浅析基于物联网技术的地下配电系统故障定位

金海剑

摘要：现代电网的覆盖范围和用电规模在科学技术水平提高下不断扩大，一方面方便了人民的生活，另一方面促进了我国社会经济的发展。物联网技术使地下配电系统的故障定位更加准确、迅速，另外降低了人工进行地下检测遇到的风险。本文就基于物联网技术的地下配电系统的故障定位进行了简单分析，提出了一些本人的观点。

关键词：物联网技术；地下配电系统；故障

引言

我国的电网建设进程已经迈入智能电网阶段，物联网技术是智能电网建设的重要基础。地下配电系统易受湿气、温度等环境因素的影响而发生故障，人为检测故障存在着一定的困难。在智能电网覆盖的配电系统中，可以运用物联网技术对电气故障进行定位，极大地方便了配电系统的管理。

一、物联网技术简述

物联网技术起源可以追溯到1998年，美国的MIT提出了物联网技术的基本构想。1999年AUTO-Ashton教授提出了物联网的相关概念。随着无线通信技术、数据分析技术、信息融合处理技术的不断提升，物联网技术的发展越来越受到关注，其优越性和可靠性逐步得到广泛的认同。

物联网，即通过RFID、定位技术、无线通信技术和传感检测技术等信息交换和点子通信技术，组成具有定位功能、监控和管理运营功能、智能化和信息化识别功能、追踪功能于一体的网络。物联网可以将任何检测到的事物和互联网联系起来（声音、光、热信息、化学信息等），形成一个整体，能够自动化、精确化地识别物体与运动过程。

物联网技术相当于智能电网的信息感知端，它能够在满足智能电网运行的条件下对配电系统的运行状态进行实时监测，对故障进行精准地定位，对非正常运行的状态进行预警和分析，从而实现了配电系统的高效管理。

实现低下配电系统故障的准确定位是智能电网的关键技术之一。随着我国电网的推广建设，配电线路种类复杂、结构多样化、分支多，加之配电设备型号、规格等不一致，地下环境复杂，导致地下配电系统的故障定位一直难以有效解决。物联网技术可以实现许多人工无法解决的难题。物理网依靠着智能电网作为终端，辅助与互联网连接，进而对配电系统的运行状态进行检测，实时传输采集的信息和数据。经过实践表明，基于物联网技术对地下配电系统的故障定位的正确率在百分之九十五以上，因此，该技术得到了普及和推广。

二、物联网技术在地下配电系统故障定位的应用

（一）基于物联网技术的地下配电系统的故障定位原理

地下配电系统的线路复杂、结构多样化，因此需要在每一个定点上安装电子无线传感器，组成一个由零序电压和零序电流结合的远距离无线传感网络，用来检测低压线路和变压器等电力设备。网络终端通过分析由多个无线传感器采集的数据和信息，对故障问题进行模拟便可以迅速而准确地找到故障位置，并通过预警的方式告知电力部门工作人员，实现低下配电网络故障定位的准确化、高效化、安全化。

（二）两种配电系统故障定位方法简述

科学技术的飞速进步使得电网的智能化、自动化程度越来越高，同时由于电力设备和电路结构的复杂程度增加，对电力系统的故障定位的要求也达到了新的标准。如果地下配电系统发生故障没有及时处理，会造成大面积停电，严重影响居民的生活。因此电力研究人员需要在这方面继续努力，提供有效的解决方案，将事故影响降到最低。下面就两种故障定位技术进行简述：

1、阻抗法的故障定位技术

阻抗法，即利用测得的电气数据，通过建立电压平衡方程和分析数据得到测量位置的阻抗，由此推测出故障点的可能位置。阻抗法有单端阻抗法和双端阻抗法两种，两者的电气所用量不同，测量精度也不同。相比之下，双端阻抗法的精度更高。由于配电系统中网络拓扑具有一定的复杂性，沿电线过程中也存在着电气数据的损耗，因此应用阻抗法进行故障定位时难度较大。另外，阻抗法的应用需要建立在多个假设之上，因此其精确性较低，在实践中并不实用。

2、基于电力专家系统的故障定位技术

随着人工智能研究的深入，自动化技术日趋成熟，电力研究人员已经逐渐在电力系统中应用智能算法，基于电力专家系统的故障定位就是一个具体应用。网络知识库、用户界面、推理板块、用户反馈等多个模块组成了电力专家系统。通过该系统可以将获得的測量信息通过网络与知识库的历史故障记录进行对比，分析故障的原因，然后通过推理板块的推理得到电力故障的位置。由于该故障定位方法是有电力专家或者工作人员根据自己的经验建成的，因此在遇到没有出现过的电力故障时，该方法并不能正确定位电力故障的位置所在。

三、如何实现基于物联网技术的故障定位

基于物联网技术的地下配电系统的故障定位的实现需要设备的支持，并且在安装设备的过程中需要遵循一定的原理。传感器的传感节点需要统一沿某一个方向，安装在定点的相同侧。

为了确保测量数据的精度，每条线路之间需要安装大量的传感节点，另外在每条线路附近的变电站需要设置一个汇集节点，用于简单地数据汇总和数据保存。如果某条线路的某段发生了电力故障，最近的传感器可以向汇集节点传递故障处的电流数据，在经过汇集节点对电流数据进行简要计算。

当个传感器节点的电气信息传送到汇集节点后，电力专用的线路会将各条线路的故障电流信息传输到监控中心。接下来，监控中心会对比故障节点附近的电流幅度差，再通过物联网进行数据分析，通过与历史记录和互联网数据的比对确定电力故障的类型，精确定位电力故障的位置。最后将故障信息传达给电力部门，如果不能通过远程调试解决故障，就派专业的电力工作人员对其进行维修。

结束语：

基于物联网技术和电子无线传感器网络的电力系统故障定位方法有着诸多优越性：第一，电力故障地点的定位距离准确性提升，故障正确查找率几乎达到百分之百，基本不存在故障测距的盲区。第二，这种故障定位方法减少了人工资金投入，比传统定位系统的费用更低。第三，在环境恶劣的地下，基于物联网技术的故障定位方法依然有较高的准确性。第四，由于该方法通过网络进行数据分析，降低了人工计算错误的可能性。

总而言之，基于物联网技术的地下配电系统的故障定位技术已经得到了实践。本文对其的研究还存在着不足之处，因此需要科研人员跟进在电力系统的故障定位方面的研究，积极推进我国智能电网的建设。

参考文献：

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