基于大數據的配網故障原因分析模型設計

 

0引言:配網搶修是供電企業優質服務工作的重要內容之一,在配網設備故障情況下以最短的時間恢復供電,有利于提升公司形象和彰顯企業的社會責任及價值。因各種因素影響,公司配搶工作人員開展搶修工作中,存在故障原因不實、故障主體責任不清等業務不規范問題,很大程度上影響配網公變真實運行狀況的準確研判。結合公變互感器和計量回路不同的接線方式,電流電壓采集點位置,公變電流電壓采集量、停電數據等,通過分析模型設計和計算,精準判斷故障真實狀況,促進業務管理水平提升。

1現狀分析

2019年國家電網公司提出“三型兩網”建設,“電力物聯”是其中的重要內容,配變各類運行數據、采集數據是反映臺區真實狀況的最基礎的數據來源,若基礎數據狀況失真,則“電力物聯”工作無法推進,也無意義。針對目前存在的問題,從系統中提取相關數據,發現公司每月故障報修工單5000個左右,其中客戶內部故障報修工單占比50%上下,也就是說,每月公司因配網設備發生故障引起的報修中,一半工單為客戶內部故障引起的,客戶內部故障將造成了大量人力、物力和資金的浪費,直接增加公司運維成本,影響公司經營業績和對外優質服務水平,影響公司配搶水平的提升。針對上述客戶內部故障占比較高的問題,通過計算變臺在故障情況下的電流電壓,并與停電、報修、故障投訴等業務數據進行關聯分析,判斷設備故障類型、故障部位,進一步驗證故障原因反饋不實的原因,提出整改措施。

2數據分析模型設計

根據公司配電網典型供電模式,主要對圖1中標識的5處故障點進行分析,其中,故障1:10kV側跌落保險故障、故障2:380V側熔斷器故障、故障3:380V漏電保護器動作、故障4:380V側引線故障、故障5:380V側零線故障。

圖1: 10千伏公變典型供電接線圖

2.1設備故障分析

結合電網接線方式和實際負荷,對配變高低壓側不同故障點的故障電壓和電流量進行分析計算,結果見表1。

表1:配網故障類型與電能量采集數據對應表

 

故障類型

UA

UB

UC

IA

IB

IC

停上電記錄

故障1

電壓120V以下,降幅45%及以上

正常

正常

降幅30%及以上

正常

正常

故障2

0或20V以下

正常

正常

0

正常

正常

故障3

0

0

0

0

0

0

10kV側線路故障及斷路器跳閘

380V表計電壓線后端漏電保護器動作

正常

正常

正常

0

0

0

故障4

0

正常

正常

0

正常

正常

故障5

負荷不平衡時,中性點位移,導致電壓異常(190V左右),降幅17%及以上

正常

正常

正常

2.2數據清洗和有效數據確定

為保證分析結果的正確性,依據系統中電流電壓采集數據質量狀況,有必要對數據進行清洗處理。依據96點采集數據,判定規則如下:一是進行電流&電壓組合判斷,若臺區電流數據采集失敗或為“0”,則判別臺區電壓值,反之,則判斷臺區的電流值。二是故障報修工單接單和處理結束前后的96個采樣點若采集失敗,搶修工作結束后連續3個采集周期以上配變臺區運行數據采集失敗,對此類臺區不做分析判斷。三是若非故障相電流電壓采集失敗,則僅判斷電流電壓量采集正常的相別。四是故障報修工單接單時間前2個采樣周期至故障搶修處理結束時間后2個采樣周期內,連續3個采樣周期的配變臺區運行數據作為本主題監測判斷依據。若這期間的電流電壓量采集失敗,將樣本范圍擴大至故障報修工單接單時間前96個采集周期至故障搶修處理結束時間后96個采集周期。

2.3客戶內部故障原因分析

凡結果中含“配網故障停電、配網計劃停電、配變其他非計劃停電”以及上文5類故障點發生的低壓配網故障對應故障搶修,其搶修記錄中故障原因填寫為“客戶內部故障”的均為原因不實工單,實為供電企業或公變故障引起的報修。

