基于GPRS技術(shù)的配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)

范華

摘要

配電線路作為電網(wǎng)的重要組成部分，為了能夠緩解小電流接地系統(tǒng)線路故障問題，需要采用全新的配電線路故障自動(dòng)定位檢測方法，提高定位精度、保障檢修質(zhì)量。GPRS最為一種當(dāng)今較為成熟的無線定位系統(tǒng)，可以直接通過無線通信方法將故障點(diǎn)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制總站?；诖?，本文重點(diǎn)研究基于GPRS技術(shù)的配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】GPRS技術(shù) 配電線路 自動(dòng)定位系統(tǒng) 故障

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，當(dāng)今自動(dòng)化定位檢測技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都十分廣泛。對(duì)于線路相間短路故障的問題，通常會(huì)產(chǎn)生過電流，這就可以采用線路電流突變情況判定故障情況。但由于單相接地故障的電流較弱，電弧也存在著不穩(wěn)定性，這就提高了故障定位的難度，再加上單相接地故障幾率非常高，這就需要全面加強(qiáng)單相接地故障的精準(zhǔn)性。因此，有關(guān)單位提出了中性點(diǎn)投入中電阻方法，實(shí)現(xiàn)了單相接地故障的檢測。也就是通過外線路上安裝故障指示器，即可檢測到相間短路故障和單相接地故障，故障指示器可以采用GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)把故障信息傳輸?shù)娇刂浦行牡姆?wù)器，表示故障的具體位置，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位。

1 采用GPRS技術(shù)配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)的意義

在配電網(wǎng)當(dāng)中，由于整個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，電路的運(yùn)行方式也十分復(fù)雜，因此有較高的故障發(fā)生幾率。如果產(chǎn)生了線路故障問題，采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行查找不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且無法精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)定位，無法保障電網(wǎng)供電可靠性。現(xiàn)如今，線路故障檢測方法包括指示器、FTU。也就是采用線路FTU可以自動(dòng)的對(duì)故障位置進(jìn)行定位與格力，但是需要設(shè)置大量的光纖通道與配網(wǎng)設(shè)備，而設(shè)備更新以及通信通道建設(shè)需要投入大量的資金，無法同時(shí)滿足電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性、精準(zhǔn)性。如果對(duì)通訊、故障隔離要求過高，專用通信光纜維護(hù)也過于困難，會(huì)直接影響后期的維護(hù)與使用，缺乏經(jīng)濟(jì)效益。故障指示器能夠?qū)φ麄€(gè)線路進(jìn)行分段定位，但是當(dāng)今市場上流轉(zhuǎn)的指示器缺乏自動(dòng)定位功能，如果線路產(chǎn)生了故障問題，需要工作人員沿著線路故障情況進(jìn)行查看，工作難度也非常大。

通過對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，可以在GPRS基礎(chǔ)上讓故障指示器實(shí)現(xiàn)無線自動(dòng)定位，改變傳統(tǒng)人工故障檢測的形式，可以對(duì)故障線路進(jìn)行離線、報(bào)警、參數(shù)監(jiān)測，同時(shí)也可以將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備信息、地理信息等集成處理，組成功能全面、齊全的自動(dòng)化定位系統(tǒng)。如果某個(gè)線路出現(xiàn)了故障問題，則可以在發(fā)生故障幾分鐘后得到反饋，獲得位置信息和故障信息，工作人員也可以快速的達(dá)到故障現(xiàn)場，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

2 基于GPRS技術(shù)的配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

將故障指示器探頭安裝到線直線線路和分段線路當(dāng)中，如果配電線路相間短路產(chǎn)生了接地故障問題時(shí)，則線路上的隔斷設(shè)置故障檢測即可第一時(shí)間檢測電流，采用無線射頻收發(fā)模塊進(jìn)行將信息傳輸?shù)紾PRS通信模塊上，此時(shí)通信模塊受到信息即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信，讓控制中心發(fā)送故障信息。在相關(guān)信息傳輸?shù)娇刂浦行暮?，可以自?dòng)的調(diào)節(jié)，顯示具體地址信息。在控制中心通過計(jì)算機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理，并結(jié)合GIS，即可直接呈現(xiàn)故障地點(diǎn)的具體位置，也可以將位置信息打印出來，從而快速達(dá)到故障地點(diǎn)。自動(dòng)定位系統(tǒng)表現(xiàn)在：

