论文部分内容阅读
摘要：随着我国经济的不断发展，电力系统得到了突飞猛进的进步，与此同时，10kV配电网作为电力系统重要组成部分，承担着城乡供电的任务，所以10kV配电网故障智能定位系统在系统运行过程中有着举足轻重的重要作用，快速高效的故障定位能够大大缩短故障处理时间，降低企业损失，提高供电系统的安全性和可靠性。
关键词：10kV配电网；故障智能定位系统；应用探讨；实现效果
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2015）26027302
1前言
随着电子技术和通信技术的不断发展，智能电网已经成为电力系统的主流发展方向。10kV配电网频繁发生故障不但影响用户正常生产和生活，而且加大了巡检人员劳动强度，增加了人工成本，所以加强配电网故障定位势在必行。配电网故障智能定位系统能够快速智能定位点位故障，缩短故障排除时间，产生更大的经济效益和社会效益。笔者根据多年的工作经验，首先对10kV配电网故障智能定位系统进行了概述，然后讲述了一种实用性10kV配电网故障智能定位系统的设计，主要讲述了软硬件设计，最后讲述了故障智能定位系统的应用效果，具有一定的现实意义和参考价值。
210kV配电网故障智能定位系统概述
在电网运行过程中，短路故障、接地故障是主要的运行故障，按照传统方式采用逐段、逐线、逐杆的方式不容易排查，造成了巨大的成本投入，增加了工作难度，所以建立一整套系统化、智能化的电力故障定位系统来快速定位故障、解决故障，缩短故障处理时间，减少故障损失具有重要意义。经过多年发展，我国已经形成了一系列故障定位方法，概括起来包括三种：故障测距法、信号注入法、户外探测法。具体情况如表1所示。
表1常见配电网故障定位法
序号故障定位常用方法备注说明1故障测距法阻抗法、行波法、电流对比法线路始端测量故障距离2信号注入法S注入法、加信传递函数法、端口故障诊断法故障发生时，向系统内部注入信号实现循迹功能。3户外探测法零序电流发、谐波电流法利用故障探测器检测故障点前后信息不同，确定故障区段。10kV配电网故障智能定位系统的应用能够有效提高配电网运行水平，减少故障停电次数和停电范围，缩短故障处理时间，最大限度降低故障带来的损失。此外，故障智能定位系统实现了电网实时监控，大幅度改善了电压质量，优化了网络电网结构和，降低了无功功率和电能损耗，提高了供电设备利用率和企业现代化管理水平。配电网故障智能定位系统中的故障指示器主要应用在电力系统配电线路上面，能够检测出线路短路故障、接地故障和接地短路故障，并且能够将故障信息上报到管理系统，实现故障自检测功能。
310kV配电网故障智能定位系统设计实现
10kV配电网故障智能定位系统利用先进的计算机技术、检测技术、数字电子技术和无线网络技术，通过网络系统将故障传递到故障管理系统，并且将报警数据、实时数据、离线数据、网络结构、运行参数进行整合处理，实现配电网实时监控功能。
3.110kV配电网故障智能定位系统组成
10kV配电网故障智能定位系统作为一种远程传输智能化故障检测系统，具有分布式监控、即时消息交互、集中管理、分散控制特点。故障单元检测到故障信号（线路过流）之后，通过光纤等物理媒介将信号传递到中央控制模块，再通过GPRS或者GSM将故障信号（地点、时间等信息）准确及时传递到中央主站控制系统，实现故障实时监控和快速智能定位功能，缩短故障巡查和故障处理时间。配电网故障智能定位原理：某线路发生故障，故障检测模块检测到故障信息，给故障节点发送切断动作信号，对故障信息进行分析，并且发送给管理系统，管理系统对信号进行分析，通过网络拓扑计算分析出故障位置，并且显示在GIS地理背景上。配电网故障自动定位及定位过程：配电网线路发生故障（短路、接地）时，故障线路从变电站出口到故障点的指示器全部有故障警告显示，然后将故障信息发送到后台管理系统中，并且显示在地图上。其信息流向为故障指示器→短距离无线调频通讯→数据采集器→GPRS（CDMA）/SMS→主站前置机→（TCP/IP）→主站SCADA/GIS系统。
3.2故障指示器终端设计
故障指示器终端主要功能是故障检测、信息传递，首先要初始化管理板上的资源，然后检测线路运行状态，并且进行通信和数据处理上传。本文采用分布模块化设计思路，包括中央处理模块、通信模块、射频模块、采集模块、执行模块组成，其整体结构如图1所示。
