试析GIS的配网故障快速定位的设计与实现

试析GIS的配网故障快速定位的设计与实现

乐峰

（国网安徽省电力有限公司金寨县供电公司安徽六安237300）

摘要：当前，我国电力系统也逐渐向着大容量和高参数的潮流不断靠近和发展，而在电力系统中新兴的GIS技术也越发受到人们的关注。本文主要在基于普通定位方法的基础上引出了基于GIS的配网故障快速定位的设计与实现。

关键词：GIS技术；快速定位；设计与实现

1.配电网络模型和常见的故障定位方法

1.1配网几何拓扑结构和理论模型

配电网主要是由变电站、配电线、开关刀和配电变压器等设备组成的。在本质上，断路器环网柜和T接箱就是开关。配网一般情况下采用辐射状供电开环运行方式，这是出于保护的需要。一个配电网可以看做是一个树状配电子网络，树根即为多个电源点，依旧此模型理论，我们在诊断和排除配网故障的时候，仅需要把所涉及到故障发生处的配电子系统进行考虑就可以了，这样的处理方式可以提高配网故障定位的速度和效率。

1.2配网故障常见的故障定位方法

常用的配网故障定位方法主要有以下四种：（1）通过观察保护动作信息来进行故障定位。这种方法在程序设计上具有简单、方便的特性，而且其准确性也比较高。但这种方法所涉及的信息量是巨大的，这导致其在信息收集工作上开展的就比较艰难，故该方法适用于较发达地区，即自动化水平比较高的地方。（2）根据潮流变化的故障定位方法。这种方法在实用性上略差，第一，这种方法因为涉及到的巨大信息量，所以处理起来采集的信息要花费大量的时间。第二是因为某些潮流在正常运行的时候接近0，所以在判断故障的时候，会起到很大的干扰，影响到定位的精度。（3）排除开关跳闸信息来判断故障所发生的位置。这种直观的方法在开关动作信息准确的情况下是能够准确及时的排查出故障所在，但是由于排查开关跳闸这方法可能存在少数开关的漏查和漏报情况，这也会对故障诊断带来不良的影响、（4）电话投诉方法。这种方法在我国的国情和实际情况之下是最适合、可行的。它仅需要根据用户打来的故障投诉电话就可以根据用户反馈的信息对故障发生的位置做出大致的判断。

2.配网系统的基本结构

为了方便人们的生活需求，提高配网故障定位的准确性和实时性，我们可以灵活的把所采集到的信息依据电力系统通讯规则优先的划分为三层：开关和保护等信息作为此系统的第一层，电压、电流和功率信息作为此系统的第二层。第三层主要指的是用户反馈投诉信息。我们在对上述信息的分析之上并结合GIS可以构建出更加具有适用性的故障定位系统。配网GIS故障定位系统主要是由GIS设备和相关的专家诊断系统所组成。

地理信息库、元件库、设备属性库、故障纪录库和用户信息库共同构成了GIS的数据库，GIS拓扑结构的动态搜索和回溯推理是此故障定位系统的推理机制，利用此机制可以得到故障区域等信息，并把发生故障的区域在GIS的图形界面中以不同于其他正常区域的颜色显示出来，专家诊断系统就把数据库、知识库、推理机、解释结构和知识库维护模块都囊括进去。

数据库中还包括GIS故障定位系统在进行故障定位时候推理所产生的数据信息，系统在接收到所推理出的故障信息后，将会被设备转换为既定的格式转换到专家系统数据库中。

调度员和运行人员按照实际的工作经验所制定的规则总集即为知识库，知识库中包括经简化推理过程而进行的假设，除此之外还包括一些基于接点和故障序列的启发式推理规则。

推理机可以根据数据库和知识库进行推理，它是GIS故障诊断系统的核心。推理机可以利用GIS和SCADA系统获得配网故障信息，并且进行反复推理和动态搜索从而逐渐的缩小可疑的故障发生地，在结合关键信息和故障序列的交集来最后确定故障区域。

