費模式的升級與轉(zhuǎn)換，互聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)融入了社會生產(chǎn)和生活各方面。配電網(wǎng)承擔著保障和改善民生重要職責，其直接面向用電用戶的特點決定了其在影響經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、加快城市化進程和電體改革中的重要地位?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”在配電網(wǎng)、用戶和生產(chǎn)之間架起了一座暢通無阻的交互橋梁，保障了三者間的良好溝通，是保障電網(wǎng)運行有效性和供電安全、提升用戶服務體驗度、保障消費者合法權益的必由之路?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”與配網(wǎng)深度融合形成的“電+”在保障配網(wǎng)設備運行與穩(wěn)定，預防配網(wǎng)設備故障、故障精準定位與類型研判、人工神經(jīng)網(wǎng)絡運維專家系統(tǒng)、服務信息發(fā)布等方面發(fā)揮著重要的作用。

關鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 配網(wǎng)設備故障智能電網(wǎng)

一、“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”概念解讀及現(xiàn)狀分析

我國配電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)各地區(qū)發(fā)展不均衡，為保障電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定運行，需要對配網(wǎng)設備進行定期和不定期的檢修與維護，為此我國投入了大量的人力和財力資源，但傳統(tǒng)的人工半經(jīng)驗式故障防御機制效率低下、準確度低，影響著用戶的安全用電。

“互聯(lián)網(wǎng)+”的出現(xiàn)為配電網(wǎng)技術更新?lián)Q代帶來了春天，其依托大數(shù)據(jù)和信息網(wǎng)絡技術特點能夠在很大程度上降低配網(wǎng)服務的地區(qū)依賴性和不均衡性，最大化運維檢修效率和服務質(zhì)量，實現(xiàn)信息、業(yè)務與服務的三位一體，也成為生產(chǎn)、配網(wǎng)和用戶間堅實的橋梁。

“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”的設備故障防御系統(tǒng)應主要由數(shù)據(jù)信息處理中心、設備故障定位及類型診斷中心、運行維護專家研判中心、服務交互中心等智能化、網(wǎng)絡化的信息中心或平臺組建而成，形成較為完整的產(chǎn)業(yè)服務鏈條，從而降低設備故障發(fā)生率、提高故障處理時效性。大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能算法為配電網(wǎng)提供了強有力的技術支撐，信息共享平臺、專家中心等建設則為配網(wǎng)設備故障防御和快速搶修提供數(shù)據(jù)支持和精細化管理服務。

二、配網(wǎng)設備常見故障簡要分析

我國配網(wǎng)線路架設距離遠、路徑復雜、環(huán)境多樣，而且覆蓋范圍廣，設備故障檢測與處理一直是“老大難”問題，供電企業(yè)很難處理好服務質(zhì)量和經(jīng)濟效益兩方面的矛盾。為使“互聯(lián)網(wǎng)+”更好地服務于配網(wǎng)設備故障防御體系，必須先要對配網(wǎng)運行中常見的問題進行分析和歸類，以便針對不同類型故障采取不同的應對策略，更為高效、智能化、自動化地開展智能電網(wǎng)的運維工作。

造成配網(wǎng)設備故障的原因主要分為內(nèi)力因素和外力因素，其中內(nèi)力因素主要指的是電氣設備自身引起的故障，外力因素則包括自然社會和人為社會兩方面。

由設備自身因素引起的故障原因主要包括設備線路老化、用電負荷量過大、接地故障、設備更新?lián)Q代周期長等。自然影響主要指的是自然災害引起的配電線路絕緣層損壞、避雷器被擊穿等，大多發(fā)生在南方沿海地區(qū)和氣候惡劣地區(qū)；由于配網(wǎng)線路的建設環(huán)境復雜多樣，若穿過人口密集的區(qū)域，人為活動就很容易對線路的安全性造成影響，引發(fā)線路故障并對行人的生命安全造成威脅，另外人為因素還包括運維人員職責劃分不明、檢修不及時、巡查不到位等。

