GPRS技術(shù)在電力配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔文杰

(勝利石油管理局電力管理總公司,山東東營(yíng)257055)

GPRS技術(shù)在電力配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔文杰

(勝利石油管理局電力管理總公司,山東東營(yíng)257055)

電力配電線因分支多、分布廣,地貌環(huán)境復(fù)雜,發(fā)生事故后查找事故巡線困難,浪費(fèi)了大量的人力和物力。研究GPRS通信技術(shù)在電力配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)越性及應(yīng)用結(jié)果表明,GPRS技術(shù)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告線路故障信息,為運(yùn)行與檢修人員分析故障、搶修線路等工作提供可靠有效的數(shù)據(jù),縮短故障停電時(shí)間。

GPRS技術(shù);電力;配電線路;在線監(jiān)測(cè)

6～10 kV電力配電線路分支多、分布廣,地貌環(huán)境復(fù)雜,發(fā)生事故后查找事故巡線困難,浪費(fèi)了大量的人力和物力。一般發(fā)生電力線路事故后,需要安排維護(hù)人員巡線,根據(jù)線路長(zhǎng)度、地形等情況進(jìn)行統(tǒng)一安排,全線分區(qū)段撒人。電力線路途經(jīng)野外、居民區(qū),跨越道路、溝渠、河流等,地理環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,加上線路事故原因多種多樣,電力線路維護(hù)人員自身水平參差不齊,這使得查找事故地點(diǎn)十分困難,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,增加了線路事故停電時(shí)間(電力線路事故停電時(shí)間70%～80%都是在事故巡視中消耗掉的),造成大量停電損失并使電力公司市場(chǎng)信譽(yù)度降低。為解決該問(wèn)題,需要開(kāi)展配電線路的故障在線監(jiān)測(cè)工作。由于GPRS短信通信具有成本低、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在電力配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

1 電力配電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

基于GPRS技術(shù)的電力配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由3部分組成:現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采集終端;GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸(無(wú)線傳輸模塊、接收發(fā)射交換機(jī));遠(yuǎn)程監(jiān)控綜合信息處理系統(tǒng),如圖1所示。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采集終端

圖1 電力配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采集終端安裝在6～10 kV配電線路中,利用各種線路故障檢測(cè)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路運(yùn)行情況,在線路現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端安裝在6～10 kV配電線路需要檢測(cè)位置的導(dǎo)線上(如各分支處、各事故多發(fā)路段等),監(jiān)測(cè)單元3個(gè)為一組,每組有一個(gè)數(shù)據(jù)通信裝置,利用配電線路發(fā)生短路、接地、斷線、偷盜等情況下,電流發(fā)生突增、突然停電和持續(xù)時(shí)間等特征數(shù)據(jù)判斷故障。具體的做法:監(jiān)測(cè)終端信號(hào)采集器內(nèi)置微處理器,不斷地對(duì)輸配電線路中的負(fù)荷電流進(jìn)行采樣,當(dāng)電流突變超過(guò)設(shè)定閘門(mén)檻時(shí),向監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)出短信息。

現(xiàn)場(chǎng)終端動(dòng)作實(shí)現(xiàn)如圖2,3所示。當(dāng)2#配電線路D點(diǎn)發(fā)生短路故障,故障電流流過(guò)監(jiān)測(cè)終端時(shí),2#線B相2,5,8監(jiān)測(cè)終端和2#線C相3,6,9監(jiān)測(cè)終端動(dòng)作發(fā)訊(圖2),而B(niǎo)相11監(jiān)測(cè)終端和C相12監(jiān)測(cè)終端未動(dòng)作。

圖2 配電線路發(fā)生短路故障

圖3 配電線路發(fā)生接地故障

當(dāng)2#配電線路D點(diǎn)發(fā)生接地故障,故障電流流過(guò)監(jiān)測(cè)終端時(shí),2#線C相3,6,9監(jiān)測(cè)終端動(dòng)作發(fā)訊(圖3),而C相12監(jiān)測(cè)終端未動(dòng)作[1]。

