一種臺(tái)區(qū)漏電保護(hù)斷路器的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案

王紹槐，李劍鳴，顏辰凡

（國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000）

0 引 言

因臺(tái)區(qū)漏電保護(hù)斷路器頻繁跳閘引起的意外停電長期困擾著配網(wǎng)運(yùn)維人員，而間歇性接地故障是其首要原因［1-2］。目前，在全國大部分地區(qū)，只能通過人工報(bào)修獲取跳閘信息，到現(xiàn)場執(zhí)行合閘。這種運(yùn)維方式被動(dòng)、低效，存在停電時(shí)間長、用戶體驗(yàn)差、運(yùn)維成本高等問題，嚴(yán)重影響供電可靠性和供電服務(wù)質(zhì)量。

部分資金充裕的省市，通過更換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的漏電保護(hù)斷路器，建設(shè)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對漏電保護(hù)斷路器的遠(yuǎn)程監(jiān)控［3］，但這種方式成本高，難于在短期內(nèi)全面推廣。

針對上述不足，本文基于用電信息采集系統(tǒng)創(chuàng)建了一種“集中器-單相智能電表-漏電保護(hù)斷路器”的組合運(yùn)行方式，完成對漏電保護(hù)斷路器狀態(tài)變位的實(shí)時(shí)監(jiān)測和遠(yuǎn)程合閘。

1 漏電保護(hù)斷路器合閘方式

依據(jù)組成結(jié)構(gòu)的不同，漏電保護(hù)斷路器可分為分體式與集成式兩大類，合閘方式也不一樣。

1.1 分體式漏電保護(hù)斷路器

分體式漏電保護(hù)斷路器的典型結(jié)構(gòu)如圖1（左圖）所示，主要由三部分構(gòu)成：交流接觸器、互感器、漏電繼電器。互感器檢測到漏電電流時(shí)，觸發(fā)漏電繼電器動(dòng)作，切除交流接觸器供電，交流接觸器分閘，漏電繼電器閉鎖后，需通過手動(dòng)切斷漏電繼電器進(jìn)線電源再通電方可解除閉鎖狀態(tài)，完成交流接觸器的合閘。

分體式漏電保護(hù)斷路器由交流接觸器的輔助節(jié)點(diǎn)對外提供開關(guān)位置信號(hào)，無通信接口，現(xiàn)網(wǎng)存量較大。

1.2 集成式漏電保護(hù)斷路器

集成式漏電保護(hù)斷路器將互感器、斷路器及漏電繼電器一體化封裝于同一物理結(jié)構(gòu)中。對外提供位置信號(hào)輔助觸點(diǎn)、分合閘控制觸點(diǎn)、通信接口，如圖1（右圖）所示。

集成式漏電保護(hù)斷路器的工作過程與分體式類似，但其控制方式有兩種：

（1）通過通信接口（如RS485接口）接收控制命令，完成合閘；

（2）向合閘觸點(diǎn)發(fā)出一個(gè)雙跳沿脈沖信號(hào)，直接觸發(fā)繼電器動(dòng)作，完成合閘。

圖1 分體式與集成式漏電保護(hù)斷路器典型結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Typical structure diagram of ST and integrated earth leakage circuit breaker

2 單相智能表的控制方式

單相智能表端子接線如圖2所示［4］。

圖2 單相智能電能表接線端子Fig.2 Terminal of single-phase smart meter

控制方式分為直通式和觸點(diǎn)式兩種，直通式通過內(nèi)置繼電器直接通斷出線的相線與零線，觸點(diǎn)控制方式由5、6端子輸出無源通斷狀態(tài)。

3 集中器輸入輸出接口

集中器位于變壓器的低壓側(cè)，與漏電保護(hù)斷路器處于同一位置，集中器輔助接線端子如圖3所示［5］。

集中器有4路遙信，其本身無控制輸出觸點(diǎn)，采集主站對居民戶表的控制命令是通過集中器由載波通道（或485有線）轉(zhuǎn)發(fā)到居民戶表，由居民戶表執(zhí)行跳合閘。

4 漏電保護(hù)斷路器的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案

4.1 控制方案設(shè)計(jì)

由于集中器本身無控制輸出觸點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)對臺(tái)區(qū)漏電保護(hù)斷路器的控制只有兩種方案。

（1）利用集中器的485接口控制漏電保護(hù)斷路器合閘，但這種方式只能控制帶485通信口的一體化漏電保護(hù)斷路器，無法控制分體式漏電保護(hù)斷路器，且需要解析不同廠家漏電保護(hù)斷路器的通信協(xié)議，對采集系統(tǒng)主站與集中器軟件完善的工作量大［6-10］。