3.基于GIS的配网故障快速定位的设计与实现

3.1定位故障所在位置

在配网少数元件发生故障破坏后，它始终会有上一级的后备保护跳开有关的断路器，从而使得发生故障的元件和电源点分隔开来。所以，当配网发生单一或多重故障的时候，其最终故障都会被分散成为孤立无援的网络体系，即使多重故障也在这种体系之下被分割为一个个的单一故障。

所以根据此知识，我们对于故障定位就应该有着相应的故障定位思路：首先，我们根据配网的拓扑结构及SCADA所提供的实时故障信息并结合用户也反馈的故障信息在开关跳闸的时候及时的找出停电区域。然后，我们要运用GIS的空间分析功能，在GIS地图上进行搜索，逐渐的排除没有故障的区域，并找到无源的故障区。最后，我们要根据工作人员的现场实际工作经验，对比过去发生故障时候的信息，运用专家知识库中的故障假设表来定量的分析出最具有可能发生故障的地点，并按照一定的可信度排列出相应可能发生故障的地点区域。

3.2故障隔离

工作人员在确定了故障点之后，沿着故障点辐射搜索，将与故障点直接相连的断路器都断开，使得故障被隔离开来，这是故障隔离的基本原理。故障隔离时候也涉及到的断路器按照其在配网中的位置可以分别称之为故障点上游及下游。根据空间上断路器的上下关系可以逐步排除并确定好需要切断的断路器，从而把故障隔离开来。

3.3故障回复处理

配网在发生故障之后，我们应该按照在不超过规定的标准下，对没有发生故障的区域尽快的恢复供电，方便所在区域人民的生活工作。

恢复供电要遵循以下的规则策略：寻找出最优的非故障区域的供电路径，然后严格的按照此路径对非故障区进行恢复供电。确定最优的标准要按照以下三个点来进行即供电可靠、离电源点最近和操作方便耗时少。在确定好恢复的最优路径之后，要对其进行潮流计算，根据结果来进行可行性检验，若计算结果中出现过载等非正常运行状态，要对其进行调整直到正常为止。最后，在检验成功后通过手动或者自动的操作方式来对非故障区进行恢复供电。

3.4应注意的一些问题

在此系统中我们要注意以下一些问题：（1）GIS和SCADA的一体化设计。即在设计中，要实现SCADA向GIS提供实时信息和计算结果的同时也要确保GIS的空间分析能力可以和SCADA系统产生的信息进行结合，共同创造出一个快速及高效的故障定位技术。（2）完善配网的设备管理。电力设备在被生产出来和被使用在实际中的时候就相应的具备了物理属性和逻辑属性。而GIS故障定位系统就要把这两种属性结合到一起，这样才可以在发生故障的时候，通过逻辑属性来确定物理属性从而找到发生故障的位置，为抢修提供最佳的选择路径。（3）合宜的利用用户故障投诉信息。要完善GIS中保存的用户信息资料，即能够在用户进行故障投诉的时候，迅速的根据电话信息来确定故障发生的大致位置，来提高效率。

GIS由于自身强大的数据分析能力和空间分析能力，已经被运用在与空间信息有着密切关系的电力系统行业。随着社会经济快速发展所导致的配网和GIS的发展，因此GIS和SCADA的集成发展也成为了目前配网中一个很具有发展情况的一个新方向。所以我们要加深对于GIS配电网络故障快速定位技术的研究，并基于此技术制定出一些保护措施。GIS这技术主要是以实验结果为依据，对于保护系统和方便用户都能够起到很大的作用，基于此系统我们可以在提高供电可靠性的同时降低配网的故障率，为人们的便利生活和工作带来保障。

参考文献

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[3]周同梅，范炜豪.标准化作业在配电网快速抢修系统中的应用[J].中国电力教育，2011，36：108，123