配電網(wǎng)饋線故障指示器檢測平臺設(shè)計(jì)分析

葛毅

摘 要：配電網(wǎng)饋線故障指示器能夠快速實(shí)現(xiàn)故障位置的精準(zhǔn)確定，對配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重要意義和價(jià)值。文章詳細(xì)分析配電網(wǎng)饋線故障指示器檢測平臺的設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，詳細(xì)探索檢測平臺的設(shè)計(jì)方案，分析檢測平臺各個(gè)組成元件的基本功能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，以3種配置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，并將3種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對比和研究，探索配電網(wǎng)饋線故障指示器檢測平臺的發(fā)展方向。僅供參考。

關(guān)鍵詞：故障指示器;檢測平臺;配電網(wǎng)絡(luò)

0?引言

隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，故障指示器成為電力故障響應(yīng)機(jī)制的重要檢測設(shè)備。一方面，高質(zhì)量的故障指示器能夠?qū)崿F(xiàn)電力故障的精準(zhǔn)確認(rèn)，減少不必要的人工排查。另一方面，故障指示器隨著電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而同步升級，對應(yīng)的檢測要求以及檢測功能更加多樣。因此，不少企業(yè)生產(chǎn)的故障指示器，其質(zhì)量良莠不齊，需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢測和分析。

1?故障指示器檢測平臺的設(shè)計(jì)思路

根據(jù)《配電線路故障指示器技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)內(nèi)容的要求，對故障指示器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)功率消耗情況進(jìn)行檢測，分析指示器的使用壽命、電氣性能、抗干擾性、抗電流沖擊特性等一系列數(shù)據(jù)，利用故障檢測平臺進(jìn)行分析和研究。因此，結(jié)合故障指示器的電路輸出路線，模擬對應(yīng)的電壓、電流以及電路運(yùn)行情況，從而判斷故障指示器的具體質(zhì)量。

2?故障指示器檢測平臺的組成元件以及相關(guān)功能

故障指示器檢測平臺是由信息處理系統(tǒng)、升壓裝置、故障指示綜合檢測裝置、升流裝置等構(gòu)件組成[1]。利用信息處理系統(tǒng)，開展故障指示器的電流仿真測試，同時(shí)對測試流程進(jìn)行配置，強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析能力與數(shù)據(jù)采集能力，利用計(jì)算機(jī)開展檢測試驗(yàn)的軟件設(shè)計(jì)，包括通信層、數(shù)據(jù)庫層、應(yīng)用層三種結(jié)構(gòu)，明確數(shù)據(jù)庫的資料體系，關(guān)聯(lián)各個(gè)軟件層級的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)性。在升壓裝置中，設(shè)置升壓器開關(guān)與升壓器，利用兩個(gè)設(shè)備分別測試故障指示器綜合測試裝置的通信能力、接收控制能力，并產(chǎn)生對應(yīng)的電壓。故障指示等綜合測試裝置，與升流裝置、升壓裝置組成試驗(yàn)的總控體系，能夠借助對應(yīng)的功能，開展設(shè)備的檢測操作，尤其是各個(gè)構(gòu)件的聯(lián)動(dòng)成效，能夠快速識別故障指示器的具體問題。通過實(shí)驗(yàn)中的大電流線路，有效引出相關(guān)的電流數(shù)據(jù)，結(jié)合反饋線路以及波形數(shù)據(jù)分析設(shè)備，以電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和梳理，為后續(xù)的信號測試提供幫助和支持。

3?實(shí)驗(yàn)流程

現(xiàn)代故障指示器的檢測試驗(yàn)流程，主要是利用電腦進(jìn)行檢測，然后根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)和指標(biāo)進(jìn)行電腦數(shù)控分析。如表1所示，對應(yīng)的試驗(yàn)檢測流程能夠有效明確檢測的內(nèi)容和結(jié)果[2]。