三、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的配網(wǎng)設備故障防御體系

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+”下的配網(wǎng)故障定位技術

短路與接地故障是配網(wǎng)設備中常見的故障類型之一，該類型故障的精確定位也是配網(wǎng)運維的難點，“互聯(lián)網(wǎng)+”的應用逐漸使得配網(wǎng)故障防御體制，其中特別是融合了生產(chǎn)、運維和通信的配網(wǎng)系統(tǒng)綜合智能處理系統(tǒng)得到了完善和發(fā)展。

按照故障定位原理的不同可將定位技術分為阻抗法、、S信號注入法、廣域通信法、和行波法四種類型，主要手段有測距法和定段法。基于貝葉斯壓縮感知理論的節(jié)點負序電壓方程求解和故障定位技術比傳統(tǒng)的阻抗法具有更好的應用可靠性，解決了傳統(tǒng)方法存在的“偽阻抗”問題（排除“偽故障點”）。通過優(yōu)化參數(shù)編碼和相關開關、適應度函數(shù)的遺傳算法能夠有效獲知故障電流的參考正方向，提升傳統(tǒng)遺傳算法適應性能力和抗干擾能力，在故障定位仿真實驗中取得了良好的效果。

王吉友（2016）等研發(fā)的《基于網(wǎng)形結(jié)構矩陣的配網(wǎng)故障定位方法》算法，結(jié)合分布式控制器、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)傳送單元等實現(xiàn)了區(qū)域配網(wǎng)設備故障的高效和準確定位，為智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設提供了新的案例示范。饋線線路是配網(wǎng)的重要組成部分，準確的故障定位是“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”體系的基礎，故障準確定位后通過縮短平均故障隔離時間和平均故障預警時間來提升運維管理的效率，進而縮小停電范圍、縮短停電時間，為采取后續(xù)隔離措施和應急對策爭取寶貴的時間，也為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力供應服務。

在互聯(lián)網(wǎng)技術高度發(fā)達的時代，只要能夠?qū)⑴渚W(wǎng)故障地點準確定位、類型準確識別，就可以通過通訊系統(tǒng)將信息發(fā)送到檢修人員終端或配網(wǎng)信息數(shù)據(jù)處理中心，即時通過人工或自動化手段做出檢修應答。為保障這一反饋系統(tǒng)的高效運行，電力企業(yè)必須整合現(xiàn)有的故障防御、處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息交互系統(tǒng)，統(tǒng)籌好故障定位和應急防護兩方面內(nèi)容，優(yōu)化配置相關的人力和物力資源，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電質(zhì)量需求。

（二）“互聯(lián)網(wǎng)+”下的配網(wǎng)設備故障自動報修服務

傳統(tǒng)的故障報修需要由用電用戶上報故障位置和情況，供電公司再根據(jù)故障所在轄區(qū)通過短信、電話等方式派遣搶修人員到現(xiàn)場，搶修人員完成搶修工作后再通知95598客服人員并由前臺登記搶修反饋信息并實時發(fā)布搶修狀態(tài)。從以上流程中可以看出，這樣的生產(chǎn)—服務交互鏈條是十分脆弱的，搶修進度在很大程度上取決于人為因素，效率十分低下。為此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的框架下發(fā)展了基于LBS（Location Based Service，地理位置服務）的自助報修業(yè)務，該項技術的核心在于通過互聯(lián)網(wǎng)即時傳遞配網(wǎng)故障地理位置信息，實現(xiàn)高效的信息交互服務和智能分析功能，初級地理位置獲取主要由用戶移動終端位置信息來確定，掌握用戶的地理位置之后便可以向用戶通報停電狀況并告知電力恢復時間。

配網(wǎng)GIS（Geographic information system，地理信息系統(tǒng)）系統(tǒng)和SCADA（Supervisory control and data acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）系統(tǒng)的集成應用能夠可視化電力系統(tǒng)運行中各參數(shù)，便于對線路運行實時數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)控與管理，也使得可靈活處理故障停電信息，通過該系統(tǒng)與用戶APP終端、檢修人員APP終端的數(shù)據(jù)發(fā)布和共享，使用戶和工作人員都能夠及時掌握電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。另外，地理圍欄算法的應用使聯(lián)網(wǎng)用戶可自動接收所處區(qū)域內(nèi)的停電信息，不但方便了用戶了解停電范圍，也便于檢修人員掌握各轄區(qū)的停電狀況以便分發(fā)任務，同時減少了報修話務量。

