智能电网下配电网故障定位与恢复策略研究

摘要：配电网故障定位与快速恢复是提升供电可靠性与运行效率的关键。传统方式依赖人工操作，响应慢、误差大，已难适应智能电网发展需求。本文构建以感知、分析、执行、平台为核心的智能化处理架构，在分析当前存在问题的基础上，提出感知延伸、通信冗余、算法优化与系统标准化等改进建议，为实现配电网自愈化运行提供技术支撑。

关键词：智能电网；配电网；故障定位；快速恢复；感知终端；边缘计算；系统自愈

随着智能电网建设加快，配电网面临日益复杂的运行环境与更高的供电可靠性要求。传统配电系统在故障处理上依赖人工巡检和手动操作，效率低、误差大，难以满足现代电网的智能化需求。借助传感技术、边缘计算和自动化控制的应用，构建快速定位、自动隔离和智能恢复的故障响应机制，已成为配电网发展的关键方向。本文围绕故障处理的全流程，提出多层次智能响应架构，探索配电网向自主、高效、智能转型的实现路径。

1研究背景与问题提出

传统配电网结构以辐射型为主，控制方式以人工操作为主，面临信息孤岛、状态不透明、恢复过程慢等突出问题。一旦发生故障，往往需要人工巡查定位、逐段分合闸操作，导致平均停电时间长、用户体验差，且容易造成误操作甚至扩大事故范围。智能电网的兴起，为配电系统引入了自动化、数字化和智能化的技术支撑，具备更强的数据处理与实时响应能力。特别是在分布式电源、大量感知终端和快速通信网络支撑下，配电网具备实现“秒级识别、分级响应、自主恢复”的技术可能性。探索适应智能化发展要求的配电网故障处理机制，已成为电网转型发展的重点方向之一。

2配电网故障定位与恢复策略设计

2.1感知层：构建多维信息采集网络

感知层作为系统的“神经末梢”，承担故障初始信号的实时捕捉与上报功能。通过在配电网的关键节点，如分支点、开关站、末端用户位置，部署电流、电压、零序电流传感器及智能故障指示器（FTU、DTU），可实现对电气参数异常突变的快速感知。为提升本地响应效率，系统引入边缘计算模块，具备初步判断与预警功能，有效缩短信息传输路径、减轻主站计算压力。所有采集终端通过多样化通信方式（包括光纤、5G、公网无线或LoRa专网）接入配电自动化主站系统，确保数据传输的低延迟、高可靠与冗余容错，为后续故障分析与控制决策提供坚实的数据基础。

2.2分析层：融合数据处理与模型判断

作为配电网的“智慧中枢”，分析层负责故障源识别与区段定位的智能推理。通过构建融合电流幅值变化、相序失衡、电压跌落等电气量特征与网络拓扑结构的故障定位算法模型，系统能够实现故障点的快速识别与精准定位。同时，引入历史数据对比分析、样本模式识别与机器学习算法，有效提升对非典型、复杂故障的识别能力。为增强系统鲁棒性与诊断准确性，建立“数据驱动+专家规则+拓扑逻辑”三元协同决策机制，实现多维信息融合判断，提高容错与适应能力。

2.3执行层：实现自动控制与供电重构

执行层作为故障处理的“手脚”，负责完成隔离、切换与恢复等关键物理动作。在故障区段被识别后，系统可通过远程控制FTU/DTU和智能分段开关，迅速切除故障点，实现就地断开与快速分段操作，防止故障范围扩大。随后系统自动查找可用供电路径，执行合环、转供、负荷转移等策略，以最短时间恢复非故障区域的供电。整个过程中，系统还会根据实时负荷分布和备用供电能力动态计算切换方案，确保电网运行的平衡与稳定，避免出现二次冲击或过载现象[1]。

2.4平台层：支撑策略闭环与系统迭代

平台层作为系统的“大脑”与调控核心，为感知、分析与执行各层提供统一支撑与协调保障。依托配电管理系统（DMS）或配网调度系统（ADMS），构建图形化、交互友好的操作平台，实现故障状态可视化展示、分布式控制协调及策略参数配置管理。平台可实时记录故障发生、处理与恢复的全过程数据，支持事后复盘分析、隐患预警及策略优化迭代。同时，系统可接入上级调控平台，实现馈线、变电站至调控中心的“三层联动、一键闭环”，推动配电网从“信息感知”迈向“智能认知”的进化路径。

3存在挑战与发展建议

3.1存在挑战

尽管当前智能配电网在故障定位与恢复方面已初步具备感知、分析、控制与协同功能，但在大规模推广与复杂场景适应方面仍面临若干瓶颈，主要表现在以下几个方面：第一，感知层覆盖不足，数据粒度有限。目前智能终端主要集中在主干线路和重要分支点，末端低压支路、用户侧感知能力仍薄弱，难以实现全面状态监测与快速响应，尤其在台区层级故障识别中存在“盲点”。第二，通信网络冗余不足，抗风险能力有限。大多数配电自动化系统依赖公网或单一通信链路，一旦遭遇极端天气、灾害中断或网络拥塞，数据上送中断将直接影响故障定位与处置效率，系统冗余设计仍显薄弱。第三，算法稳定性与适应性需持续提升。当前多数故障识别算法基于规则匹配或简化模型，尚未能充分适应多源扰动、非典型波形或复合故障情形，缺乏动态自学习与自适应机制，导致在边界场景下准确性不高。第四，设备标准与平台接口不统一，系统协同难度大。不同厂商设备之间存在通信协议、数据格式、接口规范不一致问题，造成系统集成复杂、平台兼容性差，难以形成统一的智能运维生态。

3.2发展建议

第一，推进感知层下沉，强化终端多级监测能力。鼓励部署智能电表、低压线路监测模块等末端感知设备，拓展感知范围至台区、用户接入点，实现配电网“全节点、全路径”可视化运行管理。第二，构建多链路通信架构，提升系统韧性。推广融合公网、专网、LoRa、自组网等多类型通信架构，建立“主备双通道+本地缓存”机制，确保关键数据“可传、可回、可追”，提升极端情况下的应急通信能力。第三，推动AI算法融合，增强智能诊断能力。引入深度学习、图神经网络、专家系统等先进算法模型，结合实际运行数据开展在线学习与模型自适应训练，提升对复杂波形、隐性故障的识别精度和泛化能力。第四，统一设备通信标准，打通平台互联壁垒。制定符合IEC61850等国际标准的接口规范，推动多厂家终端设备的接入一致性与可插拔集成，形成统一的智能配电系统架构标准，提升系统扩展与维护效率。第五，建立仿真与实战融合的测试环境。在典型区域建立“仿真+实训+实网”一体化测试平台，模拟各类故障情形与恢复策略的联动响应，验证控制逻辑、优化参数配置，加快成果工程化转化落地[2]。

结语：

在智能电网快速发展的背景下，提升配电网的故障定位与恢复能力已成为保障供电可靠性的重要方向。本文构建了以感知、分析、执行、平台为核心的多层防控体系，并针对当前存在的感知盲区、通信薄弱、算法适应性差等问题，提出了切实可行的改进建议。未来，随着智能终端与人工智能技术的进一步融合，配电网故障处理将更趋自动化、精准化和高效化，为构建安全、智能、韧性的现代配电系统奠定坚实基础。

参考文献：

[1]王磊，刘建宇.智能配电网故障定位与自愈控制技术研究[J].电力系统保护与控制，2023，51（4）：123-129.

[2]陈晓东，胡亮.配电自动化系统故障处理策略与智能调控研究[J].电网技术，2022，46（10）：3125-3132.