10kV配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)中傳輸通信方案設(shè)計(jì)

王秀欣，趙愛(ài)玲，曾慶改

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司洛陽(yáng)供電公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

0 引言

在10kV配電網(wǎng)故障中，單相接地故障發(fā)生的機(jī)率很大，同時(shí)，現(xiàn)在人們對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，所以，快速、準(zhǔn)確的故障定位技術(shù)就顯得越來(lái)越重要。本文的10 kv配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)是采用零序電流相位的故障定位方法，它通過(guò)零序電流互感器采集零序電流，并用GPS秒脈沖進(jìn)行同步采樣，將得到的時(shí)間相位信息經(jīng)無(wú)線(xiàn)通信方式傳輸?shù)街行恼荆⒆罱K判斷出故障區(qū)段。

1 10kV配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)

在10kV架空線(xiàn)的A、B、C三相線(xiàn)路上分別掛一個(gè)設(shè)備系統(tǒng)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其原理實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。

圖1 故障定位系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

（1）電源提取模塊。它是從高壓線(xiàn)路上通過(guò)電流互感器直接提取電能從而給電路板上各個(gè)芯片提供穩(wěn)定的電源。

（2）零序電流相位的采集。首先，零序電流互感器在線(xiàn)路上提取零序電流，然后經(jīng)放大、整流濾波等一系列處理，通過(guò)GPS秒脈沖進(jìn)行同步采樣，將采樣到的相位數(shù)據(jù)信息暫存。

（3）無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。這部分包括近距離傳輸模塊和遠(yuǎn)距離傳輸模塊，其中遠(yuǎn)距離傳輸模塊只在B相線(xiàn)路上存在。短距離無(wú)線(xiàn)通信，線(xiàn)路上同一位置三相間數(shù)據(jù)的傳輸，主要任務(wù)是將A相和C相采集到的電流相位等信息傳到B相數(shù)據(jù)單元。遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)傳輸是將數(shù)據(jù)傳送到中心站。

（4）中心站。對(duì)傳輸上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并定位算法，將故障呈現(xiàn)于人機(jī)界面。

2 傳輸通信方案

本系統(tǒng)的通信傳輸特點(diǎn)如下：①傳輸距離遠(yuǎn)，2個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000 m。②每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)具有固定性，即安裝好之后不需要移動(dòng)。③每次傳輸都需要一定的數(shù)據(jù)比特流，因此傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量較大。針對(duì)本系統(tǒng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單適用的傳輸通信方案。

首先，介紹一下數(shù)據(jù)的傳輸方案。如圖2所示為數(shù)據(jù)的傳輸路徑圖：在主干線(xiàn)路上有2條分支，共有10個(gè)不同的通信節(jié)點(diǎn)，箭頭代表數(shù)據(jù)的傳輸方向，本系統(tǒng)采用的方案即利用GPS秒脈沖進(jìn)行分時(shí)發(fā)送。其具體的傳輸過(guò)程如下述所示：剛開(kāi)始各個(gè)節(jié)點(diǎn)均處于接收狀態(tài)，當(dāng)?shù)?個(gè)GPS秒脈沖來(lái)的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)1發(fā)送數(shù)據(jù)到中心站；當(dāng)?shù)?個(gè)GPS秒脈沖來(lái)的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)2發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)節(jié)點(diǎn)1到中心站，此時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)同樣處于接收狀態(tài)；以此類(lèi)推，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是通過(guò)逐跳方式傳送到中心站的，并且需要注意的是當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)均處于接收狀態(tài)。另外，在遇到分支的時(shí)候，要進(jìn)行分支上的數(shù)據(jù)傳輸，然后再傳送到主干數(shù)據(jù)。如圖2所示，當(dāng)?shù)?個(gè)GPS秒脈沖來(lái)的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)3先啟動(dòng)發(fā)送，然后是節(jié)點(diǎn)4。

圖2 多跳傳輸方案

采用上述方案進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，我們需要解決以下問(wèn)題：

（1）通信節(jié)點(diǎn)4進(jìn)行發(fā)送時(shí)，它的目的是通過(guò)節(jié)點(diǎn)2將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼?，但?jié)點(diǎn)3也處于接收狀態(tài)，因此也能收到節(jié)點(diǎn)4發(fā)送的數(shù)據(jù)，而這是不允許的，只能由節(jié)點(diǎn)2接收數(shù)據(jù)。

（2）節(jié)點(diǎn)3的數(shù)據(jù)向節(jié)點(diǎn)2發(fā)送時(shí)，節(jié)點(diǎn)1可能也會(huì)收到，從而造成數(shù)據(jù)的重傳，影響傳輸效率。

（3）在分支處，節(jié)點(diǎn)4發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)2收、3不能也收到數(shù)據(jù)，同樣節(jié)點(diǎn)3發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)2收、4不能也收到數(shù)據(jù)。

為解決這些問(wèn)題提供了一種思路就是對(duì)節(jié)點(diǎn)編碼地址的設(shè)計(jì)。首先，對(duì)各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行5位數(shù)的地址編碼，前兩位用于表示主線(xiàn)與各個(gè)分支 （例如00表示主干線(xiàn)路，01表示第一條分支，02表示第二條分支等），后3位表示各個(gè)不同的通信節(jié)點(diǎn)，并從001開(kāi)始依次遞增。在接受數(shù)據(jù)的時(shí)候只需判斷后3位數(shù)，只要比本身地址大1就接收，否則放棄。這樣就能解決上述提到的前2個(gè)問(wèn)題。在分支問(wèn)題上，將分支上第一個(gè)節(jié)點(diǎn)和分支點(diǎn)處于主干線(xiàn)上游第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的后3位數(shù)設(shè)為相同的編碼，如圖2中，節(jié)點(diǎn)3和4的后三位數(shù)均是003。另外，還需注意在分支處若第3個(gè)秒脈沖到來(lái)時(shí)，為了確保是節(jié)點(diǎn)3啟動(dòng)發(fā)送而不是4，我們?cè)O(shè)計(jì)了區(qū)別于編碼地址的設(shè)備編號(hào)，即數(shù)字1到10。當(dāng)運(yùn)行程序的時(shí)候，通過(guò)秒脈沖的計(jì)數(shù)判斷其是否等于本設(shè)備號(hào)，從而確定傳輸次序。

3 結(jié)語(yǔ)

本文的10kV配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)中的傳輸通信方案是在符合本系統(tǒng)的內(nèi)在和外在條件下設(shè)計(jì)而得，所以，針對(duì)不同故障定位系統(tǒng)的傳輸通信方案宜根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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