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的配網(wǎng)自動化綜合管理平臺結(jié)合LBS等技術可全方位協(xié)調(diào)故障搶修資源并實時反饋，并提高搶修工作的時效性、規(guī)范性和精準性。

（三）“互聯(lián)網(wǎng)+”下的配網(wǎng)設備故障類型遠程診斷技術

對配網(wǎng)設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控是故障診斷的基礎，一般需要利用理論數(shù)據(jù)評價實測數(shù)據(jù)，以對設備和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出評估和預測。故障診斷一般采用數(shù)學模型或者人工智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術。前者主要是應用采集歷史數(shù)據(jù)進行狀態(tài)估計或者利用過程參數(shù)估計等方法，后者則是采用歷史案例分析法、故障樹法、模糊數(shù)學等。配網(wǎng)故障處理包括故障診斷、故障隔離和故障識別三個主要步驟，一般需要結(jié)合SCADA系統(tǒng)和PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)來完成信息收集和通訊任務，利用信息流處理代替人工數(shù)據(jù)收集處理，具有更加高效便捷的特點。

從系統(tǒng)架構層面講，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念下的配網(wǎng)設備故障類型遠程診斷技術主要包括表示層、功能層和數(shù)據(jù)庫三部分，通過人機交互界面完成工作人員、服務器以及設備之間的通訊交流。還需要建設與之配套的軟件平臺，包括跨地域或者跨公司的配網(wǎng)故障信息交流平臺、數(shù)據(jù)庫和服務器的維護、基于LBS的報修與故障定位模塊等；故障在線檢測設備的研發(fā)與應用也對遠程診斷技術的發(fā)展尤為重要，其通過分布在節(jié)點的探測器采集電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)并定位故障，將收集到的信息通過通訊網(wǎng)絡上傳到遠程主控臺，利用主控臺主機分析數(shù)據(jù)并通過可視化界面顯示出來，數(shù)據(jù)采集裝置兼具信號采集、處理與傳輸?shù)墓δ?。高科技技術的支持與高質(zhì)量服務體系的構建有助于建設“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”平臺，將電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定、供電服務質(zhì)量提升到更高的層次。

（四）“互聯(lián)網(wǎng)+”下的智能巡檢

無人機、機器人等的研發(fā)應用為配電網(wǎng)提供了高科技線路巡檢方式。無人機可用于巡檢配電線路的架設、投產(chǎn)與驗收等環(huán)節(jié)，彌補人工巡檢安全性低、方位有限、效率低等弊端。機器人多用于變電站巡檢，常用的變電站巡檢機器人帶有智能導航系統(tǒng)，能夠根據(jù)預設線路遍歷變電站，并利用紅外檢測、圖像識別、攝像等技術完成故障的預警、檢測等功能；還有搭載超聲波帶點檢測、成像儀等設備的儀器，能夠?qū)崟r獲取實際影像并采集一次設備的內(nèi)部局放數(shù)據(jù)，熱成像儀還能夠監(jiān)測一次設備的發(fā)熱狀況。無人機或機器人搜集到的影像及數(shù)據(jù)資料能夠自動上傳到工作人員設備端，工作人員通過獲取的數(shù)據(jù)資料、視頻或音頻資料分析設備故障原因及類型，完成自動化的巡檢工作，提升了工作安全性。智能巡檢器（無人機、機器人等）中的控制終端屬于配網(wǎng)運維管控架構的主控層，負責接收由系統(tǒng)層發(fā)出的指令并分發(fā)到搭載各類傳感器的感知層以此完成對配網(wǎng)設備檢測與監(jiān)控工作。

