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一种配网运维监测设备及监测方法

发表时间：2021/3/26 来源：《中国电力企业管理》2021年1月作者：张喆

[导读] 在我国整个电力系统中，配网是最为薄弱的环节,配网结构复杂，故障多发。发,为保证系统安全和供电可靠性，在发生故障后，必须迅速确定故障点位置以采取处理措施。但配网的监测管理至今仍比较落后，无法适应日益增强的供电可靠性的需要。本文针对配网故障判断与故障定位等问题，研发了配网运维监测设备。

广东电网有限责任公司东莞城区供电局张喆

摘要：在我国整个电力系统中，配网是最为薄弱的环节,配网结构复杂，故障多发。发,为保证系统安全和供电可靠性，在发生故障后，必须迅速确定故障点位置以采取处理措施。但配网的监测管理至今仍比较落后，无法适应日益增强的供电可靠性的需要。本文针对配网故障判断与故障定位等问题，研发了配网运维监测设备。首先分析了装置原理，进而重点分析了装置各部分设计。实际的测试结果表明，所设计的配网运维监测设备能够对配网故障点进行检测及定位，可远程对线路运行状态进行控制，从而提高了配电线路管理的效率和质量。
关键词：配电网；故障判断、故障定位
        配电网线路一般由架空线路和电缆线路组成，具有输电距离较长、分支线路众多、网络拓扑结构复杂、外部环境和气候条件较恶劣等特点，是最易发生故障的系统之一。配电网线路故障类型以短路故障和单相接地故障居多，而单相接地故障是配电网中最容易发生且最难查找的故障。配网发生故障时，常用的处理方式是故障定位、故障区域隔离和非故障区域恢复送电，但是由于无法准确、快速地定位故障区域，只能依靠运行检修人员人工巡线查找，故障查找时间会超过修复故障时间，导致故障处理时间较长。
        1.配网运维监测设备原理
        配网运维监测设备包括监测模块、通信终端、通信模块和配电网自动化服务器，监测模块，通过网络实现线路状态监测，得到故障数据信息；通信模块，用于实现监测模块与通信终端的连接，将监测模块获取的故障数据信息传输至通信终端；通信终端，对故障数据信息进行分类和处理；配电网自动化服务器，通过互联网与通信终端相连，展示故障的分类和处理结果。配网运维监测设备能够对配网故障点进行检测及定位，可远程对线路运行状态进行控制，从而提高了配电线路管理的效率和质量。
        2.配网运维监测设备设计

