线路运行故障在线监测系统

第ｌ５卷　Ｖ０Ｉ．１５　第５／６期　Ｎｏ．５／６　重庆电力高等专科学校学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　２０１０年１２月　Ｄｅｃ．２０１０　线路运行故障在线监测系统　黄华勇，朱睿，张蔚春，赵吉业，刘勇，赵阔　（重庆市电力公司江津供电局，重庆４０２２６０）　【摘要】介绍线路运行故障在线监测系统的系统原理和系统构成，通过仿真和挂网运行说明其应用效果。　【关键词】故障；在线监测；定位；监测终端；ＧＳＭ　【中图分类号】ＴＭ７１　【文献标识码】Ａ　Ｏ引言　在系统输配电过程中，由于线路传输距离远，沿　途地势复杂，环境和气候条件恶劣，造成故障率升　高。为了提高供电可靠性、缩短事故停电时问、减少　人工故障巡线时问，线路故障的定位快速准确具有　重要意义。目前，线路故障的定位主要利用线路上　的　ｕ实现线路故障的分段定位＿ｌ　Ｊ。但这种方法　存在不能检测单相接地故障、远程报警和自动定位，　以及检测准确率低等问题。因此，需要一套具有单　相接地故障检测和定位功能较准确的在线监测　系统。　本文介绍的线路运行故障在线监测系统，基于　线路故障检测　４。和ＧＳＭ通讯传输技术＿５。，将线路　特征信息发送到计算机和手机，并在计算机上报警，　使线路故障点的定位、查询变得更加快捷，使现有故　障检测技术得到一个飞跃。　１系统原理　系统的检测终端安装在电力传输网络上需要监　测的位置，检测线路的运行状态，依据设定的故障判　据和参数设置的原则进行故障诊断。当故障发生，　检测终端判定故障并通过ＧＳＭ向监控中心发送含　故障信息的短信。监控中心的后台系统接收短信，　对这些信息进行处理，并通知沿线工作人员及时修　复故障。此外，监控人员可通过后台系统软件及时　了解故障发生的位置、时间和原因。若故障不发生，　则检测终端每８个小时发送一次线路状态信息。　基于线路发生故障后，线路中流过暂态电流以　收稿日期：２０１０￣）９—１１　作者简介：黄华勇（１９７３一），高级工程师，研究方向：电气工程。　【文章编号】１００８—８０３２（２０１０）０５／０６－００２９－０３　及线路电压的变化，判断该位置的线路是否发生故　障。为了确保系统工作的可靠性，检测终端依据设　置的故障判据和参数判定故障。对于１０ｋＶ线路该　原则如下：　（１）当接地线路处于供电状态时，若相电压在　（５．８～１０）ｋＶ范围内，则线路供电状态正常，检测　电路为非接地电路；若相电压在（３～５．８）ｋＶ范围　内，则当前检测线路不完全接地；若相电压为零，则　检测线路完全接地。　（２）若线路出现过流，但又正常供电，则可能是　由于雷击及线路松动等原因，造成线路瞬时过流跳　闸，没有造成永久短路。　（３）若线路中出现超过３秒得突变电流，而３　秒钟后线路处于停电状态，则线路发生相间短路　故障。　２系统构成　线路运行故障在线检测系统由检测终端，通讯　主机，ＧＳＭ模块和监控中心组成，如图１所示。　图１主系统框图　２．１检测终端　检测终端由检测模块、分析算法模块、触发电路　模块、无线传输电路模块、电源电路模块等构成，其　结构如图２所示。检测终端安装在输电线路上，三　组设备为一组检测终端。检测终端的检测模块利用　３０　重庆电力高等专科学校学报　第１５卷　电流互感器和电压互感器检测线路中电流、电压，将　检测信号送入分析算法模块进行处理，经过处理的　信号将送入无线传输电路模块，由其发送给通讯　位置和运行情况。在界面上，每一组检测终端的对　应位置，有一组绿色的图标，故障发生后，图标变色，　电脑以声音报警，并按规定向管理人员手机发送故　主机。　图２检测终端结构　分析算法模块的单片机采用的是ＰＩＣ１８Ｆ一　４４２０，该单片机编程简单，有定时功能且功耗小，能　够通过Ｃ语言编程，可以利用太阳能蓄电池供电，　确保在野外工作。检测终端将采集信息进行Ａ／Ｄ　转换，单片机对信息处理，控制触发模块，使采集的　故障信号传送给监控中心。　每组检测终端配一台通讯主机，用于接收和发　送信号。检测终端和通讯主机通过太阳能蓄电池供　电，检测终端的电源电路模块将输入电压降成５Ｖ。　２．２　ＧＳＭ无线通讯　系统的无线通讯装置由无线传输模块，通讯主　机、ＧＳＭ模块构成，即配置一个移动手机卡，利用　ＧＳＭ无线数据传输方式，实现信息的及时传输。其　中，与检测中心相连的ＧＳＭ模块不仅负责接收检测　单元发射的数据信息，将信息通过串口发到计算机　上，还将后台计算机系统需要发送的事故内容短信　通过移动通信网络发到设定的手机上，便于线路运　行人员及时发现线路故障。目前，ＧＳＭ基于时分多　址技术移动通信体制，该系统成熟完善且应用广泛。　已建成的覆盖全国的ＧＳＭ网是我国公众移动通信　网的主要方式。基于ＧＳＭ的短信服务是一种在移　动网络上传送简短信息的无线应用，是一种信息在　移动网络上存储和转寄的过程。由于公众ＧＳＭ网　在全球范围内实现了联网和漫游，不需要组建专用　通信网络，因此，具有实时传输数据功能的短信应用　将得到迅速普及。　２．３监控中心　监控中心的软硬件是由系统主站监控软件，　ＧＳＭ通信模块，串口服务电脑组成。其中，监控中　心后台系统的监控软件可以通过绘制图形的形式显　示所辖区内的电网分布情况，电力设备分布的具体　障特征信息。