根據(jù)試驗(yàn)流程，利用計(jì)算機(jī)將仿真信號進(jìn)行模擬和試驗(yàn)，然后利用故障指示器分別開展對應(yīng)的試驗(yàn)內(nèi)容。利用上位機(jī)采集對應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息，判斷波形電流的正確程度，最終由試驗(yàn)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)核對，判斷故障指示燈各個(gè)數(shù)據(jù)的具體顯示意義。

4?故障指示器測試裝配配置方案

眾所周知，故障指示器的綜合測試裝置，由故障指示器控制部的核心單元負(fù)責(zé)，因此在檢測過程中，可以按照不同的數(shù)據(jù)處理需求以及數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行測試方案配置，以多種通信接口或者多種通信設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。

4.1? 方案一

以PLC為核心的控制單元，利用電子計(jì)算機(jī)的程序控制器進(jìn)行程序編制，提升程序的可靠性、靈活性、適應(yīng)性，配置高速CPU等設(shè)備，提升控制單元的計(jì)算能力，并且支持多種通信接口，滿足指示器的多種通信接口要求。另外，故障指示器的核心控制裝置，需要利用PVC作為檢測控制單元的總控平臺。PLC將接收到的信息數(shù)據(jù)，根據(jù)上位機(jī)的處理系統(tǒng)進(jìn)行接收和記錄，然后再結(jié)合既定的設(shè)定方案進(jìn)行檢測，以串口通信方式，向升壓設(shè)備、升流裝置等發(fā)送對應(yīng)的指標(biāo)，并且在相關(guān)裝置收到指令后，開始控制操作，確定對應(yīng)的命令要求。另外，PLC與觸摸屏通過串口通信方式，并且在PLC上進(jìn)行顯示。根據(jù)PLC的軟件進(jìn)行控制和操作。PLC系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)根據(jù)設(shè)備傳輸?shù)南嚓P(guān)參數(shù)進(jìn)行配置，對上位機(jī)的各項(xiàng)試驗(yàn)指令進(jìn)行分析，判斷其指定的正確與否，同時(shí)跟進(jìn)對應(yīng)的試驗(yàn)程度。當(dāng)確定上位機(jī)試驗(yàn)指令操作無誤后，對指令進(jìn)行傳達(dá)和確定，控制升壓裝置的電壓值以及升流裝置的電流值，分別判斷對應(yīng)的檢測數(shù)值是否達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)對應(yīng)的答案控制輸出電壓與輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)電壓值、電流值達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。最后控制升壓、升流開關(guān)，詳細(xì)分析模擬線路的基本狀態(tài)，并且將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行上報(bào)，生成各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)。由此可見，當(dāng)PLC啟動(dòng)后，通過設(shè)置各個(gè)通信接口中的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)入到試驗(yàn)的循環(huán)等待模式，檢測上位機(jī)的各項(xiàng)信號制定，并進(jìn)行科學(xué)解讀，對應(yīng)的操作流程，屬于自動(dòng)化的管控模式，并且該方案的操作和設(shè)定，都會(huì)由PLC統(tǒng)一負(fù)責(zé)[4]。

4.2? 方案二

方案二采用嵌入式電腦，是集合主板、CPU、內(nèi)存條等一系列設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)集成化、多元化、高端化的設(shè)計(jì)理念，能夠?qū)崿F(xiàn)多種故障指示器的有效連接，實(shí)現(xiàn)高效的一體化管理，并且其核心性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電腦設(shè)備。嵌入式電腦，能夠融合多種通信信號，包括以太網(wǎng)、WiFi、USB等關(guān)聯(lián)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)接口的同步連接，同時(shí)可以對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行快速分析和計(jì)算。需要注意的是，該設(shè)計(jì)方案，需要搭載處理能力極強(qiáng)的CPU，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多軌同步計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對控制單元的有效操作。例如，嵌入式電腦核心控制單元設(shè)備具備多種接口，能夠滿足市場絕大多數(shù)故障指示器的需求和標(biāo)準(zhǔn)。

