鐵路10KV電力線路故障在線監(jiān)測技術(shù)研究

毛虎恩

【摘 要】鐵路10KV電力線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)是鐵路電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高供電質(zhì)量的必然要求。綜述了鐵路10KV電力線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本架構(gòu)和管理平臺(tái)軟件的具體功能，探討了10KV電力線路在線監(jiān)測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化問題，使在線監(jiān)測產(chǎn)品具有開放性、可擴(kuò)展性和互換性。在線監(jiān)測技術(shù)在10KV電力線路中的推廣應(yīng)用，為鐵路10KV電力線路從傳統(tǒng)的以人巡檢為主進(jìn)入到以狀態(tài)檢修為核心的運(yùn)行維護(hù)方式，為鐵路10KV電力線路的數(shù)字化、智能化管理提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】輸電線路 在線監(jiān)測 標(biāo)準(zhǔn)化 監(jiān)測系統(tǒng)

10KV電力線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)和推廣應(yīng)用是鐵路電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高供電質(zhì)量的必然要求。鐵路10KV電力線路以架空線路、電纜相結(jié)合的復(fù)雜線路，在遇到電力故障時(shí)，無法第一時(shí)間判斷故障點(diǎn)，只能通過區(qū)間隔離開關(guān)進(jìn)行分段試送，來判斷故障區(qū)間，確定故障區(qū)間后，再進(jìn)行步行巡視，查找故障點(diǎn)，極大浪費(fèi)搶修時(shí)間。因此，有必要在輸電線路上安裝相應(yīng)的傳感設(shè)備，通過在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路設(shè)備危害的及時(shí)感應(yīng)，判斷線路設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)危急狀況進(jìn)行及時(shí)預(yù)警。

1輸電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成分布式結(jié)構(gòu)，由線路信號(hào)采集系統(tǒng)（即故障指示器）、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)–遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（remote terminal unit，RTU）和監(jiān)控中心控制系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)組成。首先，線路信號(hào)采集系統(tǒng)正確判斷輸電線路短路、接地等故障是該系統(tǒng)的核心內(nèi)容，采用了以數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，DSP）技術(shù)為核心的數(shù)字式故障指示器。該指示器采用精簡小波算法對(duì)線路的暫態(tài)分量進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以此為判據(jù)對(duì)輸電線路的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測。在保證分析可靠性的前提下，盡力選擇濾波器系數(shù)比較短的、容易計(jì)算的母小波函數(shù)，其中 4系數(shù) Daubechies 小波（h（0）=11/32， h（1）=19/32，h（2）= 5/32， h（3）=？3/32），對(duì)于給定的支撐集長度具有最高的消失矩，這對(duì)數(shù)據(jù)處理非常有利。檢測到故障后，通過嵌入在指示器內(nèi)部的射頻收發(fā)模塊將故障信息發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)–RTU。其次，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)–遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要接收故障指示器發(fā)出的射頻故障信息，它由核心器件 ARM（advanced RISC machine）和濾波器件、射頻模塊等外圍器件組成。系統(tǒng)接收到故障信息后對(duì)信息進(jìn)行分割和重新打包處理，將故障點(diǎn)位置、類型及時(shí)間等信息通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)發(fā)回監(jiān)控中心，該環(huán)節(jié)采用 ARM 核心處理器，保證了數(shù)據(jù)處理效率和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。最后， 監(jiān)控中心控制系統(tǒng)監(jiān)控中心設(shè)置 1 臺(tái) GPRS 終端，負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)程RTU 通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)發(fā)回的信息并將其轉(zhuǎn)發(fā)給主控計(jì)算機(jī)。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，同時(shí)以短消息方式將該信息發(fā)送到相關(guān)人員手機(jī)上，使其能夠迅速準(zhǔn)確地趕赴故障現(xiàn)場進(jìn)行處理。

2在線監(jiān)測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要采用的是太陽能供電的方式，假設(shè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)處于無日照的情況下，能夠持續(xù)工作一個(gè)月的時(shí)間。遠(yuǎn)程終端在硬件電路設(shè)計(jì)、軟件數(shù)據(jù)濾波處理方面都要重視抗電磁干擾能力的提升，通過屏蔽金屬外殼、防水設(shè)計(jì)等提升該方面的能力。改系統(tǒng)比傳統(tǒng)的故障指示器更加靈敏，能夠?qū)?dòng)作信息發(fā)送到監(jiān)控中心，降低巡線的工作強(qiáng)度與工作量。

此外，還能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，便于對(duì)系統(tǒng)自身進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。

從發(fā)展趨勢看，應(yīng)當(dāng)盡早制定一個(gè)統(tǒng)一的行業(yè)性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)通信規(guī)約，建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，使各個(gè)廠商之間的產(chǎn)品具有開放性、可擴(kuò)展性和互換性。這樣既可讓用戶從不同特色廠家優(yōu)化合監(jiān)測系統(tǒng)的各個(gè)單元，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，又可減少廠家的維護(hù)隊(duì)伍，同時(shí)用戶也可及時(shí)進(jìn)行搶修，促進(jìn)狀態(tài)檢修和數(shù)字化電網(wǎng)的建設(shè)。因此，應(yīng)盡快制訂適用于各種電壓等級(jí)的交流、直流架空送電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠在今后的在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用過程中實(shí)施，規(guī)范在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、功能和性能要求、系統(tǒng)設(shè)備的檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則、系統(tǒng)設(shè)備的包裝儲(chǔ)運(yùn)要求、系統(tǒng)安裝調(diào)試、系統(tǒng)驗(yàn)收及運(yùn)行維護(hù)要求等，保證架空輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為輸電線路的安全運(yùn)行及維護(hù)提供有效的支持。

3結(jié)語

在線監(jiān)測技術(shù)在鐵路10KV電力線路中推廣應(yīng)用，建設(shè)一體化的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測信息平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)鐵路10KV電力線路的長期實(shí)時(shí)監(jiān)測，提高電力線路的運(yùn)行管理水平。監(jiān)測系統(tǒng)所積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)于分析事故原因，改進(jìn)線路設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。電力線路監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用也為電力線路從傳統(tǒng)的以手工巡檢為主進(jìn)入到以狀態(tài)檢修為核心的運(yùn)行維護(hù)方式，為電力線路的數(shù)字化、智能化管理提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳蘊(yùn)迪，鮑小慧.電纜線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013，29：104-105.

[2]代順坤，蘭翀，王珂，丁鵬，孔德武.XLPE高壓電纜短路故障電流在線監(jiān)測裝置設(shè)計(jì)[J].廣西電力，2013，06：18-20.

[3]呂德勝.高壓架空-電纜線路故障在線測距技術(shù)方案[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008，19：78+85.

[4]王秋瑾.架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].電力信息化，2009，11：59-62.