低壓配電網(wǎng)停電監(jiān)測報警系統(tǒng)

【摘要】為滿足城市居民用電可靠性需求，提高電力搶修部門工作效率，低壓配電網(wǎng)停電監(jiān)測報警系統(tǒng)的研制具有重要意義。本文結(jié)合連云港市低壓配電網(wǎng)運行現(xiàn)狀，分析了引起低壓配電網(wǎng)故障的原因及存在的搶修問題；利用報警器及軟硬件系統(tǒng)設(shè)備，設(shè)計了一套低壓配電網(wǎng)停電監(jiān)測報警系統(tǒng)，經(jīng)運行試驗，效果良好，達到了預(yù)期要求。

【關(guān)鍵詞】低壓配電網(wǎng)；供電可靠性；電力搶修；監(jiān)測報警

城市低壓配電網(wǎng)線路較長，所接負荷性質(zhì)復(fù)雜，路徑雜亂，有時因外力破壞、用戶設(shè)備維護、容性負載影響或操作不當?shù)仍?，易引起各種短路或接地故障從而導(dǎo)致停電。而社會各單位和居民對供電可靠性的要求越來越高，傳統(tǒng)電力搶修方式的工作效率不容樂觀。從國內(nèi)外故障定位的研究現(xiàn)狀看，110kV及以上的高壓輸電線路的研究比較成熟[1-3]，而針對66kV及以下配電網(wǎng)的故障研究還處于起步階段[4-5]，尤其是目前許多地區(qū)低壓電網(wǎng)運行的時間較長，而且部分用戶用電不規(guī)范，在臺變安裝了剩余電流漏電保護器以后，“漏?！眲幼鞣浅ｎl繁，低壓停電時間增多，停電時間大部分是由于報修時間耽擱造成的，基本上占了總停電時間的75%，所以，通過縮短故障停電的報修時間可以大幅度縮短總停電時間。因此，研制一套低壓配電網(wǎng)故障停電的實時監(jiān)測報警系統(tǒng)具有十分重要的意義。

結(jié)合連云港市地區(qū)配電網(wǎng)運行現(xiàn)狀，利用國內(nèi)某新型停電報警器和中國移動提供的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，組合成一套低壓配電網(wǎng)停電監(jiān)測報警管理系統(tǒng)，依靠先進的科技手段幫助運行，檢修人員可迅速趕赴現(xiàn)場，排除故障，恢復(fù)正常供電，從而提高了搶修效率和供電可靠性。

1、系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)由若干個低壓線路上帶有GSM短信/GPRS功能的低壓停電報警器SI和搶修中心的通訊前置機及停電報警系統(tǒng)主機組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1.2系統(tǒng)工作原理

低壓停電報警器的停電檢測電路原理如圖2所示：

2、基于GIS平臺的故障定位系統(tǒng)軟件

定位系統(tǒng)軟件是監(jiān)控中心的核心組成部分，主要作用是搜集通訊前置機傳送的地址信息，對其進行糾錯、校正后，通過拓撲分析和計算找出故障位置及故障通路，最終顯示在GIS地理背景上。其關(guān)鍵技術(shù)有以下幾部分：

（1）動作信息的完整性

正常情況下，各停電報警器的動作信息到達通訊前置機的時間是不同步的，在一個采樣周期內(nèi)采集到的停電報警器動作信息很可能是不完整的。因此，系統(tǒng)假定：如果在若干個周期內(nèi)沒有新的停電報警器動作信息到達，則停電報警器動作信息已經(jīng)搜集完整。這樣，即使在系統(tǒng)發(fā)生多重故障時，也能夠保證停電報警器動作信息的完整性。

（2）故障通路和故障點的查找

故障通路和故障點的確定是故障定位系統(tǒng)軟件的核心。首先，輸入故障前網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)狀態(tài)和故障指示器的動作信息，調(diào)用拓撲分析程序，從網(wǎng)絡(luò)中提取各條饋線包含的支路，并按照寬度優(yōu)先法擴展支路的次序?qū)⑵浔４嬖谝粋€雙向鏈表中；接著，對每條饋線從線路末端開始查找出最后一個判斷為正確動作的故障指示器，對應(yīng)的支路即為故障點[6]。