图1故障指示器终端结构图本系统中央控制器选用STC12LE5A60S2，本款产品是低功率双串口51内核的芯片，使用简单方便，中央控制模块具有两个串口，其中一个串口功能是对下通信，实现现场数据的采集和传送，另一个串口功能是和GPRS模块进行通信，实现数据转送。检测模块主要功能是进行电流检测，进而判断工作状态，通常的电流电压检测所需要的电流电压不能太大或者太小，但是如果电流过大或者过小，接入的电阻会对整个电力系统造成重大影响或者测量不精确，所以本系统采用霍尔元件磁敏元件进行电流检测。电流互感器将大电流转化成5A电流，为检测电路提供检测电流，同时能够实现一次电路和二次设备之间的电气隔离，减少电磁干扰。霍尔元件磁敏元件的钳形圆环中产生磁场，磁场转化成标准信号，最终实现电流检测的目的。GPRS通信模块主要功能是进行通信，分析数据并且进行数据传递，最大限度保证信息传递的准确性和可靠性。采用独特的交流采样和先进的微功耗数字无线物联网通讯技术，再配合后台强大的GIS物理定位管理系统，可在不更换设备，不停电，不安装PT和CT的前提下，快速实现实用新型的配电网智能化，该系统具备投资少、见效快、安全稳定等特点。
3.310kV配电网故障智能定位管理系统设计
管理系统主要功能是“积聚”线路信息，显示电路实时电流数据，快速准确定位配电网故障区域，记录故障电流突变数值，实时获取遥控开关信息量，实时显示电缆运行状态，系统具有可视化界面，能够与GIS系统结合更加直观地展现运行状况和直观的故障定位，预留出通信端口，可以满足遥信、遥测的功能。系统分为6个模块：图形显示、负荷电流、接地基准、电压数据、对地绝缘和故障历史，并且还可以进行数据查询，实现配电网的全方位立体化监控。
4系统应用效果
本系统应用在分支较多、故障频繁的10kV配电网线路中，分别对故障定位和主站软件进行了测试，前者主要测试故障定位的准确性和及时性，后者主要测试图形编辑和功能显示。系统实际运行之后，工作人员能够准确及时发现故障发生的地点，并且在最短时间内排除故障，将故障排除时间缩短了2-3小时，最直观效果就是停电范围变小，恢复供电时间缩短，降低了故障巡查时间，提高了经济效益。
5结语
10kV配电网故障智能定位系统能够准确定位故障地点，并且有效降低故障率，随着新技术和新工艺的不断涌现，10kV配电网故障智能定位系统的定位功能必将越来越精确，最大限度提高经济和社会效益。
参考文献
[1]朱成芳.10kV配电网故障智能定位系统应用探讨[J].通讯世界，2014，（04）：7172.
[2]司冬梅，杨以涵.10KV配电网故障定位系统的研究[C].中国农业大学.中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十六届学术年会论文集（中册），中国农业大学，2014：3.
[3]王洪林.基于广域信息的10kV配电网故障快速识别與隔离技术研究及应用[D].昆明：昆明理工大学，2014：23.
关键词：10kV配电网；故障智能定位系统；应用探讨；实现效果
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2015）26027302
1前言
随着电子技术和通信技术的不断发展，智能电网已经成为电力系统的主流发展方向。10kV配电网频繁发生故障不但影响用户正常生产和生活，而且加大了巡检人员劳动强度，增加了人工成本，所以加强配电网故障定位势在必行。配电网故障智能定位系统能够快速智能定位点位故障，缩短故障排除时间，产生更大的经济效益和社会效益。笔者根据多年的工作经验，首先对10kV配电网故障智能定位系统进行了概述，然后讲述了一种实用性10kV配电网故障智能定位系统的设计，主要讲述了软硬件设计，最后讲述了故障智能定位系统的应用效果，具有一定的现实意义和参考价值。
210kV配电网故障智能定位系统概述
在电网运行过程中，短路故障、接地故障是主要的运行故障，按照传统方式采用逐段、逐线、逐杆的方式不容易排查，造成了巨大的成本投入，增加了工作难度，所以建立一整套系统化、智能化的电力故障定位系统来快速定位故障、解决故障，缩短故障处理时间，减少故障损失具有重要意义。经过多年发展，我国已经形成了一系列故障定位方法，概括起来包括三种：故障测距法、信号注入法、户外探测法。具体情况如表1所示。
表1常见配电网故障定位法
序号故障定位常用方法备注说明1故障测距法阻抗法、行波法、电流对比法线路始端测量故障距离2信号注入法S注入法、加信传递函数法、端口故障诊断法故障发生时，向系统内部注入信号实现循迹功能。3户外探测法零序电流发、谐波电流法利用故障探测器检测故障点前后信息不同，确定故障区段。10kV配电网故障智能定位系统的应用能够有效提高配电网运行水平，减少故障停电次数和停电范围，缩短故障处理时间，最大限度降低故障带来的损失。此外，故障智能定位系统实现了电网实时监控，大幅度改善了电压质量，优化了网络电网结构和，降低了无功功率和电能损耗，提高了供电设备利用率和企业现代化管理水平。配电网故障智能定位系统中的故障指示器主要应用在电力系统配电线路上面，能够检测出线路短路故障、接地故障和接地短路故障，并且能够将故障信息上报到管理系统，实现故障自检测功能。
