提高配網(wǎng)運(yùn)行巡檢維護(hù)的研究

摘要：電網(wǎng)巡檢是電力部門的重要工作，人工巡檢作為現(xiàn)有的基本巡檢方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但是效率不高、巡檢情況差等問題成了提高電網(wǎng)巡檢效果的重要方向。文章以城市配網(wǎng)為研究對(duì)象，通過對(duì)基于GPRS通訊技術(shù)的電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的介紹，從網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的前提下提出了發(fā)展配網(wǎng)巡檢智能化的方式方法，并為整個(gè)電網(wǎng)的巡檢提升提供了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：GPRS；城市配網(wǎng)；運(yùn)行巡檢；提升方案

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）29-0112-02

1 概述

隨著我國近年來生產(chǎn)技術(shù)的迅猛發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程步伐的加快，電力建設(shè)與城市建設(shè)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展日益受到各地方政府乃至國家的重視。在針對(duì)配網(wǎng)的運(yùn)行以及城市巡檢方面，隨著配電自動(dòng)化的發(fā)展，開發(fā)出了相關(guān)的智能監(jiān)測和快速故障診斷、隔離，饋線遠(yuǎn)方終端被越來越多地安裝在配電網(wǎng)饋線回路的柱上開關(guān)和開關(guān)柜等處，具有遙信、遙測、遙控和故障電流檢測等功能。簡化了人為巡檢的麻煩，為實(shí)際工作提供了方便。

GPRS通訊技術(shù)的電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、無線遙測、遙控技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)于一體，具備遙控、遙測、遙信、遙視功能，通過GPRS通訊技術(shù)遠(yuǎn)程傳輸至電力調(diào)度中心，建立相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；結(jié)合GIS平臺(tái)，可在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)內(nèi)電力設(shè)備的相關(guān)動(dòng)態(tài)信息。

上位機(jī)軟件通過采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析、計(jì)算不平衡率和三相電流平均值，通過對(duì)負(fù)荷相位較重的判斷，計(jì)算需要調(diào)整多少負(fù)荷，系統(tǒng)通過查找該相上的換相開關(guān)的平均負(fù)荷量，計(jì)算需要調(diào)整哪幾個(gè)換相開關(guān)，運(yùn)維人員只需要在電腦前一鍵執(zhí)行，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)線路負(fù)荷的調(diào)整。并可統(tǒng)計(jì)出臺(tái)區(qū)的電壓、電流峰值、三相負(fù)荷率、電壓合格率、分支線路的負(fù)荷等信息。

2 可行性分析

首先在選擇監(jiān)控系統(tǒng)通信的方式上，國內(nèi)外目前有許多應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信方式。但是由于不同的局限性存在于各種通信方式中，配電自動(dòng)化所有層次需求不能都得到很好的滿足。對(duì)于分布很廣且測控點(diǎn)眾多的配電自動(dòng)化系統(tǒng)來說，不需傳輸線、覆蓋面廣、可與停電區(qū)通信，又可以利用公共無線通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙向通信的無線通信系統(tǒng)，是非常適用的，因此，無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)是一種較為理想、經(jīng)濟(jì)的方式。GPRS在電力通信網(wǎng)中的可行性包括有技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的可行性兩個(gè)方面：（1）從技術(shù)角度分析，GPRS是中國移動(dòng)在其現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種分組數(shù)傳輸性術(shù)，它所依托的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠、組網(wǎng)簡單、迅速、靈活，系統(tǒng)擴(kuò)容方便、覆蓋面廣，中國移動(dòng)可與配電管理中心間采用數(shù)據(jù)專線連接的方式，保障了數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安全性和傳輸?shù)目煽啃?，降低了傳輸延時(shí)，同時(shí)經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)有所減少。數(shù)據(jù)傳輸速率理論的最高值可達(dá)到171.2kbps，實(shí)際中雖達(dá)不到，但根據(jù)中國移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)情況，目前可提供20～40kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸，仍遠(yuǎn)高于目前配電自動(dòng)化監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸速率（一般為1200～9600bps）。（2）經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，GPRS的收費(fèi)是按照使用者發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)量來進(jìn)行收費(fèi)，數(shù)據(jù)流量為零時(shí)則采用包月制或者不收費(fèi)。這樣可以減少專用網(wǎng)絡(luò)和通信信道的大量投資，而且用電力企業(yè)自己維護(hù)，經(jīng)濟(jì)上是合算的。

