基于停电管理系统的配电网停电研判方案

0 引言

随着智能电网建设的推进,对配电网供电可靠性的要求不断提高,当配电网发生停电事件后,高效统一的管理配电网停电,对于提高供电可靠性,提升客户服务水平有着重要意义^[1-2]。目前故障停电研判技术较为成熟,但对配电网内其他停电事件综合研判的研究较少。文献[3]提出了基于调度运行管理系统构建配电网故障研判方案,该方案在数据共享基础上,采用归集方法,实现故障诊断。文献[4]介绍配电网两大类故障区段定位方法,基于现场终端采集到的故障信息和基于客户报修信息,并结合智能算法进行故障区段诊断。文献[5]在GIS技术的基础上设计故障停电和预安排停电的处理流程,重点说明了故障停电处理的思路。

本文基于停电管理系统构建配电网停电研判,通过设计各类停电事件的研判流程科学有效管理配电网停电,主要包括配电网故障定位、客户报修处理、计划停电分析、营销停电管理等停电事件,提高了供电企业工作效率及用户满意度。首先对接收到的配电网停电信息分类处理,若为故障停电,将故障信息与相应的定位方法有机结合,实现故障诊断。把同一个故障产生的不同类停电信息进行整合处理,避免重复研判。配电网停电研判方案实现了多种停电事件的研判,对于故障造成的停电,故障定位后自动生成抢修工单,进行抢修指挥业务^[6-7]。

 1 配电网停电研判原理

配电网停电研判以电网模型、电网实时运行数据、设备信息、用户信息等基础信息为依托,对接收到的停电信息（开关动作信息和配变报警信息等配网故障信息、客户报修信息、计划停电信息、营销停电信息）进行研判,若同一时间接收多条停电信息,处理的先后顺序为：开关动作信息、配变报警信息、客户报修信息、计划停电信息、营销停电信息。故障发生时,故障信息可能会出现漏报、错报等状况。通过整合同一故障产生的不同类故障信息、召测实时运行数据等手段,减少错报。对于漏报情况,下一级故障信息对上一级故障起到补充作用,使得故障诊断更加全面。配电网停电研判原理如图1所示。

图1 配电网停电研判原理Fig.1 Principle of distribution network power outage judgment

 2 停电研判流程

2.1 配电网故障定位

停电管理系统接收到来自配电自动化系统的开关动作信息,用电信息采集系统的配变报警信息发出报警。系统基于不同的故障信息进行各自的故障定位,配网故障定位后进行停电范围分析,根据电网拓扑分析停电用户、停电设备。管理人员需要第一时间通知抢修人员进行故障抢修,并通过95598系统通知客户,提高客户的满意度。若本次故障为馈线故障,需要将故障定位结果返回至配电自动化系统,配电自动化系统控制中心以遥控方式进行远方倒闸操作,即下达命令指示馈线终端单元（Feeder Terminal Unit,FTU）控制分段开关进行开断操作^[8]。从而隔离故障区域,恢复非故障区段的
供电。

2.2 客户报修处理

客户用电出现问题后,向95598系统报修,客服人员对客户报修信息进行记录,根据客户报修单对本次停电事件进行处理^[9]。首先判断是否为已知停电事件（营销停电、计划停电、故障停电）,如果是就不需要再进行处理,把具体情况反馈给客户;如果不是则将此次停电事件发送至停电管理系统中,系统基于客户报修信息进行故障研判。根据电网拓扑分析,加载用户电能表至配变的供电路径,并召测相关信息判断故障位置。首先召测电能表电流,当电能表三相电流都不为0说明电能表正常,为户内故障,否则为配网故障。在配网故障定位时,可发送特定配变、开关召测命令,进行公专变、开关召测,通过对配变信息及开关信息的整合分析,进行故障定位、停电范围分析。通知抢修人员抢修故障,并将停电信息发布到95598系统。

2.3 计划停电分析

计划停电研判是指从生产管理系统中获得停电计划,提取相关开关信息,调用拓扑分析等相关技术进行停电范围分析,获取停电设备和停电用户,并经由95598系统告知因计划停电受影响的客户。因业务的需要,停电计划可能会临时发生变动,停电计划的取消、延迟、修改等都需要及时发布信息,因此该研判流程包含计划停电变更管理功能。计划停电的研判过程为：停电管理系统接收到来自生产管理系统的计划停电信息,首先需要判断其是否是对原有的计划停电的变更,若为计划变更信息,可能是停电计划的取消、停电时间的变动、停电范围的修改等,对其进行相应变更操作;否则为新的计划停电事件,需进行停电范围分析,并将停电信息发布到95598系统。

