朱本強(qiáng) 公冶祥廣 朱航

摘要：伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展和消費(fèi)模式的升級(jí)與轉(zhuǎn)換，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)融入了社會(huì)生產(chǎn)和生活各方面。配電網(wǎng)承擔(dān)著保障和改善民生重要職責(zé)，其直接面向用電用戶的特點(diǎn)決定了其在影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、加快城市化進(jìn)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(yùn)行有效性和供電安全、提升用戶服務(wù)體驗(yàn)度、保障消費(fèi)者合法權(quán)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(shè)備運(yùn)行與穩(wěn)定，預(yù)防配網(wǎng)設(shè)備故障、故障精準(zhǔn)定位與類型研判、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維專家系統(tǒng)、服務(wù)信息發(fā)布等方面發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 配網(wǎng)設(shè)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(yùn)行，需要對(duì)配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行定期和不定期的檢修與維護(hù)，為此我國投入了大量的人力和財(cái)力資源，但傳統(tǒng)的人工半經(jīng)驗(yàn)式故障防御機(jī)制效率低下、準(zhǔn)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(shù)更新?lián)Q代帶來了春天，其依托大數(shù)據(jù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)能夠在很大程度上降低配網(wǎng)服務(wù)的地區(qū)依賴性和不均衡性，最大化運(yùn)維檢修效率和服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)信息、業(yè)務(wù)與服務(wù)的三位一體，也成為生產(chǎn)、配網(wǎng)和用戶間堅(jiān)實(shí)的橋梁。

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

二、配網(wǎng)設(shè)備常見故障簡要分析

我國配網(wǎng)線路架設(shè)距離遠(yuǎn)、路徑復(fù)雜、環(huán)境多樣，而且覆蓋范圍廣，設(shè)備故障檢測(cè)與處理一直是“老大難”問題，供電企業(yè)很難處理好服務(wù)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益兩方面的矛盾。為使“互聯(lián)網(wǎng)+”更好地服務(wù)于配網(wǎng)設(shè)備故障防御體系，必須先要對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行中常見的問題進(jìn)行分析和歸類，以便針對(duì)不同類型故障采取不同的應(yīng)對(duì)策略，更為高效、智能化、自動(dòng)化地開展智能電網(wǎng)的運(yùn)維工作。

造成配網(wǎng)設(shè)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(shè)備自身引起的故障，外力因素則包括自然社會(huì)和人為社會(huì)兩方面。

由設(shè)備自身因素引起的故障原因主要包括設(shè)備線路老化、用電負(fù)荷量過大、接地故障、設(shè)備更新?lián)Q代周期長等。自然影響主要指的是自然災(zāi)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(shè)環(huán)境復(fù)雜多樣，若穿過人口密集的區(qū)域，人為活動(dòng)就很容易對(duì)線路的安全性造成影響，引發(fā)線路故障并對(duì)行人的生命安全造成威脅，另外人為因素還包括運(yùn)維人員職責(zé)劃分不明、檢修不及時(shí)、巡查不到位等。

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

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+”下的配網(wǎng)故障定位技術(shù)

短路與接地故障是配網(wǎng)設(shè)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(yùn)維的難點(diǎn)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)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(yùn)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(shù)分為阻抗法、、S信號(hào)注入法、廣域通信法、和行波法四種類型，主要手段有測(cè)距法和定段法。基于貝葉斯壓縮感知理論的節(jié)點(diǎn)負(fù)序電壓方程求解和故障定位技術(shù)比傳統(tǒng)的阻抗法具有更好的應(yīng)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(diǎn)”）。通過優(yōu)化參數(shù)編碼和相關(guān)開關(guān)、適應(yīng)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(yīng)性能力和抗干擾能力，在故障定位仿真實(shí)驗(yàn)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(gòu)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(shí)現(xiàn)了區(qū)域配網(wǎng)設(shè)備故障的高效和準(zhǔn)確定位，為智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)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(zhǔn)確的故障定位是“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”體系的基礎(chǔ)，故障準(zhǔn)確定位后通過縮短平均故障隔離時(shí)間和平均故障預(yù)警時(shí)間來提升運(yùn)維管理的效率，進(jìn)而縮小停電范圍、縮短停電時(shí)間，為采取后續(xù)隔離措施和應(yīng)急對(duì)策爭取寶貴的時(shí)間，也為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)服務(wù)。

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，只要能夠?qū)⑴渚W(wǎng)故障地點(diǎn)準(zhǔn)確定位、類型準(zhǔn)確識(shí)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(shí)通過人工或自動(dòng)化手段做出檢修應(yīng)答。為保障這一反饋系統(tǒng)的高效運(yùn)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(yīng)急防護(hù)兩方面內(nèi)容，優(yōu)化配置相關(guān)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(shè)備故障自動(dòng)報(bào)修服務(wù)

傳統(tǒng)的故障報(bào)修需要由用電用戶上報(bào)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(chǎng)，搶修人員完成搶修工作后再通知95598客服人員并由前臺(tái)登記搶修反饋信息并實(shí)時(shí)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(wù)交互鏈條是十分脆弱的，搶修進(jìn)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(wù)）的自助報(bào)修業(yè)務(wù)，該項(xiàng)技術(shù)的核心在于通過互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)傳遞配網(wǎng)故障地理位置信息，實(shí)現(xiàn)高效的信息交互服務(wù)和智能分析功能，初級(jí)地理位置獲取主要由用戶移動(dòng)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(bào)停電狀況并告知電力恢復(fù)時(shí)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(yīng)用能夠可視化電力系統(tǒng)運(yùn)行中各參數(shù)，便于對(duì)線路運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)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(shí)掌握電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。另外，地理圍欄算法的應(yīng)用使聯(lián)網(wǎng)用戶可自動(dòng)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(wù)，同時(shí)減少了報(bào)修話務(wù)量。