系统具有强大的编辑功能，可以存储　十个管理人员的姓名和手机号码并可以更改，还能　存储故障报警记录，以供随时查询；可辅助管理人员　完成电网故障的判定、日志的编辑等管理工作。此　外，该软件具有综合判断功能，发生接地故障时，同　一个变压器的同一段母线下的线路都会有反应，通　过对于各条线路以及同一条线路不同相之间的反应　情况，做综合判断，提高故障检测的可靠性。　３应用分析　项目研究小组在重庆大学电工新技术实验室，　模拟了不同线路故障时，系统工作情况。以线路单　相完全接地为例，图３为实验中检测终端采集电压、　电流数据。经分析发现，故障发生前，线路正常工　作，线路电压、电流稳定；故障发生后，Ａ相电压、电　流降为０，其余两相电压上升约√３倍，电流上升约３　倍，依据系统设定的判定原则，确定线路发生单相接　地故障，将故障信息通过ＧＳＭ发送到后台系统。后　台系统软件报警，弹出报警窗口，如图４所示，显示　线路概况、掉电类型及负责人信息，并提示是否向负　责人发送故障信息。实验中，实验人员手机能够接　收故障短信。在不同故障的情况下，系统报警正确，　证明了设备的可靠性。　（ａ）电压　（ｂ）电瓶　图３模拟单相完全接地时线路电压、电流　结合本项目的实际情况，项目研究小组在江津　德感区供电所３１５ｋＶ变压器进行了安装调试，根据　设定，在正常送电时，每８个小时，发送一次运行检　测信息，报告一次运行状态；在线路出现短路故障、　接地故障、过流等故障情况下，将采集的特征数据通　过ＧＳＭ通讯模块立即传送到主控室。系统在挂网　第５／６期　黄华勇等：线路运行故障在线监测系统　３１　相比偏差量不大，系统测试效果明显。　４结语　本文针对线路运行单相接地等故障的问题，通　过检测线路电压、电流，依据江津供电公司提供的故　障判断原则，研制了一套线路运行故障在线监测系　统。该系统与目前国内外线路检测方法相比，加快　线路故障检测、修复速度，缩短了故障停电时间、增　加了供电可靠性和供电质量；对线路各种状况全方　位监测，实现对电网的快捷控制和有效管理。本系　统达到变电站实际运行要求，保证电力线路运行安　图４系统软件线路报警窗口　全，具有设计先进、结构合理、安全性好、性能完善可　靠且使用方便等特点，应用前景广泛。　运行时，监测电压电流数据如图５所示。　参考文献：　［１］　王政，吴杰．配合ＦＴＵ的小电流系统单相接地故障定　位方法［Ｊ］．电力系统设备，２００３，（２）．　［２］　王得江，陈永衡，马文阁．中性点经消弧线圈接地系统　单相接地故障暂态电流分析［Ｊ］．继电器，２００２，（】１）．　图５　电压、电流监测数据图　［３］　桑在中，潘贞存，李磊．等．小电流接地系统单相接地　故障选线测距和定位的新技术［Ｊ］．电网技术，１９９７，　（１０）．　上述监测数据显示电压稳定在２２０Ｖ左右，而　电流浮动稍大。结合实际情况分析，主要由于用电　量的不同，在工作日上班时间用电量较大，而下班及　夜间用电量相对较少；在周末由于居民相对上班时　［４］　王慧，范玉林，桑在中．Ｓ注入法与选线定位［Ｊ］．电力　自动化设备，１９９９，（３）．　［５］　张占龙，李冰，杨霁，等．微波感应式电力线防盗在线　监测系统［Ｊ］．电力系统自动化，２００６，（２２）．　间晚上休息较晚，夜间用电量较平时稍微偏大。经　研究显示系统监测输电线路的特征数据与实际情况　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｆａｕｌｔ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｌｉｎｅｓ　ｉｎ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ＨＵＡＮＧ　Ｈｕａ—ｙｏｎｇ，ＺＨＵ　Ｒｕｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｅｈｕｎ，ＺＨＡ０　Ｊｉ—ｙｅ，ＬＩＵ　Ｙｏｎｇ，ＺＨＡＯ　ＫＵＯ　（Ｊｉａｎｇｊｉｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０２２６０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｅｓｓａｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｎｌｉｎｅ　ｆａｕｌｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｌｉｎｅｓ　ｉｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ　ｅｓｓａｙ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｖｅｓ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆａｕｌｔｓ；ｏｎｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｌｏｃａｔｉｏｎ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｅｒｍｉｎａｌ；ＧＳＭ