配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

唐海國，張姿姿，冷華，朱吉然，龔漢陽

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.華北電力大學(xué)(保定)，河北保定071003)

配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

唐海國1，張姿姿2，冷華1，朱吉然1，龔漢陽1

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.華北電力大學(xué)(保定)，河北保定071003)

本文設(shè)計(jì)了符合實(shí)際需求的配電網(wǎng)故障指示器自動檢測系統(tǒng)，主要由主機(jī)、升壓升流裝置和故障指示器檢定臺3部分組成。其中，主機(jī)能同時(shí)和程控升壓升流裝置、檢測平臺進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互以實(shí)現(xiàn)自動閉環(huán)測試，整個(gè)系統(tǒng)完成對指示器的全自動檢測。系統(tǒng)操作流程簡潔明了，具有友好的人機(jī)交互界，且適用于其他設(shè)備的檢測平臺設(shè)計(jì)。

故障指示器；自動檢測；配電自動化；故障模擬

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，對電網(wǎng)供電可靠性及配電網(wǎng)管等方面提出更高的要求。但是，長期以來配電網(wǎng)規(guī)模大、基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)有配電網(wǎng)管理主要依靠人力去維護(hù)線路和查找故障，并且配電網(wǎng)線路分支較多，運(yùn)行方式復(fù)雜，線路的管理維護(hù)工作量很大，查詢故障費(fèi)時(shí)費(fèi)力，供電可靠性較低。配電線路故障指示器能夠彌補(bǔ)供電企業(yè)配電線路故障定位能力和智能化水平的不足，為準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)和快速恢復(fù)供電提供有力保障，顯著提高供電可靠性，提升現(xiàn)場運(yùn)維人員的工作效率〔1－3〕。

事實(shí)上由于配電線路故障指示器發(fā)展較早、準(zhǔn)入門檻低，設(shè)備質(zhì)量參差不齊，現(xiàn)場已安裝的故障指示器存在許多不足，主要是故障誤報(bào)和漏報(bào)的問題，降低了巡線工作的效率，也造成大量直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失〔4－5〕。因此，配電線路故障指示器只有經(jīng)過嚴(yán)格檢定，確保設(shè)備質(zhì)量，才能發(fā)揮其在故障定位、提高供電可靠性和配電網(wǎng)智能化水平方面的作用。已知的國內(nèi)外文獻(xiàn)中，雖有涉及故障指示器檢測的一線技術(shù)研究，但鮮有專家提出具體的研究方案，并且已有的研究方案中不涉及批量、多方面、全自動化檢測等功能〔6－8〕。

針對以上問題，文中設(shè)計(jì)了一種配電網(wǎng)故障指示器自動檢測系統(tǒng)，立足于批量化、多功能的全自動檢測，模擬線路電壓、電流輸入，進(jìn)行線路負(fù)荷電流采集、短路/接地故障告警及復(fù)位以及故障防誤動功能試驗(yàn)，閉環(huán)分析測試結(jié)果，自動出具檢測報(bào)告。

1 自動檢測平臺的總體思路架構(gòu)

文中所設(shè)計(jì)的故障指示器自動檢測系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示，主要由主機(jī)、程控升壓升流裝置和故障指示器檢定臺體3部分組成。主機(jī)采用工控機(jī)作為硬件平臺，研發(fā)并部署配電網(wǎng)故障指示器檢定軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互以及控制檢定平臺功率放大電路將三相交流電壓和電流分別送入寬頻升壓器和電流線圈，模擬配電線路短路及接地故障狀態(tài)；程控升流裝置接收主機(jī)軟件系統(tǒng)的指令，產(chǎn)生0～1 000 A的可調(diào)的交流電源，程控升壓裝置接收主機(jī)指令，可實(shí)現(xiàn)0～10 kV電壓可調(diào)；故障指示器檢定臺體由試驗(yàn)臺和試驗(yàn)電纜組成，試驗(yàn)電纜懸掛故障指示器的采集單元。

圖1 配電線路故障指示器自動檢測平臺結(jié)構(gòu)圖

2 自動檢測平臺的組成元件及功能

主機(jī)采用高速DSP、DDS波形合成、CPLD、大功率的數(shù)字功放等技術(shù)?？刂栖浖矫妫譃閮纱蠊δ苣K:功率源控制程序和自動檢測程序。其中，功率源控制程序包括全電子三相程控電流源、電壓源控制程序，控制電流、電壓源的上位機(jī)軟件(含接口參數(shù)配置)；自動檢測程序包括故障指示器自動檢測、自動報(bào)告生產(chǎn)系統(tǒng)功能模塊。

程控升壓升流裝置包括寬頻電壓源和大功率程控電流源，接收主控機(jī)的控制指令，將0～1 000 A電流和0～10 kV電壓同時(shí)作用在檢測臺體電纜線路上，配電線路故障指示器直接檢測線路的過流信號和電場信號，進(jìn)行線路的短路、接地故障判斷。本測試系統(tǒng)中，主機(jī)同時(shí)和升壓升流裝置、檢測平臺進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)了自動閉環(huán)測試，如圖2所示。