四、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能配網(wǎng)運維

在新的技術平臺支撐下，配網(wǎng)運維管理也需要進行升級革新。首先，“互聯(lián)網(wǎng)+”的應用加大了電子設備的曝光率，這也對工作人員提出了更新、更高標準的要求。檢修維護人員不但要分析和整理“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”平臺下的各種數(shù)據(jù)，同時要掌握配網(wǎng)設備的各種常見故障及其在新平臺下的預警和處理措施，同時還應形成一系列的工作流程標準供廣大從業(yè)人員學習和交流。運維隊伍應由高素質(zhì)的專家?guī)ь^，能夠?qū)Α半?”體系下出現(xiàn)的各類問題做出及時的處理，并與其他技術人員進行交流和溝通，對故障類型設計模型進行修改等。

利用各類監(jiān)控設備采集的數(shù)據(jù)信息（視頻、音頻、表格、數(shù)字等）均要妥善保存和處理，建立專業(yè)的配網(wǎng)設備故障診斷與處理數(shù)據(jù)庫，便于日后的查閱、分析、處理和解釋工作，同時要充分利用配網(wǎng)運維平臺上的圖形顯示、數(shù)據(jù)分析等功能，對設備故障做出準確的預測和處理。其中，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控涉及到閾值的選取與設定，該數(shù)值的選取一定要符合相關規(guī)范要求，不能盲目選取，當采集到的數(shù)據(jù)在閾值之外時將其排除在數(shù)據(jù)庫之外，只有閾值范圍內(nèi)的合理數(shù)據(jù)才能被寫入及讀取。另外，需根據(jù)配網(wǎng)設備運行參數(shù)的正常范圍設定預警限制值，將威脅到整個電網(wǎng)運行的故障扼殺在搖籃之中，提升供電安全性和穩(wěn)定性。

五、結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+”將電力業(yè)務與互聯(lián)網(wǎng)服務相融合，實現(xiàn)了配網(wǎng)設備故障數(shù)據(jù)的智能化和自動化采集、上傳、分析處理，形成了有效的故障防御和處理體系，為用戶創(chuàng)造了良好的用電環(huán)境，有助于拉近供電企業(yè)和用電用戶之間的距離，提升電力企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會形象。在新形式下，電力單位要不斷深化“互聯(lián)網(wǎng)+”與配電網(wǎng)的融合，為智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)創(chuàng)造高標準、高性能、高效率的軟硬件條件。此外，二者的融合與發(fā)展在未來將更多偏向于提供更加智能化的生產(chǎn)和服務上，供電企業(yè)和用電用戶都要做出適應性的調(diào)整，跟緊時代步伐，享受便捷的“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”服務。

參考文獻：

[1]宋志雄.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能配電網(wǎng)運維技術的探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（36）：135-136.

[2]張志強.“互聯(lián)網(wǎng)+”在縣域配電網(wǎng)安全生產(chǎn)管控中的應用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2017（21）：32+34.

[3]陳玄俊，單成，王元凱，劉博.“互聯(lián)網(wǎng)+”故障報修服務探討[J].電力需求側(cè)管理，2016，18（S1）：105-106.

[4]王吉友，范繼偉.基于分布式微型SCADA技術的配網(wǎng)故障定位技術研究[J].河北電力技術，2016，35（04）：2.

[5]姚躍榮.配網(wǎng)設備故障遠程診斷的探究[J].低碳世界，2014（21）：68-69.

[6]賈科，李論，楊哲，趙冠琨，畢天姝.基于貝葉斯壓縮感知理論的配網(wǎng)故障定位研究[J/OL].中國電機工程學報.

[7]朱勇.基于優(yōu)化遺傳算法的配網(wǎng)故障定位算法研究[J].能源與環(huán)保，2018，40（03）：126-130+137.

（作者單位：國網(wǎng)濟寧供電公司）

作者簡介：

朱本強，1973年生人，山東濟寧鄒城人，大學學歷，高級技師，主要從事配電運檢管理工作。

公冶祥廣，1987年生人，山東汶上人，碩士研究生學歷，工程師，主要從事人力資源管理工作。

朱航，1992年生人，山東濟寧汶上縣人，碩士研究生學歷，助理工程師，主要從事供電所安全質(zhì)量管理工作。