城市智能電網(wǎng)故障的在線監(jiān)控

摘 要城市電網(wǎng)支撐著整個城市的供電線路，是保證人們?nèi)粘Ｉ睢⒐ぷ饔秒姷闹匾Ｕ?，是工廠、企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營的保障。隨著科技的發(fā)展和社會的進步，現(xiàn)代城市供電系統(tǒng)愈加復(fù)雜，包括電力電纜種類日漸繁多，配電線路傳輸距離遠、支線多、接頭多等都會成為影響城市電網(wǎng)穩(wěn)定性的威脅因素。應(yīng)用城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控技術(shù)能夠有效解決電網(wǎng)問題，智能終端設(shè)備能夠?qū)崟r進行電網(wǎng)檢測、數(shù)據(jù)監(jiān)控、信息采集和故障診斷等功能，并及時進行故障預(yù)警，將故障產(chǎn)生的危害降到最低。本文通過對城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控技術(shù)研究的背景、目標(biāo)的概述，介紹了該技術(shù)主要的研究內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】城市智能電網(wǎng) 故障定位 在線監(jiān)控 實時監(jiān)控 故障預(yù)警

城市電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)保障著城市供電的穩(wěn)定性，然而，由于城市電網(wǎng)是一項復(fù)雜的大工程，在城市電網(wǎng)的運行過程中存在著太多的不確定因素，甚至氣候和天氣條件、設(shè)備的老化和一些難以預(yù)料和控制的自然環(huán)境因素都會導(dǎo)致城市電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障和引起故障擴大化，最終產(chǎn)生嚴重的后果。而城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控的出現(xiàn)無疑針對性的解決了這一問題，強調(diào)監(jiān)控的實時性，一旦出現(xiàn)問題及時預(yù)警，將電網(wǎng)故障控制在可控范圍內(nèi)。

1 城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控研究概述

城市電網(wǎng)一旦出現(xiàn)問題故障，不僅會給人們的日常生活帶來不方便，還會影響企業(yè)經(jīng)營和工業(yè)生產(chǎn)等，帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至?xí)斐砂踩鹿?。因此，強調(diào)城市電網(wǎng)的安全穩(wěn)定是城市電網(wǎng)工程的重點，大力發(fā)展城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控研究已經(jīng)成為工程的必要項目。對城市電網(wǎng)故障進行實時在線監(jiān)控就能第一時間發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)故障，及時處理并降低危害。通過在線監(jiān)控設(shè)備對城市電網(wǎng)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集傳輸并實時監(jiān)測，經(jīng)過GPRS等可行的通訊方式返回數(shù)據(jù)到主控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換和信息交流，綜合反饋數(shù)據(jù)進行電網(wǎng)線路故障警報，也可以使用短信提醒，方便迅速，最終目的實現(xiàn)城市電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、可靠、有序、正常運行。

2 城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控研究目標(biāo)

電網(wǎng)故障監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該是一項工程量大、綜合各個方面信息，使用多種技術(shù)，對整個電網(wǎng)實施實時的監(jiān)控和故障預(yù)警。這要求著數(shù)字調(diào)頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、單片機程序、傳感器數(shù)據(jù)采集、故障報警、GPRS技術(shù)、GIS信息整合處理等，也只有經(jīng)過科學(xué)的、合理的電網(wǎng)故障在線監(jiān)控控制，才能實現(xiàn)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的最終目標(biāo)。研究目標(biāo)也是研究的最終目的，也是研究的實際意義。通過電網(wǎng)智能故障在線監(jiān)控能夠保證人們、企業(yè)、工廠用電安全，將重大用電安全事故發(fā)生的概率降到最低。又能對電路負荷實時監(jiān)控，包括線路負荷電流、瞬時接地尖峰電流、線路對地電場，能夠有效減少過載、過流、過溫、異常放電等問題。這些問題的解決不僅能夠極大的降低經(jīng)濟和社會損失，更能快速發(fā)現(xiàn)故障、迅速定位故障、快速排出故障。