圖2 自動監(jiān)測閉環(huán)回路示意圖

3 自動檢測平臺的實(shí)驗(yàn)流程

根據(jù)Q/GDW436《配電線路故障指示器技術(shù)規(guī)范》，對故障指示器進(jìn)行采集線路電流功能試驗(yàn)、短路故障告警及復(fù)位功能試驗(yàn)、接地故障告警及復(fù)位功能試驗(yàn)、全自動參數(shù)設(shè)置及校驗(yàn)、短路故障防誤動功能試驗(yàn)等帶電檢測試驗(yàn)。

故障指示器自動檢測系統(tǒng)流程圖如圖3所示，檢測流程可分為4部分:

圖3 配電線路故障指示器自動檢測流程

1)設(shè)置要進(jìn)行檢測試驗(yàn)的通訊參數(shù)，主要是設(shè)置工控機(jī)與被控設(shè)備以及與指示器通訊的相關(guān)參數(shù)，即微功率無線模塊串口參數(shù)、恒流源控制串口參數(shù)以及電壓源(耐壓儀)串口參數(shù)；

2)進(jìn)行生產(chǎn)自動化檢測試驗(yàn)，依次分為批次管理、指示器掛裝、故障判斷、校表或出廠設(shè)置；

3)進(jìn)行自動化試驗(yàn)平臺檢測，依次進(jìn)行指示器信息管理、故障模擬或防誤動試驗(yàn)、電流精度試驗(yàn)；

4)自動生成報(bào)告，內(nèi)容包括:批次編號、訂單編號、試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)結(jié)果等。

配電線路故障指示器批量化檢測時(shí)，需先進(jìn)行指示器信息管理，主要包括創(chuàng)建批次、添加故障指示器基礎(chǔ)臺賬信息等，本部分主要是為信息的管理，為下一步故障指示器的檢測做準(zhǔn)備。設(shè)備的臺賬信息維護(hù)完成之后，按要求進(jìn)行設(shè)備的掛裝，進(jìn)入檢測環(huán)節(jié)。故障指示器批量化功能檢測流程如圖4所示，界面顯示批次信息以及批次下的全部指示器，軟件下發(fā)檢測電流波形，一項(xiàng)檢測完成后，檢測項(xiàng)目自動切換下一項(xiàng)，不合格的指示器地址將被自動寫入到指示器“待返廠數(shù)據(jù)庫”。故障正確判斷項(xiàng)目檢測，指示器正確翻牌為合格；防誤動試驗(yàn)項(xiàng)目檢測，指示器不翻牌為不合格，系統(tǒng)自動生成Excel報(bào)表。

圖4 故障檢測試驗(yàn)流程圖

4 自動檢測平臺的技術(shù)特點(diǎn)

文中所設(shè)計(jì)的故障指示器自動檢測系統(tǒng)具備對架空型、電纜型配電線路故障指示器同時(shí)進(jìn)行批量化檢測的功能，檢測項(xiàng)目包括采集線路電流功能試驗(yàn)、短路故障告警及復(fù)位功能試驗(yàn)、接地故障告警及復(fù)位功能試驗(yàn)、全自動參數(shù)設(shè)置及校驗(yàn)、短路故障防誤動功能試驗(yàn)等多項(xiàng)功能。具有使用簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便、采集精度高、可靠性高、存儲容量大、開放性好、性價(jià)比高的特點(diǎn)。檢測平臺主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 配電線路故障指示器自動檢定平臺技術(shù)參數(shù)

5 結(jié)束語

文中設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)已在湖南配電網(wǎng)智能化建設(shè)應(yīng)用中的得到廣泛應(yīng)用，是配電線路故障指示器入網(wǎng)檢測、到貨全檢和現(xiàn)場調(diào)試的主要裝備，確?，F(xiàn)場設(shè)備的投運(yùn)質(zhì)量。運(yùn)用研制的故障指示器批量檢測系統(tǒng)，可以批量化的檢測故障指示器類設(shè)備的主要功能和基本性能，提高了測試、運(yùn)維和管理的專業(yè)化水平，節(jié)省寶貴的人力、物力和財(cái)力，有效保證了投運(yùn)設(shè)備的可靠性，進(jìn)而提高配電網(wǎng)故障定位的準(zhǔn)確性，縮短停電時(shí)間，提升供電企業(yè)的服務(wù)水平。

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Automatic detection system design of the fault indicator for distribution circuits

TANG Haiguo1，ZHANG Zizi2，LENG Hua1，ZHU Jiran1，GONG Hanyang1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China；2.North China Electric Power University(Baoding)，Baoding 071003，China)

In this paper，automatic detection system is designed to meet the actual demand of power distribution network fault indicator.It is mainly composed of three parts like the host，the booster liters of flow unit，and the fault indicator verification platform.The host can simultaneously communicate with the booster liters and the detection platform in order to realize the automatic closed loop test，which realizes the automatic detection.Meanwhile，the system operation process is simple and clear with friendly human-computer interaction，and it is suitable for the test platform design of other equipment.

fault indicator；automatic detection；distribution automation；fault simulation

TM726

B

1008-0198(2016)05-0031-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.007

2016-03-28 改回日期:2016-07-22