基于多源信息的配电网故障研判方法

信息系统基于多源信息的配电网故障研判方法

邱灿树

（广东电网潮州潮安供电局有限责任公司，广东潮安515638）

摘要：针对当前我国配电网故障研判研究现状，提出一种基于多源信息的配电网故障研判方法。通过这种方法改善传统配电网故障诊断存在的不足，综合运用各类多源数据信息尽可能在用户报修之前及时主动地感知、定位故障并报警；可自动分析跳闸设备及停电影响范围，针对本次故障自动生成停电发布信息，可主动发送停电信息给相关人员进而减少客户报修派单，起到拦截工单的效果。在配电自动化主站系统平台之上建立一套基于多源数据的配电网故障诊断机制，基于馈线自动化信息、母线信息、突降信息、故障指示器信息、缺相信息、配变信息等多信息源实现对配电网故障区段的快速定位、故障设备的精准定位，提高多元信息的综合利用，其主动性、智能性、全面性提高了配电网故障研判的效率。关键词：配电网；故障研判；多源信息融合中图分类号：TM63以往的配电网故障均是由用户通过电话等汇报电力客服，调度员依据报修用户汇报信息和经验来判断故障点和确定停电范围，再进行停电抢修单的下发，指导抢修人员进行停电抢修工作。该做法一方面会由于用户报修不及时，造成对停电事件判断的滞后性，另一方面由于用户报修的范围不全，造成对故障区段及设备判断模糊[1-4]。

随着科学技术的发展，SCADA系统实现了电力系统的远程监控，其优点是信息实时性强，节约了人力监控成本，实现了故障的“早发现，早处理”等，但是其信息量庞大、信息内容复杂、信息冗余性、故障辨识率差等缺点，针对配电网DSCADA介绍配电网故障的定位必须依靠人力分析诊断，从而造成配电网故障定位模糊，故障诊断时间长，研判准确率低等缺点，不利于电网的发展[5-6]。因此需要科学的方法来对配电网故障进行快速且准确的研判。

基于多源数据信息融合实现配电网智能故障研判体系，可以有效地解决多源数据对配电网故障诊断造成的干扰，并且根据多源数据对配电网故障做出精准的定位，通过故障精准定位、故障区段隔离以及非故障区段恢复供电运行模式，有效缩减故障抢修工作对非故障区段用户正常用电的影响[7]。该体系可提高停电抢修过程中主动性与智能性，达到快速准确定位故障区域，提高配网供电可靠性和配电网抢修工作效率，减少停电时间。这一体系的

研究与应用不仅可以有效地解决目前配电网故障研判存在的问题，而且对于我国智能电网的发展有重要意义[8-9]。

1配电网多源故障信息及其融合技术研究

1.1

配电网故障信息的分类

配电网发生故障时，会有多种不同层面的故障信息上传，如图1所示，其中主要信息来源包括：配电网自动化系统监测到开关变位及故障跳闸信息，调度自动化系统监测到开关事故分闸告警信息及保护动作信息，用电信息采集系统监测到配变、电能表运行信息、电流、电压、负荷等采集信息，95598接到用户报修信息。

RURALELECTRIFICATION图1信息来源

针对配电网不同信息来源的故障信息，将其按照配电网结构自上而下进行分类，主要包括以下3方面

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信息系统信息：馈线级信息、配变级信息、用户级信息。1.2配电网多源故障信息的有效利用

当配电网发生故障时，通常在较复杂的配电网中，仅仅依靠单一层次的信息无法确定配电网故障原因，或者说只有单层次信息推出的故障精度是比较差的。故障诊断是一个复杂的过程，准确的诊断结果要求提供全面的数据信息，具体包含配电自动化系统信息、用电信息采集系统信息等。当配电网出现故障后，从综合角度对上述信息进行采集、分类及计算处理，借助多源信息融合处理流程，获得配电网故障的准确定位结果。而在利用这些信息之前的首要前提是对这些信息数据加以融合，将各个独立的信息关联和转换，形成可读取和利用的清晰信息。

当配电网故障发生时，上传的故障信息量是巨大的，在大量的信息之中，要明确对故障的定位和研判有用的信息。通过对故障时监测到的多源故障信息的分析，分析判断故障发生、定位故障区段、定位跳闸设备，以及提供基础数据以辅助人工分析等。故障的发生可以通过检测系统实现感知。故障元件的定位要用到监测系统反馈回来的各种信息来推算故障的大概位置，并结合拓扑算法进行故障元件的搜索。当故障元件的定位工作完成后，配电网跳闸设备的定位工作也将迎刃而解。因此，在整个故障的研判过程中，如何利用多源故障报警信息实现故障元件位置精准定位是问题的关键。1.3多源信息融合技术

