崔文杰

(勝利石油管理局電力管理總公司,山東東營257055)

GPRS技術(shù)在電力配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔文杰

(勝利石油管理局電力管理總公司,山東東營257055)

電力配電線因分支多、分布廣,地貌環(huán)境復雜,發(fā)生事故后查找事故巡線困難,浪費了大量的人力和物力。研究GPRS通信技術(shù)在電力配電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)越性及應(yīng)用結(jié)果表明,GPRS技術(shù)能夠及時準確地報告線路故障信息,為運行與檢修人員分析故障、搶修線路等工作提供可靠有效的數(shù)據(jù),縮短故障停電時間。

GPRS技術(shù);電力;配電線路;在線監(jiān)測

6～10 kV電力配電線路分支多、分布廣,地貌環(huán)境復雜,發(fā)生事故后查找事故巡線困難,浪費了大量的人力和物力。一般發(fā)生電力線路事故后,需要安排維護人員巡線,根據(jù)線路長度、地形等情況進行統(tǒng)一安排,全線分區(qū)段撒人。電力線路途經(jīng)野外、居民區(qū),跨越道路、溝渠、河流等,地理環(huán)境錯綜復雜,加上線路事故原因多種多樣,電力線路維護人員自身水平參差不齊,這使得查找事故地點十分困難,費時費力,增加了線路事故停電時間(電力線路事故停電時間70%～80%都是在事故巡視中消耗掉的),造成大量停電損失并使電力公司市場信譽度降低。為解決該問題,需要開展配電線路的故障在線監(jiān)測工作。由于GPRS短信通信具有成本低、可擴展性強等優(yōu)點,在電力配電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

1 電力配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

基于GPRS技術(shù)的電力配電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)由3部分組成:現(xiàn)場監(jiān)測采集終端;GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸(無線傳輸模塊、接收發(fā)射交換機);遠程監(jiān)控綜合信息處理系統(tǒng),如圖1所示。

1.1 現(xiàn)場監(jiān)測采集終端

圖1 電力配電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)

現(xiàn)場監(jiān)測采集終端安裝在6～10 kV配電線路中,利用各種線路故障檢測技術(shù),實時監(jiān)測線路運行情況,在線路現(xiàn)場監(jiān)測終端安裝在6～10 kV配電線路需要檢測位置的導線上(如各分支處、各事故多發(fā)路段等),監(jiān)測單元3個為一組,每組有一個數(shù)據(jù)通信裝置,利用配電線路發(fā)生短路、接地、斷線、偷盜等情況下,電流發(fā)生突增、突然停電和持續(xù)時間等特征數(shù)據(jù)判斷故障。具體的做法:監(jiān)測終端信號采集器內(nèi)置微處理器,不斷地對輸配電線路中的負荷電流進行采樣,當電流突變超過設(shè)定閘門檻時,向監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)出短信息。

現(xiàn)場終端動作實現(xiàn)如圖2,3所示。當2#配電線路D點發(fā)生短路故障,故障電流流過監(jiān)測終端時,2#線B相2,5,8監(jiān)測終端和2#線C相3,6,9監(jiān)測終端動作發(fā)訊(圖2),而B相11監(jiān)測終端和C相12監(jiān)測終端未動作。

圖2 配電線路發(fā)生短路故障

圖3 配電線路發(fā)生接地故障

當2#配電線路D點發(fā)生接地故障,故障電流流過監(jiān)測終端時,2#線C相3,6,9監(jiān)測終端動作發(fā)訊(圖3),而C相12監(jiān)測終端未動作[1]。

1.2 GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸

主要接收故障檢測器發(fā)出的射頻故障信息,對信息進行處理后,通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)回監(jiān)控中心,該環(huán)節(jié)需要技術(shù)措施來保證數(shù)據(jù)處理效率和傳輸?shù)膶崟r性。接收發(fā)射交換機作為通信傳輸設(shè)備,一是負責接收檢測單元發(fā)射的數(shù)據(jù)信息,并將信息通過串口發(fā)到計算機上;二是將后臺計算機系統(tǒng)需要發(fā)送的事故內(nèi)容短信通過移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)到設(shè)定的管理維護人員手機上,便于線路運行維護人員及時發(fā)現(xiàn)線路故障情況。其通信傳輸系統(tǒng)是在每組檢測單元和接收發(fā)射交換機上安裝無線傳輸終端,即配置一個移動手機卡,利用GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸方式,實現(xiàn)信息的及時傳輸。

1.3 遠程監(jiān)控綜合信息處理系統(tǒng)

在主控計算機屏幕上以圖形或字符方式顯示故障發(fā)生的時間、地點、相位、類型等信息。監(jiān)控中心后臺系統(tǒng)由軟硬件構(gòu)成,主要通過收集、記錄、處理由檢測點回傳的數(shù)據(jù),按照各類故障的不同處理流程,進行故障的事件記錄、數(shù)據(jù)發(fā)布、自動告警、日志編輯等工作。該系統(tǒng)可以與地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合運行,將檢測單元的實際位置標注在線路系統(tǒng)圖上,當發(fā)生事故時,對應(yīng)的檢測器圖標變色顯示故障,發(fā)出聲光告警,并通過接收發(fā)射交換機發(fā)送手機短信到指定運行維護人員的手機上。

在故障監(jiān)測終端檢測到故障之后,經(jīng)過無線傳輸模塊,把故障信息傳送至室內(nèi)主站接收交換機上。故障發(fā)生后30 s內(nèi),計算機主站的輸配電系統(tǒng)圖上會進行事故項閃爍報警,還具有語音報警提示,此時系統(tǒng)運行維護人員的手機上便會收到“＊＊線＊＊故障”的短信息。