3 城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控研究內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)組成和原理

城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控系統(tǒng)主要包括主站系統(tǒng)和眾多的故障檢測點裝置，其中，主站系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，擔(dān)任著接收信息、處理信息、對比數(shù)據(jù)、判斷故障、及時預(yù)警等的重要任務(wù)。對整個城市電網(wǎng)進行分段設(shè)置故障檢測器，既保證覆蓋率，又要盡可能降低成本和復(fù)雜度，適合的故障檢測器密度能夠提高數(shù)據(jù)傳輸效率，提高主站的數(shù)據(jù)分析速度，從而及時的進行故障預(yù)警。在城市電網(wǎng)的關(guān)鍵部位和易故障部位設(shè)置故障檢測器，進行數(shù)據(jù)采集，并通過特定的通訊模式進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時共享，這也是在線監(jiān)控的基礎(chǔ)。故障檢測器需要具備低功率、低功耗、長時間使用的特點，需要通過高壓導(dǎo)線感應(yīng)取電。故障檢測器能夠?qū)崟r的檢測到故障和故障類型，進行故障判斷和故障預(yù)警，從而達到預(yù)防故障和將故障造成的影響降低到最小。

3.2 故障檢測

城市電網(wǎng)故障主要可以分為短路故障和接地故障兩類。短路故障可以通過數(shù)字故障指示器，即故障檢測裝置進行故障的判定，包括電流突變法和過流速斷定值法。針對不同類型的故障，使用不同判據(jù)方法，如表1所示。

3.3 系統(tǒng)軟件

軟件系統(tǒng)是采用的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition），以計算機和互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合電子自動化監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA應(yīng)用范圍非常廣泛，包括電力、石油、冶金和化工等大型自動控制領(lǐng)域。軟件系統(tǒng)應(yīng)該能夠適應(yīng)硬件系統(tǒng)，并將功能最大化實現(xiàn)，同時兼顧穩(wěn)定性和高效性。系統(tǒng)軟件應(yīng)該具備相應(yīng)的功能，主要包括過程報警、歷史存儲、數(shù)據(jù)采集分析處理、故障信息在線監(jiān)測和故障定位、短信通知、權(quán)限管理和運行狀況Web瀏覽等功能。

其中，過程報警是最為基礎(chǔ)的功能之一。在對電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控的同時，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)值變化范圍、變化速度等異常就需要進行系統(tǒng)報警，提示工作人員進行及時維修和保養(yǎng)。報警需要綜合各方數(shù)據(jù)，并加以數(shù)據(jù)分析、計算得出能夠有效代表系統(tǒng)運行的特征數(shù)據(jù)，比如極限值、變化率、變化偏差等，一旦這些使用值出現(xiàn)異常狀況，就需要進行報警通知工作人員。軟件系統(tǒng)還需要實現(xiàn)歷史存儲，以實現(xiàn)對電網(wǎng)的長期監(jiān)控和對比分析等。

4 小結(jié)

城市電網(wǎng)的重要性不言而喻，關(guān)系著居民的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)經(jīng)營，城市電網(wǎng)故障就會造成非常嚴重的后果，不僅人們生活不便，企業(yè)工廠遭受經(jīng)濟損失，更會出現(xiàn)安全事故。城市智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控研究能夠從根本上解決電網(wǎng)系統(tǒng)不確定因素造成的運行故障，實現(xiàn)故障報警和故障定位，及時、迅速、高效處理故障事故，將故障危害降至最低，實現(xiàn)電網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展和智能電網(wǎng)故障在線監(jiān)控技術(shù)的深入、廣泛應(yīng)用。

參考文獻

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作者簡介

李波（1979-），男，河南省濟源市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)國網(wǎng)濟源供電公司工程師，從事電網(wǎng)監(jiān)控專業(yè)。

作者單位

國網(wǎng)濟源供電公司 河南省濟源市 454650