2.1 GPRS通訊模塊

在故障指示器周圍安裝GPRS通訊模塊，用于接收附近的故障指示器信息，如果獲得了故障信息，即可自動(dòng)處理好數(shù)據(jù)信號(hào)，并采用時(shí)序控制和地址編碼利用無線通信技術(shù)將信息發(fā)送，發(fā)射頻率通常為220MHz。GPRS通信原件都集中在鐵箱中安裝，同時(shí)還要加入其按酸蓄電池。在鐵箱外部安裝太陽能電池（配合蓄電池使用），減少對(duì)傳統(tǒng)電能的依賴性。通常電池充滿電后可以保障連續(xù)20天連續(xù)工作，此期間不需要對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。如果距離較短可以采用調(diào)頻通信手段，通信能量來自導(dǎo)線電流感應(yīng)，也就是數(shù)字化指示器，采用CT二次電流技術(shù)即可獲取電源，是安裝到開關(guān)支架上的數(shù)字化指示器。遠(yuǎn)距離則采用GPRS通信模塊，架空線路能量來源就是采用太陽能電池板，電纜線路主要是采用特制的取電CT，還可以采用大容量的鋰電池。如若長期在陰天環(huán)境下架空線路，則要求GPRS模塊工作電源要在100mA/5V以上，如果難以得到保障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)模式（待機(jī)），如果出現(xiàn)了故障信號(hào)則會(huì)快速啟動(dòng)發(fā)送信息。

2.2 故障指示器

此模塊是由故障電流檢測電路、數(shù)字編碼、無線調(diào)制發(fā)射、就地指示等多部位組成。短路檢測的原理是按照時(shí)刻表特征，通過電磁感應(yīng)來測定整個(gè)線路中出現(xiàn)的異常情況以及實(shí)時(shí)故障判定。由于此過程為了適應(yīng)負(fù)荷電流變化，可以應(yīng)用到電流異常故障檢測裝置當(dāng)中。數(shù)據(jù)判定也十分全面，極大的降低了誤動(dòng)出現(xiàn)幾率，只有異常電流經(jīng)過了指示器才會(huì)發(fā)出動(dòng)作。如果產(chǎn)生了短路故障或接地故障，此時(shí)指示器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，通過紅燈顯示，數(shù)字編碼也在無線射頻作用下傳輸信息，通訊距離在50m以上，發(fā)射頻率穩(wěn)定到220MHz。

2.3 GIS平臺(tái)下的故障定位系統(tǒng)

GIS定位作為整個(gè)自動(dòng)化定位系統(tǒng)的核心，該軟件可以將通訊主站所傳輸?shù)母黝愋畔⑦M(jìn)行處理、分析，在進(jìn)行校正之后展開拓?fù)浞治龊陀?jì)算，找到線路故障位置，并在GIS自動(dòng)化自動(dòng)平臺(tái)行顯示出來。工作流程為：

（1）把線路故障信息開關(guān)狀態(tài)、指示器信息傳輸?shù)较到y(tǒng)當(dāng)中，拓?fù)涑绦蜃詣?dòng)化啟動(dòng)對(duì)記錄信息進(jìn)行讀取，找到報(bào)警的線路分段進(jìn)行下一步分析，分析是否是支線報(bào)警，如果不是支線報(bào)警則要進(jìn)入到主干線檢測;

（2）如果是支線報(bào)警，需要對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)將進(jìn)行分析，結(jié)合最終分析結(jié)果得出報(bào)警信息。在通訊主站采集信息時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)情況，并且在指示器上呈現(xiàn)?？梢耘浜现悄苄ＵK，主要分析拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，過濾掉錯(cuò)報(bào)信息，同時(shí)還能補(bǔ)充漏報(bào)內(nèi)容。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了能夠解決傳統(tǒng)故障指示器、FTU無法自動(dòng)化定位配電線路故障問題，本文提出了基于GPRS技術(shù)的故障自動(dòng)定位系統(tǒng)，配合GIS技術(shù)可以迅速將故障信息傳輸?shù)娇刂浦行模瑯O大的提高了故障定位精度，提高了電網(wǎng)檢修效率。

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