每組監(jiān)測終端都有一個編碼地址,可對一個監(jiān)測點設(shè)置一個或多個管理員。在輸配電網(wǎng)系統(tǒng)圖中,當無故障發(fā)生時,故障監(jiān)測終端的圖標是處于正常狀態(tài)的,指示為綠色;而當有接地故障時,故障監(jiān)測終端圖標的顏色變?yōu)榧t色;當有短路故障時,該故障監(jiān)測終端圖標的顏色為黃色。

運行人員到達現(xiàn)場處理完事故之后,管理人員則可以在監(jiān)測點處點擊右鍵,進行處理,那么監(jiān)測點將會恢復為綠色,此時系統(tǒng)會自動記錄報警事故的類型以及處理的時間。

表1為6 kV一分場在線測試的實驗數(shù)據(jù)。從表1中可以看出,現(xiàn)場監(jiān)測終端可以對A、B、C三相進行實時的監(jiān)控,將故障信息及時地發(fā)送出去,系統(tǒng)從而完成報警日志的編寫。

表1 報警日志

2 GPRS通信技術(shù)的優(yōu)越性

國內(nèi)現(xiàn)有的配電網(wǎng)通信方法較多,比較常用的有電力載波、無線、光纖通信、電話線通信等。但是GPRS通信技術(shù)在配電線路故障在線監(jiān)測更具有優(yōu)勢。

2.1 電力配電線路對通信技術(shù)的要求

電力配電線路由于自身特點,要求故障監(jiān)測系統(tǒng)滿足如下條件[2]:

(1)6～10 kV電力配電線路數(shù)量多、分布廣、分支多,每條線路又有多個監(jiān)測點,所有監(jiān)測點加起來很多,因此要求單個在線監(jiān)測通信的終端設(shè)備的成本不能過高。

(2)由于經(jīng)濟的發(fā)展,6～10 kV電力配電線路延伸拓展年增長量較高,所以對在線監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可擴展性要求也比較高。

(3)每一個現(xiàn)場監(jiān)測終端設(shè)備都要求是一個獨立的裝置,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集分析判斷、發(fā)訊報警等,系統(tǒng)服務(wù)器接收終端設(shè)備傳來的報警信號和已經(jīng)分析后的數(shù)據(jù),其上傳的數(shù)據(jù)量很小,因此對通信的傳輸能力沒有限制。

(4)配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求較高,以縮短事故的查找和處理時間。

2.2 GPRS通信技術(shù)的優(yōu)點

在線監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)無論采用光纖電纜還是普通電話撥號的方式,都需要重新鋪設(shè)物理信道,造價很高。而GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)是全球覆蓋范圍最廣的移動通信網(wǎng)絡(luò),能夠提供多種非話業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù),允許用戶對移動進行多種選擇,安全保密,國際漫游,通信質(zhì)量高。GPRS具有建設(shè)周期短、投資少、性價比高、運行維護簡單等優(yōu)點[3]。

基于GPRS的配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、單片機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,能夠利用監(jiān)測設(shè)備對電力線路自動進行數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理分析,具有傳輸速度快、傳輸質(zhì)量高、傳輸距離遠、安全度高、可直接與營業(yè)計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。

3 GPRS通信技術(shù)在配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)中的實現(xiàn)

GPRS通信技術(shù)最適合應(yīng)用于配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng),實際應(yīng)用方便可行。

(1)自動檢測無線數(shù)據(jù)傳輸終端的異常情況,經(jīng)過濾分析后確定故障的根源和性質(zhì),提供排除故障的幫助。配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)能對無線數(shù)據(jù)傳輸終端進行監(jiān)視,自動發(fā)現(xiàn)終端的信息變化情況,并以圖形化的方式給出終端的具體分布情況,以終端顏色變化、系統(tǒng)消息、告警鈴聲等方式發(fā)出告警信息,確保問題發(fā)生時系統(tǒng)管理員能夠及時發(fā)現(xiàn)。

(2)終端與數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系配置,能將對應(yīng)關(guān)系信息發(fā)送給服務(wù)器以更新相關(guān)信息表。這樣系統(tǒng)維護人員能及時準確地掌握終端設(shè)備動態(tài),方便管理。

(3)無線數(shù)據(jù)傳輸終端主動上傳短信數(shù)據(jù),并有短信廣播數(shù)據(jù)功能。當然,只有在線路發(fā)生故障時,系統(tǒng)才能通過GPRS發(fā)送短信息至指定運行維護人員手機上,平常狀態(tài)下不發(fā)送信息,為系統(tǒng)工作節(jié)約了可觀的使用費用。

(4)本系統(tǒng)還具有方便的數(shù)據(jù)信息查詢,靈活的管理功能和對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行記錄的功能,運行人員可根據(jù)事故信息確定處理方案及現(xiàn)場預(yù)案。

4 結(jié)束語

配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)利用現(xiàn)有無線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸信息,其成本低、可靠方便,能及時準確地報告線路故障信息,為運行與檢修人員分析故障、搶修線路等工作提供可靠有效的數(shù)據(jù),縮短故障停電時間。

[1] 廣州國能控制技術(shù)有限公司.配電線路故障指示器基本原理[EB/OL].[2010-08-16].http://www.dianliniu.com/product view.asp?id=206.

[2] 王海鵬.利用GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)配電網(wǎng)遠程數(shù)據(jù)采集的可行性分析[J].高壓電器,2002,38(5):12-15.

[3] 呂捷.GPRS技術(shù)[M].北京:北京郵電大學出版社,2001:5.

[責任編輯] 辛艷萍

TM764.1

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1673-5935(2011)01-0024-03

2010-11-06

崔文杰(1976-),男,山東東營人,勝利石油管理局電力管理總公司工程師。