310kV配电网故障智能定位系统设计实现
10kV配电网故障智能定位系统利用先进的计算机技术、检测技术、数字电子技术和无线网络技术，通过网络系统将故障传递到故障管理系统，并且将报警数据、实时数据、离线数据、网络结构、运行参数进行整合处理，实现配电网实时监控功能。
3.110kV配电网故障智能定位系统组成
10kV配电网故障智能定位系统作为一种远程传输智能化故障检测系统，具有分布式监控、即时消息交互、集中管理、分散控制特点。故障单元检测到故障信号（线路过流）之后，通过光纤等物理媒介将信号传递到中央控制模块，再通过GPRS或者GSM将故障信号（地点、时间等信息）准确及时传递到中央主站控制系统，实现故障实时监控和快速智能定位功能，缩短故障巡查和故障处理时间。配电网故障智能定位原理：某线路发生故障，故障检测模块检测到故障信息，给故障节点发送切断动作信号，对故障信息进行分析，并且发送给管理系统，管理系统对信号进行分析，通过网络拓扑计算分析出故障位置，并且显示在GIS地理背景上。配电网故障自动定位及定位过程：配电网线路发生故障（短路、接地）时，故障线路从变电站出口到故障点的指示器全部有故障警告显示，然后将故障信息发送到后台管理系统中，并且显示在地图上。其信息流向为故障指示器→短距离无线调频通讯→数据采集器→GPRS（CDMA）/SMS→主站前置机→（TCP/IP）→主站SCADA/GIS系统。
3.2故障指示器终端设计
故障指示器终端主要功能是故障检测、信息传递，首先要初始化管理板上的资源，然后检测线路运行状态，并且进行通信和数据处理上传。本文采用分布模块化设计思路，包括中央处理模块、通信模块、射频模块、采集模块、执行模块组成，其整体结构如图1所示。
图1故障指示器终端结构图本系统中央控制器选用STC12LE5A60S2，本款产品是低功率双串口51内核的芯片，使用简单方便，中央控制模块具有两个串口，其中一个串口功能是对下通信，实现现场数据的采集和传送，另一个串口功能是和GPRS模块进行通信，实现数据转送。检测模块主要功能是进行电流检测，进而判断工作状态，通常的电流电压检测所需要的电流电压不能太大或者太小，但是如果电流过大或者过小，接入的电阻会对整个电力系统造成重大影响或者测量不精确，所以本系统采用霍尔元件磁敏元件进行电流检测。电流互感器将大电流转化成5A电流，为检测电路提供检测电流，同时能够实现一次电路和二次设备之间的电气隔离，减少电磁干扰。霍尔元件磁敏元件的钳形圆环中产生磁场，磁场转化成标准信号，最终实现电流检测的目的。GPRS通信模块主要功能是进行通信，分析数据并且进行数据传递，最大限度保证信息传递的准确性和可靠性。采用独特的交流采样和先进的微功耗数字无线物联网通讯技术，再配合后台强大的GIS物理定位管理系统，可在不更换设备，不停电，不安装PT和CT的前提下，快速实现实用新型的配电网智能化，该系统具备投资少、见效快、安全稳定等特点。
3.310kV配电网故障智能定位管理系统设计
管理系统主要功能是“积聚”线路信息，显示电路实时电流数据，快速准确定位配电网故障区域，记录故障电流突变数值，实时获取遥控开关信息量，实时显示电缆运行状态，系统具有可视化界面，能够与GIS系统结合更加直观地展现运行状况和直观的故障定位，预留出通信端口，可以满足遥信、遥测的功能。系统分为6个模块：图形显示、负荷电流、接地基准、电压数据、对地绝缘和故障历史，并且还可以进行数据查询，实现配电网的全方位立体化监控。
4系统应用效果
本系统应用在分支较多、故障频繁的10kV配电网线路中，分别对故障定位和主站软件进行了测试，前者主要测试故障定位的准确性和及时性，后者主要测试图形编辑和功能显示。系统实际运行之后，工作人员能够准确及时发现故障发生的地点，并且在最短时间内排除故障，将故障排除时间缩短了2-3小时，最直观效果就是停电范围变小，恢复供电时间缩短，降低了故障巡查时间，提高了经济效益。
5结语
10kV配电网故障智能定位系统能够准确定位故障地点，并且有效降低故障率，随着新技术和新工艺的不断涌现，10kV配电网故障智能定位系统的定位功能必将越来越精确，最大限度提高经济和社会效益。
参考文献
[1]朱成芳.10kV配电网故障智能定位系统应用探讨[J].通讯世界，2014，（04）：7172.
[2]司冬梅，杨以涵.10KV配电网故障定位系统的研究[C].中国农业大学.中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十六届学术年会论文集（中册），中国农业大学，2014：3.
[3]王洪林.基于广域信息的10kV配电网故障快速识别與隔离技术研究及应用[D].昆明：昆明理工大学，2014：23.