用在線監(jiān)視器的配電網(wǎng)故障定位法

王存樹

【摘??要】分支輻射型的配電系統(tǒng)存在中性點不接地的故障定位問題，為解決這一問題專家組使用分布式探測器的定位方法來在線監(jiān)測故障，并綜合整理分析數(shù)據(jù)研制出了具體的探測器方案。分布式探測器由數(shù)字載波擴頻通信裝置、光電式零序電流互感器和微處理器控制電路三部分構(gòu)成。探測器所收集到的測量信息是由變電站主機操控完成的，根據(jù)信息處理系統(tǒng)結(jié)合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的各分支點的零序電流大小進行故障分支的綜合分析，進一步確定故障分支的位置，從而證實探測器操作的可行性。

【關(guān)鍵詞】在線監(jiān)測;配電線路;故障定位

電網(wǎng)中存在多種隱形多發(fā)的故障問題，其中單相接地故障所發(fā)生的頻率相對較高。輸電網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為單支模型，形式單一，結(jié)構(gòu)簡單，所出現(xiàn)的問題也比較簡單，所使用的解決方式是基于阻抗的兩端和單端測距算法、行波法;而配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為多分支型，構(gòu)成框架相對來說較為復雜，故障類型也五花八門、多種多樣，因此輸電網(wǎng)故障的解決方式在配電網(wǎng)上的故障定位很難實現(xiàn)。實行分布式探測器的實時監(jiān)測，故障的定位可以很直觀的呈現(xiàn)出來，實際操作簡單實用，為配電網(wǎng)的故障排查及維修做好了準備工作[1]。

1?分布式探測器結(jié)構(gòu)原理

分布式探測器的主要功能是零序電流的測量，電流互感在傳統(tǒng)的操作上成本高、體積大，不適用于變電站外的架空線路;電流互感器二次側(cè)加上三相電流信號形成傳統(tǒng)的零序電流的測量方式，然而這中間存在一點的問題，由于架空線路處于高壓絕緣的狀態(tài)，所以無法與三相電流信號直接相加，為了解決這一問題，分布式電流互感器開始實際運行。

分布式探測器結(jié)構(gòu)

目前，分布式電流互感器的應用絕大多數(shù)在射頻通信技術(shù)上，射頻連接技術(shù)徹底實現(xiàn)了測量配電網(wǎng)電流、電壓的絕緣，從而使用電供電更安全，用戶用電更放心。分布式探測器實時監(jiān)控配電網(wǎng)絡中的主要節(jié)點，以無線射頻的方式綜合分析數(shù)據(jù)并將其傳輸給中轉(zhuǎn)設(shè)備，中轉(zhuǎn)設(shè)備再結(jié)合三相電流的測量值最終得到零序電流值。電流測量單元的結(jié)構(gòu)原理如下所示：

電流測量單元的原理結(jié)構(gòu)圖

電流測量單元是射頻電路和中轉(zhuǎn)設(shè)備傳輸電流信號的中間介質(zhì)，當沒有信號通過時休眠待機，信號通過時，微處理器會啟動測量的程序，輔助整體電流處理程序的運行。A/D轉(zhuǎn)換器即模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電子元件，其工作過程需要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼四個步驟合并進行完成。

2?檢測故障的實際措施

在三相電流線路中，三相電流可以分解成三個分量，其向量和等于零，計算公式為：Ia+Ib+Ic=0。當電流系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，三相電流出現(xiàn)不對稱的現(xiàn)象，此時三相電流的增益不一致，其電流向量不等于零，即產(chǎn)生了零序電流，公式為：Ia+Ib+Ic=1[2]。零序電流的產(chǎn)生主要基于電流的單向運行和不對稱運行。根據(jù)實際情況所產(chǎn)生的故障問題，使用分布式探測器實時在線監(jiān)測故障信息并對其進行判斷分析時，可以通過監(jiān)測零序電流來從而排除故障。電路母線是整體線路的枝干，所有分線匯集在母線上，當母線的網(wǎng)線結(jié)構(gòu)復雜錯亂時，其故障點區(qū)段的零序電流值基本是相等的，并且其數(shù)值遠遠大于正常線路所產(chǎn)生的零序電流值。