2.4三級故障分類填寫不規范

一級分類(高壓故障、低壓故障、電能質量、計量故障)、二級分類(高壓輸變電設備故障、配變故障、低壓計量故障、低壓設備故障、低壓架空線路……)、三級分類(高壓輸變電設備故障、導線、跌落式熔斷器、變壓器、斷路器、負荷開關、低壓導線、計量表計、接線端子盒、表前線……)與監測分析實際故障情況比對,若實際情況與結果不對應,則判斷為故障報修基礎數據錯誤。

3應用狀況

針對公司4月故障報修工單中的“客戶內部故障”工單,依據監測分析模型,對照報修工單情況,與配網設備停電、故障報修、投訴等進行關聯分析,其中95個客戶內部故障工單原因填寫不實,其中因高壓線路故障造成多臺配變38個,高壓設備故障17個,低壓三相故障29個,低壓單相故障11個,驗證結果中的部分工單的見表2。

表2:故障原因不實工單驗證結果表

 

序號

臺區編號

填寫的故障類型

通過分析模型驗證故障類型結果

備注

1

0002745145

客戶內部故障

線路故障造成多臺配變停電

三相電壓電流均為0,持續8個點

2

0000001014

客戶內部故障

低壓單相故障

從3月22號20:30持續到3月23號8:45,配變C相電壓持續偏低(15V左右),后失流失壓3個半小時,電壓恢復正常

3

0000001014

客戶內部故障

低壓單相故障

從3月22號20:30持續到3月23號8:45,配變C相電壓持續偏低(15V左右),后失流失壓3個半小時,電壓恢復正常

4

0000003647

客戶內部故障

低壓單相故障

低壓故障,C相電壓偏低(20V左右),持續22個點

5

0000004308

客戶內部故障

線路故障造成多臺配變停電

三相電壓電流均為0,持續4個點

6

0000004727

客戶內部故障

低壓三相故障

三相電壓電流均為0,持續3個點

7

0000004737

客戶內部故障

高壓設備故障

從12:15到19:30,持續30個點,C相電壓低于180V(158-179V左右),疑似零線故障

8

0000004739

客戶內部故障

高壓設備故障

從12:30到19:45,持續30個點,C相電壓低于193V(150V-192V左右),疑似零線故障

9

0000006813

客戶內部故障

低壓三相故障

三相電流為0,持續3個點

10

0000009265

客戶內部故障

線路故障造成多臺配變停電

三相電壓電流均為0,持續51個點

因各種因素影響,工作人員填寫配網搶修工單時,未填寫真實原因,容易造成配網設備故障原因的準確判斷。針對以上分析結果,經各單位驗證反饋,通過本監測分析模型計算的結果準確率達94.6%。

利用分析模型對歷史工單進行分析后,發現公司故障搶修工單錄入質量較低,由于用戶撥打95598報修電話時,可以采用多種通訊方式,且大多與營銷系統預留的號碼不同,造成分析時無法準確定位到具體客戶,只能通過拆解客戶需求和處理結果中的文本信息或再次向客戶詢問等手段,判斷客戶所在的臺區,給分析工作造成較大被動。在工單反饋內容核實過程中發現,現場工作人員故障原因填寫隨意,反饋問題照搬照抄,故障原因偏離現場實際問題比較嚴重,這種現象在低壓故障、其他原因、電能質量工單中同樣存在。按照現有的數據錄入質量,利用工單來指導運維工作的功能基本缺失。

4結論

通過設定的監測分析模型,對公司故障報修工單情況進行了驗證分析,發現部分客戶內部故障工單原因不實,嚴重影響公司配網運行狀況的判斷,同時影響配網設備運維、檢修計劃、大修技改安排,通過分析,亟需提升基礎數據質量,真實反饋設備狀況,減少人為干預,為實現“電力物聯”戰略目標打好基礎。

參考文獻:《電力系統分析》,SBN978-5083-9808-2,中國電力出版社

關鍵詞: 區塊鏈, 配網

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基于大數據的配網故障原因分析模型設計

作者:宋繼紅 李生龍 發布時間:2019-05-31   來源:中國電力網

 