（2）增加其它設(shè)備，通過電氣觸點(diǎn)控制，簡單可靠的辦法就是為每臺(tái)漏電保護(hù)斷路器配置一塊單相智能電表，利用采集系統(tǒng)控制單相智能表，再由單相智能表控制漏電保護(hù)斷路器合閘。

本文采用方案2，對于分體式漏電保護(hù)斷路器，選擇直通式的單相智能表，電表的電源出線（2、4端子）與漏電保護(hù)繼電器單元的電源端子連接，主站對電表進(jìn)行拉閘再合閘，漏電保護(hù)繼電器電源斷開后再合上，相當(dāng)于人工現(xiàn)場斷電和合閘，閉鎖解除，自行合閘，從而實(shí)現(xiàn)了對分體式漏電保護(hù)斷路器的遠(yuǎn)程合閘。其方案原理圖如圖4所示。

圖4 分體式漏電保護(hù)器遠(yuǎn)程控制方案原理圖Fig.4 Control method schematic diagram of spilt type earth leakage circuit breaker

對于集成式漏電保護(hù)斷路器，選擇觸點(diǎn)式智能電能表，電表的控制輸出觸點(diǎn)（5、6）接入漏電保護(hù)斷路器的合閘觸點(diǎn)，主站對電表進(jìn)行拉閘操作時(shí)，觸點(diǎn)斷開，再對電表進(jìn)行合閘操作時(shí)，觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于向漏電保護(hù)斷路器的合閘觸點(diǎn)提供了一個(gè)雙跳沿脈沖信號(hào)，漏電保護(hù)斷路器自行合閘。其方案原理圖如圖5所示。

對于兩種漏電保護(hù)斷路器的遠(yuǎn)程合閘，主站側(cè)操作是一致的：都是對相應(yīng)的單相智能電表先執(zhí)行一次拉閘，再執(zhí)行一次合閘。

圖5 集成式漏電保護(hù)器遠(yuǎn)程控制方案原理圖Fig.5 Control method schematic diagram of integrated earth leakage circuit breaker

4.2 狀態(tài)監(jiān)測

將集中器的遙信端口與漏電保護(hù)器的輔助觸點(diǎn)常開（或常閉）連接（如圖4～圖5所示）。由于集中器具有遙信變位信息主動(dòng)上報(bào)功能，當(dāng)漏電保護(hù)斷路器動(dòng)作時(shí)，輔助觸點(diǎn)變化，遙信發(fā)生變位，集中器產(chǎn)生變位信息，把當(dāng)時(shí)遙信狀態(tài)（開或閉）主動(dòng)上報(bào)到采集主站，實(shí)現(xiàn)對漏電保護(hù)器開閉狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。

4.3 方案特點(diǎn)

基于采集系統(tǒng)的漏電保護(hù)斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)控方案具有如下特點(diǎn)：

（1）無需更換現(xiàn)場的漏電保護(hù)斷路器，無需構(gòu)建新的系統(tǒng)，保護(hù)了原有投資；

（2）創(chuàng)造性地引入了“集中器-電能表-漏電保護(hù)斷路器”的組合運(yùn)行方式，只需根據(jù)漏電保護(hù)斷路器的數(shù)量安裝電能表，敷設(shè)遙信線、控制線，施工簡單；

（3）無需對采集系統(tǒng)的硬件、軟件進(jìn)行升級(jí)，僅使用了單相表的遠(yuǎn)程停送電功能，該功能經(jīng)過多年應(yīng)用，成熟可靠。

5 現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)國網(wǎng)湖南省電力公司運(yùn)檢部批準(zhǔn)，基于采集系統(tǒng)的漏電保護(hù)斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)控方案于2015年12月起率先在株洲供電分公司郊區(qū)的200多個(gè)臺(tái)區(qū)開展試點(diǎn)運(yùn)行。試運(yùn)行期間，監(jiān)測到跳閘事件300多次（圖6為采集主站接收到的遙信變位事件），遠(yuǎn)程合閘200多次（圖7為遠(yuǎn)程合閘操作界面）。

圖6 漏電保護(hù)斷路器跳閘后在終端形成變位事件Fig.6 Status-change events in concentrators after earth leakage circuit breaker trips

圖7 采集系統(tǒng)主站系統(tǒng)漏電保護(hù)斷路器合閘操作Fig.7 Remote closing operation for earth leakage circuit breaker in host station system

6 結(jié)束語

依托用電信息采集系統(tǒng)，創(chuàng)建的“集中器-單相智能電表-漏電保護(hù)斷路器”的組合運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)了對漏電保護(hù)斷路器狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，對非永久性接地故障，能進(jìn)行可靠的遠(yuǎn)程合閘，成本低、穩(wěn)定可靠、易于推廣。