其次，近年來，組件式GIS技術(shù)的不斷發(fā)展及壯大，其特有的圖形編輯、設(shè)備管理、地理查詢、網(wǎng)絡(luò)分析、輔助決策等管理功能，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的合理布局與規(guī)劃、整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度以及控制有著極其重要的意義，尤其是GIS的動(dòng)態(tài)數(shù)字電網(wǎng)和基本設(shè)備管理可視化必將掃除以前連續(xù)地與純數(shù)字打交道的枯燥，將極大提高工作效率。

綜合上述兩個(gè)方面，基于GPRS配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面都具有很高的可行性。

3 具體方案的設(shè)計(jì)

從圖1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以看出，該系統(tǒng)是由多個(gè)GPRS數(shù)據(jù)終端GPRSDTU和設(shè)在配電管理中心的1個(gè)主控服務(wù)器共同組成的，配電監(jiān)控終端智能一體化FTU通過標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口與GPRSDTU傳輸模塊連接。主控服務(wù)器主要完成報(bào)表打印、電子地圖顯示、系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)檢索、故障分析、遙訊、遙測以及遙控等功能，另外，安裝于電力設(shè)備現(xiàn)場的配電監(jiān)控終端FTU為對(duì)電力設(shè)備電壓、電流，控制電力設(shè)備開關(guān)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，實(shí)時(shí)在線控制機(jī)等檢測與獲取參數(shù)的

功能。

3.1 硬件系統(tǒng)

城區(qū)配網(wǎng)10kV及以下線路，采用了許多柱上開關(guān)。老式柱上開關(guān)僅能實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷合跳閘功能（人工合/跳）?？刹捎弥悄芤惑w化FTU。該FTU是運(yùn)用基于GPRS的無線通訊技術(shù)、微機(jī)控制、微機(jī)保護(hù)和測量技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品。它應(yīng)具備的功能包括有：微機(jī)保護(hù)功能、數(shù)據(jù)采集功能、無線數(shù)據(jù)通訊、無線遙控。

智能一體化FTU硬件構(gòu)成包括：（1）“四遙”模塊：能對(duì)4路狀態(tài)量進(jìn)行采集；對(duì)9個(gè)電氣參數(shù)進(jìn)行測量；4路遙控量輸出；諧波記錄；事件記錄（SOE）等。（2）通信模塊：即具有GPRS功能的實(shí)時(shí)透明傳輸模塊，采用國際通用的MODBUS通信協(xié)議，向下通RS232/RS485接口和測控模塊相聯(lián)。向上則利用GPRS模塊通過天線發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

（3）電源模塊：雙重電源供電，除有系統(tǒng)提供交流220V電源外，另配有免維護(hù)電池和逆變模塊，確保系統(tǒng)失電時(shí)，F(xiàn)TU能正常工作。

3.2 軟件系統(tǒng)

為完成配網(wǎng)自動(dòng)化功能，配電管理中心可采用前置機(jī)和主控服務(wù)器模式組成局域網(wǎng)，兩臺(tái)工作站監(jiān)控、分析配網(wǎng)工況。遙控工作站用于監(jiān)視、控制終端設(shè)備的運(yùn)行工況；GIS工作站反映地理信息、設(shè)備管理及故障區(qū)域顯示。配電管理中心的主控服務(wù)器軟件系統(tǒng)包括有網(wǎng)路通信軟件系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)，用以完成TCP/UDP鏈路建立、維護(hù)、數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)等功能。遙控工作站軟件系統(tǒng)包括有基于城區(qū)配電網(wǎng)主結(jié)線、配工業(yè)組態(tài)軟件等軟件，完成對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和報(bào)警；GIS工作站軟件包括配GeoStar組合模塊軟件，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，以Client/Server（客戶機(jī)/服務(wù)器）方式，SCADA系統(tǒng)向GIS系統(tǒng)開放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)招測函數(shù)。SCADA系統(tǒng)向GIS提供的實(shí)時(shí)招測函數(shù)為Windows格式，在GIS的配電網(wǎng)圖上刷新顯示開關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息小于5s。此外電力負(fù)荷灰色預(yù)測軟件、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)“網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)”決策支持軟件、配電網(wǎng)故障區(qū)段判斷算法軟件、FTU的重合閘控制策略軟件等是在供電專家知識(shí)決策基礎(chǔ)上生成的。