0引言:配網搶修是供電企業優質服務工作的重要內容之一,在配網設備故障情況下以最短的時間恢復供電,有利于提升公司形象和彰顯企業的社會責任及價值。因各種因素影響,公司配搶工作人員開展搶修工作中,存在故障原因不實、故障主體責任不清等業務不規范問題,很大程度上影響配網公變真實運行狀況的準確研判。結合公變互感器和計量回路不同的接線方式,電流電壓采集點位置,公變電流電壓采集量、停電數據等,通過分析模型設計和計算,精準判斷故障真實狀況,促進業務管理水平提升。

1現狀分析

2019年國家電網公司提出“三型兩網”建設,“電力物聯”是其中的重要內容,配變各類運行數據、采集數據是反映臺區真實狀況的最基礎的數據來源,若基礎數據狀況失真,則“電力物聯”工作無法推進,也無意義。針對目前存在的問題,從系統中提取相關數據,發現公司每月故障報修工單5000個左右,其中客戶內部故障報修工單占比50%上下,也就是說,每月公司因配網設備發生故障引起的報修中,一半工單為客戶內部故障引起的,客戶內部故障將造成了大量人力、物力和資金的浪費,直接增加公司運維成本,影響公司經營業績和對外優質服務水平,影響公司配搶水平的提升。針對上述客戶內部故障占比較高的問題,通過計算變臺在故障情況下的電流電壓,并與停電、報修、故障投訴等業務數據進行關聯分析,判斷設備故障類型、故障部位,進一步驗證故障原因反饋不實的原因,提出整改措施。

2數據分析模型設計

根據公司配電網典型供電模式,主要對圖1中標識的5處故障點進行分析,其中,故障1:10kV側跌落保險故障、故障2:380V側熔斷器故障、故障3:380V漏電保護器動作、故障4:380V側引線故障、故障5:380V側零線故障。

圖1: 10千伏公變典型供電接線圖

2.1設備故障分析

結合電網接線方式和實際負荷,對配變高低壓側不同故障點的故障電壓和電流量進行分析計算,結果見表1。

表1:配網故障類型與電能量采集數據對應表

 

故障類型

UA

UB

UC

IA

IB

IC

停上電記錄

故障1

電壓120V以下,降幅45%及以上

正常

正常

降幅30%及以上

正常

正常

故障2

0或20V以下

正常

正常

0

正常

正常

故障3

0

0

0

0

0

0

10kV側線路故障及斷路器跳閘

380V表計電壓線后端漏電保護器動作

正常

正常

正常

0

0

0

故障4

0

正常

正常

0

正常

正常

故障5

負荷不平衡時,中性點位移,導致電壓異常(190V左右),降幅17%及以上

正常

正常

正常

2.2數據清洗和有效數據確定

為保證分析結果的正確性,依據系統中電流電壓采集數據質量狀況,有必要對數據進行清洗處理。依據96點采集數據,判定規則如下:一是進行電流&電壓組合判斷,若臺區電流數據采集失敗或為“0”,則判別臺區電壓值,反之,則判斷臺區的電流值。二是故障報修工單接單和處理結束前后的96個采樣點若采集失敗,搶修工作結束后連續3個采集周期以上配變臺區運行數據采集失敗,對此類臺區不做分析判斷。三是若非故障相電流電壓采集失敗,則僅判斷電流電壓量采集正常的相別。四是故障報修工單接單時間前2個采樣周期至故障搶修處理結束時間后2個采樣周期內,連續3個采樣周期的配變臺區運行數據作為本主題監測判斷依據。若這期間的電流電壓量采集失敗,將樣本范圍擴大至故障報修工單接單時間前96個采集周期至故障搶修處理結束時間后96個采集周期。

2.3客戶內部故障原因分析

凡結果中含“配網故障停電、配網計劃停電、配變其他非計劃停電”以及上文5類故障點發生的低壓配網故障對應故障搶修,其搶修記錄中故障原因填寫為“客戶內部故障”的均為原因不實工單,實為供電企業或公變故障引起的報修。