當發(fā)生這種情況時，需要在每個分布式監(jiān)測點進行在線監(jiān)測探測器的安裝，并保證監(jiān)測探測器的各方面性能的正常使用;設(shè)置安裝主機系統(tǒng)，其功能包括信息處理、地理信息管理和GPRS通信。配電系統(tǒng)在正常工作運行的過程中，檢測器不參與運行，時時保持待機;當電路出現(xiàn)故障時，主機監(jiān)測到故障信號，從而傳遞到探測器，探測器再監(jiān)測零序電流的數(shù)值，將此數(shù)值反饋給計算機主機，網(wǎng)絡系統(tǒng)對傳遞回來的數(shù)值進行對比分析，從而鎖定故障區(qū)間并實施故障維修。

配電網(wǎng)絡系統(tǒng)的程序錯綜復雜，大多數(shù)的節(jié)點在室內(nèi)無法被監(jiān)測檢驗到，在線檢測探測器就起到了至關(guān)重要的作用。在線檢測探測器不但具備實時監(jiān)測的多項功能，而且體積小，成本低，功耗的要求也相對較小，很適合室外的運行輔助工作。

3?通信技術(shù)實行方案

當前通信技術(shù)在我國被廣泛普及，其網(wǎng)絡費用低廉、覆蓋范圍廣，服務的同時需要有高速傳輸數(shù)據(jù)的能力，GPRS成為了這一領(lǐng)域的首選方案。

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，設(shè)備與設(shè)備之間需要做到鏈形連接，而SIM300模塊就很好的起到了連接的作用。SIM300支持通信個頻率赫茲的傳導且功耗很低，可以為語音通信提供高質(zhì)量的服務，還可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。SIM300的成功建立連接系統(tǒng)需要在指定計算機上建立聯(lián)絡端口，且計算機的IP?必須與公網(wǎng)的IP?保持一致。建立端口后，計算機就會執(zhí)行相應的運行程序，SIM300模塊得以成功建立連接，分布式探測器就可以在校檢測數(shù)據(jù)了。

通信的覆蓋需要從主機出發(fā)，對多臺設(shè)備進行操控，實現(xiàn)一對多、點對點的運行方式。主機需要讀取某一段補點的分布式探測器數(shù)據(jù)就與相對應的分布式探測器建立連接，并將數(shù)據(jù)反饋給主機。

4?主機的監(jiān)控作用

當配電網(wǎng)的電路運行良好的情況下，此時產(chǎn)生的零序電流值計算機會作為參考數(shù)值將其保存，這一做法可以有效的消除三相電流不對等的數(shù)值偏差;在電路發(fā)生短路故障時，主機所的得到的零序電流值會發(fā)生異常，這時主機會先行啟動通信程序聯(lián)絡各個分機，各個分機則將所處故障階段設(shè)備的反饋回主機。

整套系統(tǒng)的監(jiān)控主站需要通信模塊與計算機主機相互配合完成運行，計算機連接通信模塊的RS端口，構(gòu)成GPRS信息終端，從而做到無線收發(fā)、集驅(qū)動控制[3]。計算機主機在這種狀態(tài)下就能夠支持數(shù)據(jù)業(yè)務與短消息業(yè)務，從而為分布式探測器發(fā)布命令信息。

計算機上的監(jiān)控軟件是由VC編寫的，由工具軟件、應用軟件和數(shù)據(jù)庫管理軟件三部分組成，共同完成原始數(shù)據(jù)的處理與終端設(shè)備的通信工作。用戶在使用軟件進行操作時，可以輕松、簡單地制作配電網(wǎng)線路圖，并修正各設(shè)備的初始數(shù)據(jù)形成可觀的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡，并對各類數(shù)據(jù)進行管理整合。

5?結(jié)束語

近年來，我國的配電供電技術(shù)在持續(xù)發(fā)展，分布式探測器的在線監(jiān)測功能很好的解決了配電網(wǎng)接地故障問題，整理分析零序電流的數(shù)值變化，可以準確有效的確定故障位置。其具體的實施操作與通信技術(shù)結(jié)合，很大程度上滿足了當前配電供電的要求，為我國配電網(wǎng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]林功平.配電網(wǎng)饋線自動化解決方案的技術(shù)策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25（7）：52-55.

[2]周榮光.電力系統(tǒng)故障分析[M].北京;清華大學出版社，1988.

[3]吳敏，朱錫貴，徐為綱.無信道饋線故障處理技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化，2000，24（6）：39-41.

（作者單位：蓮都供電公司大港頭供電所）