3.3 測量數(shù)據(jù)

通過智能一體化FTU硬件的測量，以某條10kV城市配網(wǎng)線路為例，在每個(gè)桿塔之間加裝一個(gè)該裝置，將數(shù)據(jù)的傳輸周期設(shè)置為每30min更新一次。通過GPRSDTU的接口，以GPRS的傳輸方式為方法，通過對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行頻率、電壓和負(fù)荷的相關(guān)節(jié)點(diǎn)情況實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)了巡檢的功能。

新型的配網(wǎng)巡檢作業(yè)提高了供電可靠性。近年來，各單位積極開展配網(wǎng)巡檢工作的深化，要求各地區(qū)持續(xù)擴(kuò)大城市配網(wǎng)巡檢范圍，增加巡檢項(xiàng)目，據(jù)某城市供電局統(tǒng)計(jì)，截止2012年共計(jì)完成無線巡檢裝置80%以上，其中新型的巡檢方式所檢測出的故障問題是故障總數(shù)的60%，有效地減少了設(shè)備故障停電時(shí)間，為全面開展?fàn)顟B(tài)檢修提供了良好的基礎(chǔ)。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化配置方案落實(shí)為可靠的一次設(shè)備，并集現(xiàn)代化的設(shè)備、數(shù)據(jù)通信傳輸、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及遠(yuǎn)程控制技術(shù)于一體的電力自動(dòng)化控制與信息管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)中智能一體化FTU具有遙信功能、遙測功能、遙控功能、保護(hù)功能、事件順序記錄、定值的遠(yuǎn)方修改和召喚定值、自檢和自恢復(fù)功能、遠(yuǎn)方控制閉鎖與手動(dòng)操作功能、抗惡劣環(huán)境、可靠的電源措施。

所采用的是“無線數(shù)據(jù)終端”，是基于目前覆蓋面積廣且技術(shù)成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò)接入到Internet（以太網(wǎng)）上，全面支持TCP/IP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)RS485與TCP/UDP/IP協(xié)議全透明轉(zhuǎn)換的專用接入設(shè)備終端，為遠(yuǎn)程FTU終端數(shù)據(jù)通訊提供數(shù)據(jù)交流平臺(tái)。用戶只需設(shè)置參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的饋線自動(dòng)化，終端單元直接與以太網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互通。這種通信具有明顯的以下特點(diǎn)：實(shí)時(shí)在線；按量收費(fèi)；傳輸速度快；快速登陸，連接時(shí)間短；具有心跳功能，防止網(wǎng)絡(luò)異常、掉線自動(dòng)撥號(hào)。

5 結(jié)語

系統(tǒng)不僅可以采集變壓器臺(tái)區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，控制剩余電流斷路器分合動(dòng)作，還可以對(duì)支線的各個(gè)電流、電壓進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集；同時(shí)配合相位自動(dòng)切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)三相線路負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)線損分析及設(shè)備故障自動(dòng)保護(hù)、遠(yuǎn)程抄表、電壓合格率的統(tǒng)計(jì)分析、設(shè)備巡檢監(jiān)控分析等功能。

靈活多用的系統(tǒng)組建：終端裝置獨(dú)立運(yùn)行和全面的邏輯判斷功能，使該系統(tǒng)沒有數(shù)字計(jì)量表、數(shù)據(jù)服務(wù)器主站也可以靈活提供以供電所、單臺(tái)變壓器為管理單位的組建系統(tǒng)方案，進(jìn)行一系列的組建運(yùn)行。

綜上所述，本系統(tǒng)中的技術(shù)關(guān)鍵有三點(diǎn)：其一為智能一體化FTU；其二為基于GPRS的通訊技術(shù)；其三為含基于供電專家知識(shí)的決策支持軟件的配網(wǎng)自動(dòng)化的軟件系統(tǒng)。

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作者簡介：陳銳波（1977—），男，廣東臺(tái)山人，廣東電網(wǎng)公司江門臺(tái)山供電局電氣工程師。