2.4 营销停电管理

营销部门对欠费停电、违约停电用户进行停电操作,同时将停电客户信息发送到停电管理系统,方便停电管理系统对所有停电事件的管理。系统接收营销停电客户信息后,经由95598系统发布营销停电客户名单,提醒客户及时缴费。

 3 配电网故障定位

停电研判方案中的故障研判模块接收配网开关动作信息、配变报警信息、客户报修等故障信息,整合故障信息,同时可对配网线路的FTU故障信息、配网线路开关的实时数据、公专变及用户电表的实时数据等信息召测,结合相应的定位方法进行故障诊断,实现配电网故障类型与位置研判、图形化定位、停电范围分析等功能,指导抢修班组快速抢修
故障。

3.1 基于开关动作信息的配电网故障定位方法

当发生馈线故障时,故障的邻近开关未进行操作,而该线路的保护设备开关断开,仅依据开关断开信息无法精确定位故障。因此在开关动作信息的基础上,调取该线路的监测终端信息进行故障定位。配电网馈线上通过安装分段开关,将馈线分成若干段,每个分段开关上安装监测终端FTU,FTU具有遥信、遥测、遥控等功能。FTU可监测故障电流信息,通过通信网络发送至SCADA系统控制中心。基于FTU故障信息定位故障,只能确定到故障的区段,无法准确定位故障点的位置。本文提出基于FTU与行波法相结合的配电网故障定位方法^[10]。采用矩阵算法定位故障区段^[11],矩阵算法以图论知识为基础,由配电网拓扑结构可得出配电网的网络描述矩阵D,根据FTU上传故障信息生成故障信息矩阵G,网络描述矩阵D和故障信息矩阵G相乘并格式化处理,得出故障判定矩阵P,根据判定规则进行故障区段的确定。行波法测距是指故障时利用非工频暂态分量的产生而形成的一种测距方法。故障发生时,故障分量以行波的形式由故障点开始,分别向线路两端传播,线路两端安装了行波测量装置可对行波进行测量,通过计算公式得出故障点的位置^[12]。目前行波测距有A、B、C型3种方法,采用A型单端行波,主要利用故障点产生的暂态行波在故障点与其中一端母线之间的传播时间和传播速度计算故障距离,相比其他2种方法,具备准确性、可靠性、经济性、适应性等优点。

当停电管理系统接收到来自配电自动化系统的开关动作信息,根据配电网拓扑结构,首先从SCADA系统中获取该馈线的FTU故障信息,若FTU均未监测到故障电流信息说明出现开关动作信息的错报,删除该故障信息。否则基于故障信息进行故障定位,同时需要以断开的开关为起点拓扑分析下游的停电配变,对比配变报警信息中的配变停电信息,若同时存在,将配变报警信息中的配变停电信息删除,从而避免了重复研判,且验证了该开关信息非错报。故障定位后进行故障区段停电操作,保护开关闭合操作。最后分析停电范围,由电网模型得出停电用户、停电设备,利用GIS可视化对故障位置、停电范围进行图形展示。

3.2 基于配变报警信息的配电网故障定位方法

配变作为配电网中连接输送电能线路和低压用户之间的枢纽,一侧连接高压线路,另一侧连接着380 V的低压用户,无论是配网高压线路故障、配变本身故障或低压线路故障,都将会对配变产生影响,因此配变安装了监测终端。配变监测终端对配变相关信息起到监测作用,配变信息包括实时在线测量的电压电流值和配变报警信息。用电信息采集系统接收到配变发出的报警信息,通过对各类异常报警信息的分析,定位出相应故障。当停电管理系统接收到来自用电信息采集系统的配变报警信息,考虑到一个配变可能上传多个报警信息,首先将属于同一个配变的报警信息整合,对配变报警信息进行
分析^[13]。

若接收到配变高压侧开关发出的过流报警信息或高压侧开关断开信息则表示配变本体故障;若接收到配变低压侧开关发出的过流报警信息或低压侧开关断开信息表示低压线路故障;若接收到配变停电信息,同时接收该配变的高压侧开关报警信息说明配变本体故障;若仅接收到配变停电信息,当监测终端安装在高压侧,则说明配变所在馈线发生故障,监测终端安装在低压侧,则可能是配变本体故障或配变所在馈线故障;在监测终端安装情况不明时,不能仅依据配变停电信息定位故障,可能是计划停电、馈线故障、本体故障引起的配变停电。首先将停电配变与计划停电中的停电设备对比,若属于计划停电,则放弃研判。否则召测配