該方案中，采用嵌入式電腦設(shè)備，需要開發(fā)相關(guān)的控制軟件以及控制系統(tǒng)，同時(shí)在電腦內(nèi)部設(shè)定對應(yīng)的管理程序，明確對應(yīng)的操作內(nèi)容，并將各項(xiàng)命令與控制設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)。例如，在嵌入式電腦中，主要分為硬件層、中間層、軟件層以及功能層，各個(gè)操作層級對應(yīng)的操作內(nèi)容各不相同，需要在微處理器的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理，并且在系統(tǒng)的中間層進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，將硬件設(shè)備與軟件程序進(jìn)行整合和梳理，結(jié)合控制系統(tǒng)，開展對應(yīng)的檢測操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

4.3? 方案三

平板觸控屏，作為設(shè)計(jì)方案的核心控制面板，能夠在控制屏上對設(shè)備中的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和管控，包括電子計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)與控制元件，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)級的生產(chǎn)和操作。不僅如此，平板觸控屏是利用多元遠(yuǎn)程信號實(shí)現(xiàn)的操控模式，其核心數(shù)據(jù)處理功能依然由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，在5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍下，以發(fā)展工業(yè)4.0的核心發(fā)展理念，構(gòu)建云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)控制體系的計(jì)算中樞，能夠在復(fù)雜系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)計(jì)算。借助云端的控制體系，還能夠?qū)z測平臺進(jìn)行設(shè)備精簡化，尤其是核心處理單元，可以借助云端的處理能力進(jìn)行分析和計(jì)算，降低實(shí)體空間中的設(shè)備占據(jù)需求，還能夠降低檢測企業(yè)的檢測成本。不僅如此。云端的檢測體系，能夠支持多種設(shè)備系統(tǒng)的兼容模式，例如，Window系列的全部操作系統(tǒng)，同時(shí)還能夠結(jié)合Linux以及迷你終端的Java等設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行聯(lián)合操作。在觸控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)控制程度的精準(zhǔn)化和高效化。與傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比，具有超強(qiáng)的檢測速度與檢測速率，尤其是針對故障指示器的短路報(bào)警測試，能夠快速識別設(shè)備的精準(zhǔn)性和反應(yīng)速率，在現(xiàn)代電力體系的故障指示領(lǐng)域中，具有一定前瞻性和先進(jìn)性。另外，在系統(tǒng)中，如有負(fù)荷波動(dòng)、變壓器空載、單相接待等一系列問題，同樣可以實(shí)現(xiàn)快速檢測，并且能夠滿足信息傳遞等相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)檢測問題的快速確認(rèn)。

3種方案的設(shè)計(jì)和研究，需要結(jié)合檢測企業(yè)的資金總量進(jìn)行判斷和分析。其中，第一種方案開發(fā)資金少、適用范圍廣，成本相對可控。第二種方案，需要采購部分的設(shè)備、開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，存在一定的技術(shù)壁壘。第三種方案，其投資比例相對較低，但是后續(xù)服務(wù)費(fèi)用相對較高，適用于大批量、高速度檢測需求的企業(yè)。因此，應(yīng)針對三種開發(fā)方案的差異性，靈活進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。

4?結(jié)語

綜上所述，故障指示器檢測平臺設(shè)計(jì)，需要針對不同的檢測情況以及檢測需求著手，同時(shí)還要在現(xiàn)有的科學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)上進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，提升檢測平臺的檢測效率，改進(jìn)檢測技術(shù)的諸多劣勢，發(fā)展和設(shè)計(jì)現(xiàn)代的檢測技術(shù)與檢測手段，在檢測過程中，不斷提升檢測平臺的檢測效率，融合多種檢測技術(shù)，發(fā)展和創(chuàng)建具有一定先進(jìn)性的檢測體系。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何樂彰，何炳源，徐俊杰，等.計(jì)及可靠性約束的配電網(wǎng)故障指示器優(yōu)化布點(diǎn)方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2020（18）：116-123.

[2]孫海志.冶金企業(yè)配電網(wǎng)自動(dòng)化故障定位及優(yōu)化[J].冶金動(dòng)力，2020（6）：6-8.

[3]林海濤，曹春城.探究基于故障指示器的配電網(wǎng)故障定位研究[J].中國新通信，2019（18）：83.

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（編輯 傅金睿）