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的配網(wǎng)自動(dòng)化綜合管理平臺(tái)結(jié)合LBS等技術(shù)可全方位協(xié)調(diào)故障搶修資源并實(shí)時(shí)反饋，并提高搶修工作的時(shí)效性、規(guī)范性和精準(zhǔn)性。

（三）“互聯(lián)網(wǎng)+”下的配網(wǎng)設(shè)備故障類型遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

對(duì)配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控是故障診斷的基礎(chǔ)，一般需要利用理論數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以對(duì)設(shè)備和整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出評(píng)估和預(yù)測(cè)。故障診斷一般采用數(shù)學(xué)模型或者人工智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。前者主要是應(yīng)用采集歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)或者利用過程參數(shù)估計(jì)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(xué)等。配網(wǎng)故障處理包括故障診斷、故障隔離和故障識(shí)別三個(gè)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(wù)，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(diǎn)。

從系統(tǒng)架構(gòu)層面講，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念下的配網(wǎng)設(shè)備故障類型遠(yuǎn)程診斷技術(shù)主要包括表示層、功能層和數(shù)據(jù)庫三部分，通過人機(jī)交互界面完成工作人員、服務(wù)器以及設(shè)備之間的通訊交流。還需要建設(shè)與之配套的軟件平臺(tái)，包括跨地域或者跨公司的配網(wǎng)故障信息交流平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器的維護(hù)、基于LBS的報(bào)修與故障定位模塊等；故障在線檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用也對(duì)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的發(fā)展尤為重要，其通過分布在節(jié)點(diǎn)的探測(cè)器采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并定位故障，將收集到的信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)上傳到遠(yuǎn)程主控臺(tái)，利用主控臺(tái)主機(jī)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(hào)采集、處理與傳輸?shù)墓δ?。高科技技術(shù)的支持與高質(zhì)量服務(wù)體系的構(gòu)建有助于建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”平臺(tái)，將電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定、供電服務(wù)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(jī)、機(jī)器人等的研發(fā)應(yīng)用為配電網(wǎng)提供了高科技線路巡檢方式。無人機(jī)可用于巡檢配電線路的架設(shè)、投產(chǎn)與驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，彌補(bǔ)人工巡檢安全性低、方位有限、效率低等弊端。機(jī)器人多用于變電站巡檢，常用的變電站巡檢機(jī)器人帶有智能導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠根據(jù)預(yù)設(shè)線路遍歷變電站，并利用紅外檢測(cè)、圖像識(shí)別、攝像等技術(shù)完成故障的預(yù)警、檢測(cè)等功能；還有搭載超聲波帶點(diǎn)檢測(cè)、成像儀等設(shè)備的儀器，能夠?qū)崟r(shí)獲取實(shí)際影像并采集一次設(shè)備的內(nèi)部局放數(shù)據(jù)，熱成像儀還能夠監(jiān)測(cè)一次設(shè)備的發(fā)熱狀況。無人機(jī)或機(jī)器人搜集到的影像及數(shù)據(jù)資料能夠自動(dòng)上傳到工作人員設(shè)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(shè)備故障原因及類型，完成自動(dòng)化的巡檢工作，提升了工作安全性。智能巡檢器（無人機(jī)、機(jī)器人等）中的控制終端屬于配網(wǎng)運(yùn)維管控架構(gòu)的主控層，負(fù)責(zé)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(duì)配網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)與監(jiān)控工作。

四、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能配網(wǎng)運(yùn)維

在新的技術(shù)平臺(tái)支撐下，配網(wǎng)運(yùn)維管理也需要進(jìn)行升級(jí)革新。首先，“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用加大了電子設(shè)備的曝光率，這也對(duì)工作人員提出了更新、更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。檢修維護(hù)人員不但要分析和整理“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”平臺(tái)下的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)要掌握配網(wǎng)設(shè)備的各種常見故障及其在新平臺(tái)下的預(yù)警和處理措施，同時(shí)還應(yīng)形成一系列的工作流程標(biāo)準(zhǔn)供廣大從業(yè)人員學(xué)習(xí)和交流。運(yùn)維隊(duì)伍應(yīng)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(shí)的處理，并與其他技術(shù)人員進(jìn)行交流和溝通，對(duì)故障類型設(shè)計(jì)模型進(jìn)行修改等。

利用各類監(jiān)控設(shè)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(shè)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(shí)要充分利用配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)上的圖形顯示、數(shù)據(jù)分析等功能，對(duì)設(shè)備故障做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)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(shè)定，該數(shù)值的選取一定要符合相關(guān)規(guī)范要求，不能盲目選取，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)在閾值之外時(shí)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(shè)備運(yùn)行參數(shù)的正常范圍設(shè)定預(yù)警限制值，將威脅到整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)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(wù)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)相融合，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備故障數(shù)據(jù)的智能化和自動(dòng)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(jì)效益和社會(huì)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(dòng)化系統(tǒng)創(chuàng)造高標(biāo)準(zhǔn)、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(wù)上，供電企業(yè)和用電用戶都要做出適應(yīng)性的調(diào)整，跟緊時(shí)代步伐，享受便捷的“互聯(lián)網(wǎng)+配電網(wǎng)”服務(wù)。

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（作者單位：國網(wǎng)濟(jì)寧供電公司）

作者簡介：

朱本強(qiáng)，1973年生人，山東濟(jì)寧鄒城人，大學(xué)學(xué)歷，高級(jí)技師，主要從事配電運(yùn)檢管理工作。

公冶祥廣，1987年生人，山東汶上人，碩士研究生學(xué)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(jì)寧汶上縣人，碩士研究生學(xué)歷，助理工程師，主要從事供電所安全質(zhì)量管理工作。