多源信息融合亦称多传感器信息融合，是一门新兴边缘学科。多源的含义是广义的，包含多种信息源如传感器、环境信息匹配、数据库及人类掌握的信息等，信息融合最初的定义是数据融合，但随着信息技术的发展，系统信息的外延不断扩大，已经远远超出了数据的简单含义，包括了有形的数据、图像、音频、符号和无形的模型、估计、评价等，故学术界、技术界均认为使用信息融合更能代表其RURALELECTRIFICATION含义。多源信息融合的优势可以表现在密集性、有效性、互补性、冗余性、实时性、低成本性、高适应性等多个方面。

系统的信息融合相对于信息表征的层次相应分为3类：数据层融合、特征层融合和决策层融合，如图2所示。

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图3基于馈线自动化信息故障研判流程

[10]

图2信息融合层次

2基于多源信息的配电网故障研判分析研究

2.1

基于馈线自动化信息的故障研判流程

针对已实现馈线自动化的馈线，当某线路或设备故障时，配电系统可自动完成馈线故障信息的采集工作，并生成配电自动化综合解决方案（TDMS-FA，以下简称FA方案），这是配电主站的基本功能，对故障定位有很大作用。

首先对馈线终端信息进行监测和采集分析，前置服务器可以用来接收故障开关分合闸信号，一旦配电网上某个开关出现故障，等待出现故障开关重合闸信号，在等待一段时间后如果故障开关重新合上则确定为瞬时故障否则可以判定为永久性故障。若配电网产生永久性故障，则应立即启动馈线自动化故障程序，快速完成故障信息的传输及电路处理。而实现这些功能，要在此基础上基于故障时刻拓扑关系分析出停电影响用户，进而进行告警短息发送及停电信息发布操作。基于馈线自动化信息故障研判流程如图3所示。

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信息系统2.2基于配变信息的故障研判

配电网出现故障后，馈线自动化没有发生报警信息，这时要检测配变信息，配变信息可以对故障定位起到作用。在进行配电网配电信息故障定位前，要对配变信息形成较为完善的认知。事实上，来自配变监

主干线故障，以主干线开关跳闸最为常见。在配电网运行过程中，可能会出现变压器高低压侧开关跳闸故障。此时，跳闸设备所处区域将停电，相应的测量通过分析刚刚停电的配变、结合故障时刻的拓扑关系，进行反推则可判断出导致本次停电的跳闸设备。

结合配电网的故障运行状况来看，故障的产生原因类型较多。配变数量多和与用户广泛接触的特点决定了配变故障有可能是有多个配变引起的。而且现实当中也存在一个配变的上传多个报警信息的情况。在接收到配变报警后，要对所有的配变信息进行分类和整理，确认报警信息的类型进而进行故障定位和研判。本研判分析的前提在于进行故障信息辨识，针对确认停电的故障开展后续研判分析。基于配变故障信息研判流程如图4所示。

2.4

图5

基于突降信息研判流程

因停电范围的大小不同，导致的突降情况也不同。若故障导致馈线开关本身跳闸，则出线开关将同时有跳闸信号、重合闸信号生成，同时量测突降到0。

当配电网馈线上产生故障停电时，该区域必然会产生开关量测突降问题；但量测突降并不一定意味着灯线路的启停都会导致出线开关量测的大幅波动。为了保障故障判定的精准性，可运用如下方法完成配电网停电信息的合理化辨识。基于突降信息研判流

测系统的数据定位功能主要体现在以下几种故障上。有故障停电发生，如人工遥控、工业用户设备启停、路

数据会降为0，同时配变信息会生成停电事件信息。程如图5所示。

基于故障指示器信息的研判

故障指示器主要安装在线路的三相上，主站是可以

通过进行编码分区接收到三相的故障信息。在运行过程中，外部环境、无线环境等因素都会对故障指示器的运行产生影响。这些影响因素的综合作用导致故障指示器的数据质量整体偏低。当上述因素产生干扰时，故障指示器可能会产生漏报、抖动等问题。故障指示器的故障信息辨别工作提出了较高的要求。为了保障辨识质量，可将如下辨识策略引入实际辨识工作中。

系统实时监测故障指示器的相关信息，接收到其短路翻牌动作信号后，进行停电信息辨识及触发研判分析，如图6所示。2.5

基于母线信息的研判

配电变压器是实现输送线路和低压线路上的电

图4

基于配变故障信息研判流程

RURALELECTRIFICATION压转换的枢纽，通常是安装在电杆上将高压线上的10kV的电压降至380V左右可以为人们生产所利用的低电压的变压器。通过监测变电站10kV母线的电压值，同时结合其对应馈线出线开关的量测情况，则可判断出母线是否失压。

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2.3基于突降信息的故障研判流程

馈线上永久性故障发生并导致设备跳闸时，必然将甩掉一部分负荷，进而体现在馈线的出线开关上，具体包括：出线开关的量测（电流、有功）发生突降，但

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信息系统馈至故障指示器信息，最终传输至配变停电信息。但是配电网故障信息往往不会按照顺序上传各类故障信息，这就要多次对不同的上传信息进行故障研判，直至生成最后研判结果。