        2.1.监测模块设计
        监测模块包括COTDR功能单元、WDM合波分波单元、分析单元和反射单元，其中，COTDR功能单元分别与WDM合波分波单元和分析单元相连，WDM合波分波单元与COTDR功能单元连接与被测光缆相连；COTDR功能单元，发送连续的激光脉冲信号作为监测波；WDM合波分波单元，合波在发送端将被监测纤芯的业务波和检测波复用汇合在一根光缆纤芯；分波是在接收端将不同波长的光信号进行分离，传输至不同的通道，如测试波分离后将传输至管理模块进行数据分析；分析单元，根据测试波返回的脉冲信号进行数据分析处理，呈现光缆的长度、损耗、故障点位置等信息，为维护人员提供线路故障数据信息；反射单元，将测试波进行反射回传至WDM合波分波单元。监测模块可以对线路进行随时检测，包括对其长度、运行中的损耗、以及发生故障时的故障点，以便及时对即将发生故障的线路进行维护，若线路在运行过程中已经出现问题，还可以对故障点进行精确定位，便于及时更换维修，减少排查故障点的耗时，降低总损失。
        2.2.通信终端设计
        通信终端包括分类单元和处理单元，分类单元，对故障数据信息进行特征提取，并根据故障不同特征进行分类；处理单元，与分类单元相连，用于对不同类别的故障进行区别性处理，以便于提高故障处理效率。
        2.3.管理模块设计
        管理模块与通信终端相连，根据故障的分类和处理结果实现现场运维作业的规范化管理。
        管理模块包括运维任务管理单元、任务下载单元、运维流程指导单元、现场监控单元、任务回传单元和运维分析单元，
        其中，运维任务管理单元，用于下达配网设备运维任务；
        任务下载单元，用于下载配网设备运维任务，并提取配网设备运维任务；
        运维流程指导单元，用于指导配网设备运维人员执行配网设备运维任务，进行运维现场作业；
        现场监控单元，用于监控配网设备运维现场，其中，监控内容包括：配网设备运维现场作业、运维现场作业时会遇到的风险和运维人员监控；
        任务回传单元，用于将配网设备运维现场的监控数据传回管理平台中的运维分析单元；
        运维分析单元，用于分析配网设备运维现场的监控数据，通过分析结果确定监控数据是否符合运维规范。
        运维任务管理单元包括：作业指导书规范单元、作业记录表单元、计划单元、任务准备单元和任务下达单元；
        作业指导书规范单元，用于将配网设备运维任务的中作业指导书按相应的运维专业进行规范化处理；
        作业记录表单元，用于根据规范化处理的配网设备运维任务的中作业指导书生成对应的作业记录表；
        计划单元，用于计划配网设备的周期运维任务；
        任务准备单元，用于准备配网设备运维任务中的规范化作业指导书、作业记录表、周期运维任务和配网设备运维任务的负责人；
        任务下达单元，用于下达配网设备运维任务至任务下载单元。
        通过管理模块的实时回传信息解决了在日常运维和抢修过程中，由于管理手段的粗放，巡视记录不健全，正常巡视是否到位缺乏管控；现场作业缺乏安全意识；对线路设备分析、评估没有形成常态机制，内容不够具体、细致，导致无法形成完善系统的计划的检修，只有故障抢修，难以实现主动运维检修等问题。
        2.4.配网自动化服务器设计
        配网自动化服务器包括web应用服务器和配网防误应用服务器，其中，web应用服务器，用于当接收到配网运维监测设备发出的调令下发通知时，根据调令下发通知获取待执行的逐项调令列表，并根据逐项调令列表生成操作表；当操作表通过防误校核时，将操作表推送至配网运维监测设备进行审核。配网防误应用服务器，用于根据预设的规则对操作表进行防误校核，预设的规则为防误逻辑表达式或防误拓扑；通过web应用服务器获取执行每个操作项后的执行结果，根据执行结果更新对应的设备状态值。web应用服务器根据调令下发通知获取待执行的逐项调令列表，并对该逐项调令列表中的调令进行智能解析，得出该调令对应的待执行信息，并获取执行调令操作对应的监护员和操作员标识，其中，该待执行信息可以包括调令操作、操作对象(设备)、操作对象的当前状态和目标状态，然后根据该操作对象的成票规则自动生成一张完整的操作表，该操作表中包含有执行该操作表的监护员和操作员标识，从而实现了配网运维监测设备的对接。
        2.5.状态预警模块设计
        状态预警模块与监测模块相连，当监测模块检测到线路出现故障时，状态预警模块发出预警信号，从而能够及时的提醒工作人员配网出现故障，便于及时解决故障问题。
        2.6.后台数据库设计
        后台数据库，用于存储线路正常数据信息、线路故障数据信息以及对故障数据信息进行分类和处理过程，并且运维人员实现的工单接收和反馈工作，与后台数据库实时数据交互。
        2.7控制模块设计
        控制模块实现配电设备的控制，控制方式包括配电室本地控制、调度室远程控制及传感器联动控制。各控制方式可自由进行，不会因为某一控制单元影响另一控制单元对设备的控制，当通信故障影响调度室远程控制时，配电室本地控制和传感器联动控制均能正常工作；当传感器发生故障时，调度室远程控制和配电室本地控制均能正常工作。
        结论
        配网运维监测设备通过监测模块实现线路状态监测，得到故障数据信息；通过通信终端对故障数据信息进行分类和处理；通过配电网自动化服务器展示故障的分类和处理结果。从而能够对配网故障点进行检测及定位，可远程对线路运行状态进行控制，大大提高了配电线路管理的效率和质量。实际的结果表明，所设计的配网运维监测设备能够对配网故障点进行检测及定位，可远程对线路运行状态进行控制，从而提高了配电线路管理的效率和质量。
参考文献
[1]王士政．电网调度自动化与配网自动化技术，北京：中国水利电力出版社，2003
[2]王葵，孙莹．电力系统自动化，北京：中国电力出版社，2004
[3]丁坚勇，程建翼．电力系统自动化，北京：中国电力出版社，2006
[4]何正友.配电网故障诊断,成都：西南交通大学出版社，2011