1.2 GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸

主要接收故障檢測(cè)器發(fā)出的射頻故障信息,對(duì)信息進(jìn)行處理后,通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)回監(jiān)控中心,該環(huán)節(jié)需要技術(shù)措施來(lái)保證數(shù)據(jù)處理效率和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。接收發(fā)射交換機(jī)作為通信傳輸設(shè)備,一是負(fù)責(zé)接收檢測(cè)單元發(fā)射的數(shù)據(jù)信息,并將信息通過(guò)串口發(fā)到計(jì)算機(jī)上;二是將后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要發(fā)送的事故內(nèi)容短信通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)到設(shè)定的管理維護(hù)人員手機(jī)上,便于線路運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路故障情況。其通信傳輸系統(tǒng)是在每組檢測(cè)單元和接收發(fā)射交換機(jī)上安裝無(wú)線傳輸終端,即配置一個(gè)移動(dòng)手機(jī)卡,利用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式,實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)傳輸。

1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控綜合信息處理系統(tǒng)

在主控計(jì)算機(jī)屏幕上以圖形或字符方式顯示故障發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、相位、類型等信息。監(jiān)控中心后臺(tái)系統(tǒng)由軟硬件構(gòu)成,主要通過(guò)收集、記錄、處理由檢測(cè)點(diǎn)回傳的數(shù)據(jù),按照各類故障的不同處理流程,進(jìn)行故障的事件記錄、數(shù)據(jù)發(fā)布、自動(dòng)告警、日志編輯等工作。該系統(tǒng)可以與地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合運(yùn)行,將檢測(cè)單元的實(shí)際位置標(biāo)注在線路系統(tǒng)圖上,當(dāng)發(fā)生事故時(shí),對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器圖標(biāo)變色顯示故障,發(fā)出聲光告警,并通過(guò)接收發(fā)射交換機(jī)發(fā)送手機(jī)短信到指定運(yùn)行維護(hù)人員的手機(jī)上。

在故障監(jiān)測(cè)終端檢測(cè)到故障之后,經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸模塊,把故障信息傳送至室內(nèi)主站接收交換機(jī)上。故障發(fā)生后30 s內(nèi),計(jì)算機(jī)主站的輸配電系統(tǒng)圖上會(huì)進(jìn)行事故項(xiàng)閃爍報(bào)警,還具有語(yǔ)音報(bào)警提示,此時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員的手機(jī)上便會(huì)收到“＊＊線＊＊故障”的短信息。

每組監(jiān)測(cè)終端都有一個(gè)編碼地址,可對(duì)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)管理員。在輸配電網(wǎng)系統(tǒng)圖中,當(dāng)無(wú)故障發(fā)生時(shí),故障監(jiān)測(cè)終端的圖標(biāo)是處于正常狀態(tài)的,指示為綠色;而當(dāng)有接地故障時(shí),故障監(jiān)測(cè)終端圖標(biāo)的顏色變?yōu)榧t色;當(dāng)有短路故障時(shí),該故障監(jiān)測(cè)終端圖標(biāo)的顏色為黃色。

運(yùn)行人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處理完事故之后,管理人員則可以在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處點(diǎn)擊右鍵,進(jìn)行處理,那么監(jiān)測(cè)點(diǎn)將會(huì)恢復(fù)為綠色,此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄報(bào)警事故的類型以及處理的時(shí)間。

表1為6 kV一分場(chǎng)在線測(cè)試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。從表1中可以看出,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端可以對(duì)A、B、C三相進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,將故障信息及時(shí)地發(fā)送出去,系統(tǒng)從而完成報(bào)警日志的編寫(xiě)。

表1 報(bào)警日志

2 GPRS通信技術(shù)的優(yōu)越性

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的配電網(wǎng)通信方法較多,比較常用的有電力載波、無(wú)線、光纖通信、電話線通信等。但是GPRS通信技術(shù)在配電線路故障在線監(jiān)測(cè)更具有優(yōu)勢(shì)。

2.1 電力配電線路對(duì)通信技術(shù)的要求

電力配電線路由于自身特點(diǎn),要求故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿足如下條件[2]:

(1)6～10 kV電力配電線路數(shù)量多、分布廣、分支多,每條線路又有多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)加起來(lái)很多,因此要求單個(gè)在線監(jiān)測(cè)通信的終端設(shè)備的成本不能過(guò)高。

(2)由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,6～10 kV電力配電線路延伸拓展年增長(zhǎng)量較高,所以對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性要求也比較高。

(3)每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端設(shè)備都要求是一個(gè)獨(dú)立的裝置,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集分析判斷、發(fā)訊報(bào)警等,系統(tǒng)服務(wù)器接收終端設(shè)備傳來(lái)的報(bào)警信號(hào)和已經(jīng)分析后的數(shù)據(jù),其上傳的數(shù)據(jù)量很小,因此對(duì)通信的傳輸能力沒(méi)有限制。

(4)配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求較高,以縮短事故的查找和處理時(shí)間。

2.2 GPRS通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)無(wú)論采用光纖電纜還是普通電話撥號(hào)的方式,都需要重新鋪設(shè)物理信道,造價(jià)很高。而GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是全球覆蓋范圍最廣的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),能夠提供多種非話業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù),允許用戶對(duì)移動(dòng)進(jìn)行多種選擇,安全保密,國(guó)際漫游,通信質(zhì)量高。GPRS具有建設(shè)周期短、投資少、性價(jià)比高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[3]。

基于GPRS的配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,能夠利用監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)電力線路自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理分析,具有傳輸速度快、傳輸質(zhì)量高、傳輸距離遠(yuǎn)、安全度高、可直接與營(yíng)業(yè)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

3 GPRS通信技術(shù)在配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

GPRS通信技術(shù)最適合應(yīng)用于配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)際應(yīng)用方便可行。

(1)自動(dòng)檢測(cè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端的異常情況,經(jīng)過(guò)濾分析后確定故障的根源和性質(zhì),提供排除故障的幫助。配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端進(jìn)行監(jiān)視,自動(dòng)發(fā)現(xiàn)終端的信息變化情況,并以圖形化的方式給出終端的具體分布情況,以終端顏色變化、系統(tǒng)消息、告警鈴聲等方式發(fā)出告警信息,確保問(wèn)題發(fā)生時(shí)系統(tǒng)管理員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

(2)終端與數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系配置,能將對(duì)應(yīng)關(guān)系信息發(fā)送給服務(wù)器以更新相關(guān)信息表。這樣系統(tǒng)維護(hù)人員能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握終端設(shè)備動(dòng)態(tài),方便管理。

(3)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端主動(dòng)上傳短信數(shù)據(jù),并有短信廣播數(shù)據(jù)功能。當(dāng)然,只有在線路發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)才能通過(guò)GPRS發(fā)送短信息至指定運(yùn)行維護(hù)人員手機(jī)上,平常狀態(tài)下不發(fā)送信息,為系統(tǒng)工作節(jié)約了可觀的使用費(fèi)用。

(4)本系統(tǒng)還具有方便的數(shù)據(jù)信息查詢,靈活的管理功能和對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的功能,運(yùn)行人員可根據(jù)事故信息確定處理方案及現(xiàn)場(chǎng)預(yù)案。

4 結(jié)束語(yǔ)

配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用現(xiàn)有無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸信息,其成本低、可靠方便,能及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告線路故障信息,為運(yùn)行與檢修人員分析故障、搶修線路等工作提供可靠有效的數(shù)據(jù),縮短故障停電時(shí)間。

[1] 廣州國(guó)能控制技術(shù)有限公司.配電線路故障指示器基本原理[EB/OL].[2010-08-16].http://www.dianliniu.com/product view.asp?id=206.

[2] 王海鵬.利用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的可行性分析[J].高壓電器,2002,38(5):12-15.

[3] 呂捷.GPRS技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2001:5.

[責(zé)任編輯] 辛艷萍

TM764.1

A

1673-5935(2011)01-0024-03

2010-11-06

崔文杰(1976-),男,山東東營(yíng)人,勝利石油管理局電力管理總公司工程師。