故障信息实时监测，接收所有类别的故障信号。若接收到开关跳闸、保护动作信号则展开常规馈线自动化故障研判，并生成诊断报告1，若无后续故障信息，则报告1为最终研判报告。

若接收到故障指示器翻牌动作信息，则同时馈线故障指示器召唤命令，根据故障指示器的翻牌信息、负荷电流、故障电流信息等确定故障区段，定位故障设备，同时生成诊断报告2，若无后续故障，则结合报告1进行整合，生成最后故障报告。

若接受到配变停电事件、开关突降信息，则对整条馈线配变下发召唤命令，根据配变电流信息，确定

图6

基于故障指示器信息研判流程

通过停电信息辨识，实时监测变电站10kV母线的电压值，在其母线电压降0后要进行有效辨识以滤除误报或量测波动。基于母线信息研判流程如图7所示。

故障停电范围，拓扑分析，定位故障设备，生成报告3，若无后续故障则结合报告1、2，生成最后诊断报告4。汇集多源信息迭代式故障研判流程如图8所示。

图7基于母线信息研判流程

2.6汇集多源信息的迭代研判分析

在非健全信息的配电网中各类多源信息采集不

RURALELECTRIFICATION一定都能具备，若某一故障信息不能及时上传，很可能不会触发配电网故障研判条件，极易造成研判失误，导致严重的后果。所以汇集多源信息的迭代研判研究能够完善配电网故障研判存在的不足。通常情况下，各多源信息上送的配电主站顺序是：由电网馈线自动化信息传至出线开关量测信息，将量测信息反

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图8汇集多源信息迭代式故障研判流程

3辅助研判分析与决策

配电网故障的诊断原理为借助故障信息完成故障定位等相关诊断工作。但在实际的配电网故障诊断工作中，配电网诊断精度很容易受到故障信息不一致性、

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信息系统不确定性特征的负面影响。而且目前来说，配电系统的自动化程度还没有达到可以完全自动诊断以及恢复供电的程度，基于此，有必要为配电系统的工作设计相应的辅助分析语研判的方案。本方法的研究与应用可增充分利用各个信息快速及时地定位故障区段、定位跳闸设备、确定停电影响用户并进行停电信息发布。

但受限于当前的配电网建设水平不高，配电网的相关设备设施还不够完善等原因，配电网的部分数据质量不高，利用本方法进行配电网的自动研判分析的结论并不一定百分之百准确，可能还会与实际存在一而这样的结果只会给用户的用电造成影响，对社会生产并不利。因此，在此方法基础之上设计提供一系列人工辅助研判分析与决策的措施，以助于调度员对故障进行确认与处理；另外根据历史态进行故障地区的特征肖像描述，在发生故障时提供诊断人员的参考依据并保证诊断结果的正确性。

人工整定与研判修正。系统基于本方法自动感知故障、研判分析定位故障区段与跳闸设备，并将结论推送给调度员，可以图形化方式标识展现。

结合历史故障时刻明显标识出跳闸设备、故障区段、停电用户。

图形化显示故障时刻各类多源数据的数据值，辅助人工分析。

人工修正自动研判分析的结论：在图形设置跳闸设备及故障区段。

可基于修正后的结论进行停电信息发布及短信发送。

主动停电信息发布，基于研判分析的结论，分析出停电影响用户，则在配电自动化系统直接进行停电信息发布，并将相关信息传输至GPMS系统内部，由GPMS系统负责传输至SG186系统，同时生成关于停电信息内部抢修工单；本次故障引起后续客户报修时则可直接回复用户，同时不必再生成新的工单。

[9][7][8][5][6][4][3][2]

作自动开展研判分析；及时完成故障的准确定位，为配电抢修工作的顺利完成奠定了良好的基础。本文分析配电网故障时各类信息的变化特征及其在各个相关系统中的体现；根据多源信息的特点分析其可对故障处理据的集中感知，有效处理冗余信息，提高了故障信息的利用率。同时给出了基于不同类故障信息（馈线自动化、突降、配变、故障指示器、母线）的配电网故障研判方法；并且提出了汇集多源信息的配电网故障迭代式分析，避免了因故障信息不能完全上传导致的故障研判失误，提高了故障研判的效率。最后，从多源数据故障研大量的信号误报、漏报、抖动等情况，导致影响到最终的研判定位。因此，要结合实时故障研判处理情况提供一个人工辅助研判分析与决策手段。一方面可辅助人工分析与判定，另一方面可促进多源数据的数据质量提升进而提高故障研判分析的准确性。

加在配电网故障抢修工作中的主动性、及时性、智能性，提供的研判依据；构建多系统互操作机制，实现多源数

定偏差，如判定位置相较实际位置可能靠前或靠后，判的应用情况来看，因配电网数据质量较低，可能存在

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基于多源信息的配电网故障研判方法，在配电主站侧汇集各多源故障信息并进行有效辨识，在充分利用多源数据的基础之上实时监测，通过与各相关系统的互操

（责任编辑：贺大亮）

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