（3）GIS支撐平臺

該定位系統(tǒng)是以地理信息系統(tǒng)GIS為圖形支撐平臺，可以單獨運行。系統(tǒng)的核心算法（如拓撲分析、故障查找、糾錯和補漏）是采用組件技術(shù)實現(xiàn)的。GIS平臺采用了ArcGIS中MapObjects組件。除了基本的GIS功能，如顯示、放大縮小和漫游等，本系統(tǒng)在GIS平臺上還可實現(xiàn)如下特有的功能：

①以不同的顏色顯示故障通路；

②不斷閃爍故障支路直至調(diào)度員清除；

③以不同的顏色顯示動作不正確的故障指示器以提醒調(diào)度員；

④保存、打印故障信息以便故障重演和分析。

（4）建立報警信息維護數(shù)據(jù)庫

報警器對應(yīng)的報警信息可以在“報警數(shù)據(jù)維護”中進行設(shè)置和修改，可以查看歷史報警記錄，方便對各供電間隔的停電次數(shù)和時間進行統(tǒng)計。

低壓停電報警監(jiān)測軟件還可以將定義好的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)到電力搶修人員的個人手機上，讓電力搶修人員迅速到位，及時處理停電故障。

3、現(xiàn)場安裝及試驗

我們將停電報警器在經(jīng)常出故障的連云港市某變電所上安裝并進行試驗，經(jīng)多次長時間的運行測試，低壓停電報警監(jiān)測主機均及時收到了停電信息。通過轉(zhuǎn)發(fā)功能，成功的將信息發(fā)送到了指定的三位電力搶修人員的手機上，實現(xiàn)了預(yù)期的目標。結(jié)合臺區(qū)巡視在不同時間和不同地點手動測試的結(jié)果，從安裝故障停電報警器前后報修時間比較可以看出，在100次停電測試中，低壓停電報警監(jiān)測軟件收到故障信息和轉(zhuǎn)發(fā)到手機的平均時間是45.3秒和36.8秒，成功接收率達到100%，停電報修時間相對于原來的幾小時縮短到兩分鐘以內(nèi)，較傳統(tǒng)電力搶修方式的效率提高了幾百倍。

4、結(jié)束語

根據(jù)低壓故障停電報警器的工作原理，此系統(tǒng)也可擴展到線路防盜、斷線報警等方面。如果對主機平臺軟件稍加修改，就可實現(xiàn)低壓配電線路的停電、斷線、防盜多狀態(tài)的監(jiān)測，供電部門可隨時掌握線路的運行情況。監(jiān)測供電區(qū)域發(fā)生事故時，報警器能夠自動發(fā)送信息給搶修中心的監(jiān)控主機，主機及時的轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)人員，盡可能的縮短了故障的報修時間，有效降低了故障停電時間。試驗表明，低壓配電網(wǎng)停電監(jiān)測報警系統(tǒng)可大幅提高供電可靠性，同時也提高了供電企業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，具有廣泛的應(yīng)用前景和社會經(jīng)濟價值。

參考文獻

[1]李沛，錢亞磊.國內(nèi)外高壓輸電線路故障定位方法的研究[J].煤礦機電，2012（2）：22-25.

[2]王東舉，周浩.高壓輸電線路故障定位綜述[J].電氣應(yīng)用，2007，26（4）：6-13.

[3]肖鵬，陳亮.高壓輸電線路故障定位技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（6）：146-147.

[4]何玉鵬.低壓電網(wǎng)電力參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2011（2）：49-52.

[5]熊俊鋒.低壓故障停電報警系統(tǒng)[J].價值工程，2013.52（10）：312-315.

[6]鄭更生，賀貴明，謝治平等.基于電網(wǎng)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)短路徑路由算法[J].武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版） ，2007，40（2）：121-124.

作者簡介

李寒兵（1987），男，江蘇徐州人，工程師，從事配電網(wǎng)調(diào)度、線路搶修及科技管理工作。

閆海濤，男，江蘇連云港人，工程師，從事配電網(wǎng)工程、運行、檢修管理工作。

宋海勇，男，江蘇連云港人，工程師，從事配電網(wǎng)運行檢修管理工作。