2.4三級故障分類填寫不規范

一級分類(高壓故障、低壓故障、電能質量、計量故障)、二級分類(高壓輸變電設備故障、配變故障、低壓計量故障、低壓設備故障、低壓架空線路……)、三級分類(高壓輸變電設備故障、導線、跌落式熔斷器、變壓器、斷路器、負荷開關、低壓導線、計量表計、接線端子盒、表前線……)與監測分析實際故障情況比對,若實際情況與結果不對應,則判斷為故障報修基礎數據錯誤。

3應用狀況

針對公司4月故障報修工單中的“客戶內部故障”工單,依據監測分析模型,對照報修工單情況,與配網設備停電、故障報修、投訴等進行關聯分析,其中95個客戶內部故障工單原因填寫不實,其中因高壓線路故障造成多臺配變38個,高壓設備故障17個,低壓三相故障29個,低壓單相故障11個,驗證結果中的部分工單的見表2。

表2:故障原因不實工單驗證結果表

 

序號

臺區編號

填寫的故障類型

通過分析模型驗證故障類型結果

備注

1

0002745145

客戶內部故障

線路故障造成多臺配變停電

三相電壓電流均為0,持續8個點

2

0000001014

客戶內部故障

低壓單相故障

從3月22號20:30持續到3月23號8:45,配變C相電壓持續偏低(15V左右),后失流失壓3個半小時,電壓恢復正常

3

0000001014

客戶內部故障

低壓單相故障

從3月22號20:30持續到3月23號8:45,配變C相電壓持續偏低(15V左右),后失流失壓3個半小時,電壓恢復正常

4

0000003647

客戶內部故障

低壓單相故障

低壓故障,C相電壓偏低(20V左右),持續22個點

5

0000004308

客戶內部故障

線路故障造成多臺配變停電

三相電壓電流均為0,持續4個點

6

0000004727

客戶內部故障

低壓三相故障

三相電壓電流均為0,持續3個點

7

0000004737

客戶內部故障

高壓設備故障

從12:15到19:30,持續30個點,C相電壓低于180V(158-179V左右),疑似零線故障

8

0000004739

客戶內部故障

高壓設備故障

從12:30到19:45,持續30個點,C相電壓低于193V(150V-192V左右),疑似零線故障

9

0000006813

客戶內部故障

低壓三相故障

三相電流為0,持續3個點

10

0000009265

客戶內部故障

線路故障造成多臺配變停電

三相電壓電流均為0,持續51個點

因各種因素影響,工作人員填寫配網搶修工單時,未填寫真實原因,容易造成配網設備故障原因的準確判斷。針對以上分析結果,經各單位驗證反饋,通過本監測分析模型計算的結果準確率達94.6%。

利用分析模型對歷史工單進行分析后,發現公司故障搶修工單錄入質量較低,由于用戶撥打95598報修電話時,可以采用多種通訊方式,且大多與營銷系統預留的號碼不同,造成分析時無法準確定位到具體客戶,只能通過拆解客戶需求和處理結果中的文本信息或再次向客戶詢問等手段,判斷客戶所在的臺區,給分析工作造成較大被動。在工單反饋內容核實過程中發現,現場工作人員故障原因填寫隨意,反饋問題照搬照抄,故障原因偏離現場實際問題比較嚴重,這種現象在低壓故障、其他原因、電能質量工單中同樣存在。按照現有的數據錄入質量,利用工單來指導運維工作的功能基本缺失。

4結論

通過設定的監測分析模型,對公司故障報修工單情況進行了驗證分析,發現部分客戶內部故障工單原因不實,嚴重影響公司配網運行狀況的判斷,同時影響配網設備運維、檢修計劃、大修技改安排,通過分析,亟需提升基礎數據質量,真實反饋設備狀況,減少人為干預,為實現“電力物聯”戰略目標打好基礎。

參考文獻:《電力系統分析》,SBN978-5083-9808-2,中國電力出版社

      關鍵詞:電力, 配網


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