新能源電站集電線路故障檢測方法

李洪軍 毛?，| 林權(quán) 王日成

摘要

本文以新能源電站集電線路為對象，為了能夠?qū)崿F(xiàn)在此方面的在線檢測及故障實(shí)時報(bào)警，專門設(shè)計(jì)了可以把集電線路數(shù)據(jù)實(shí)時向監(jiān)控主機(jī)傳輸?shù)南到y(tǒng)。制定了更加完備、系統(tǒng)化的操作方案，即把接收模塊（SRD）、短距離中頻發(fā)射與GPRS通訊以一種合理方式整合在一起;還對系統(tǒng)的基本工作原理及軟硬件的構(gòu)成進(jìn)行了全面描述。由現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果得知，此系統(tǒng)效果較好，且可靠、穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】雙向通訊 GPRS 監(jiān)控主機(jī)

1 總體方案分析

1.1 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的基本設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對無線數(shù)據(jù)傳輸模塊來講，其能夠依據(jù)事先設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，與數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時通信，還可以與具體應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行通信，此外，還負(fù)責(zé)根據(jù)實(shí)際情況及相關(guān)需要，利用或借助當(dāng)前的各種公用移動網(wǎng)絡(luò)，把各種數(shù)據(jù)借助于專門的發(fā)射交換系統(tǒng)，實(shí)時性或有針對性、計(jì)劃性與選擇性的向服務(wù)器不斷發(fā)送。而在對無線數(shù)據(jù)終端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)時，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣與好壞，直接影響甚至決定著其通用性與性能，同時還是對整個系統(tǒng)傳輸質(zhì)量進(jìn)行考核的重要指標(biāo)，除此之外，還是對其操作性能及傳輸能力展開相應(yīng)評估與考核指標(biāo)內(nèi)容。

1.1.1 硬件設(shè)計(jì)

對于無線數(shù)據(jù)相應(yīng)傳輸模塊來考量，從根本上來講，其囊括如下方面：

（1）短距離中頻發(fā)射與接收模塊（SRD），

（2）基于GPRS的數(shù)據(jù)發(fā)射模塊。

而對于各個組所對應(yīng)設(shè)置的故障檢測器來分析，從基礎(chǔ)層面來考究，主要涉及到3個檢測器，并且其依次被安裝于不同的線路上（A、B、C三相），因需做到絕緣，因此，在三相間的連接上，不可用電纜，而對于距離相對較短的接收模塊，或者是中頻發(fā)射來分析，其典型作用即為推動各個相之間在通信方面的彼此互通。而對于比較常見的中頻模塊來考量，或者是與之配套的接收模塊來講，其所選用的頻率位于300M～900MHz區(qū)間內(nèi)，而在具體的發(fā)射距離上，能夠達(dá)到100m。本項(xiàng)目由于將產(chǎn)品的基本功耗等問題考慮在內(nèi)，最終選擇的發(fā)射頻率為432Mhz，而在具體的發(fā)射距離上，則控制在<10米，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，自由的選擇與使用，不需要再向無線電管理委員會提出申請與批準(zhǔn)。

針對發(fā)射距離而言，之所以將其控制在<10米，主要目的有兩方面：

（1）為了能夠最大程度降低功耗，

（2）避免對周圍其它射頻設(shè)備的運(yùn)行造成干擾。

而針對GPRS數(shù)據(jù)傳輸模而言，其主要職責(zé)就是借助于GPRS網(wǎng)絡(luò)，將故障信號有選擇性的傳送至位于監(jiān)控中心的通信交換機(jī)中。

1.1.2 軟件設(shè)計(jì)

由于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊在具體的硬件上囊括有2大部分，因此，其在軟件方面，也會有與之相對應(yīng)的2種協(xié)議。針對SRD模塊來講，其所選用的是CRC校驗(yàn)協(xié)議，并且以數(shù)據(jù)包的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)射;針對各個數(shù)據(jù)包而言，其主要由包尾、有效數(shù)據(jù)、同步碼、包頭、CRC校驗(yàn)碼及地址碼等構(gòu)成。對于發(fā)射模塊來考量，其能夠?qū)ν粩?shù)據(jù)包同時且多次發(fā)射，因而可以保證接收模塊準(zhǔn)確、實(shí)時接收到各種有效數(shù)據(jù)。針對發(fā)射的數(shù)據(jù)速率來講，其始終維持在2.4kHz。而針對GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊來分析，其所選用的則為雙頻模式，而且對GSMphase2/2+也能夠兼容。而在具體的數(shù)據(jù)方式上，則為比較新穎的透明模式，在具體的傳輸速率上，一般維持在300bps～38400bps區(qū)間內(nèi)，并且對國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議V21，V22，V23，V.22bis均支持。

1.2 通信交換機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

對于通信交換機(jī)來講，其由許多部分組成，比如接口部分、數(shù)據(jù)處理部分、無線射頻部分及通信控制部分等，借助于各種既定的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，接收由公用移動通信網(wǎng)絡(luò)所發(fā)射過來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪€原，使其成為串行數(shù)據(jù)，借助于串口，實(shí)時或者有針對性的向上位機(jī)進(jìn)行傳送。此外，針對通信交換機(jī)來講，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況及需要，借助于當(dāng)前現(xiàn)有的聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)與移動網(wǎng)絡(luò)，選擇滿足或適應(yīng)900M/1800M的基本移動網(wǎng)頻段，最大程度滿足聯(lián)通與移動在入網(wǎng)方面的具體要求，并滿足其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);還需指出的是，由于選用的是進(jìn)口模塊，因而能夠?yàn)樵O(shè)備的質(zhì)量及總體性能提供切實(shí)保障。針對上位機(jī)與通信交換機(jī)而言，其選用串口RS232實(shí)現(xiàn)連接，在設(shè)置通信速率上，可以設(shè)定在1.2kbps～9.6kbps區(qū)間內(nèi)。

而對于模塊供電而言，則選用的是外置的交流220V電源，而在其內(nèi)部，則設(shè)置有兩部分，其一為穩(wěn)壓電路，其二是電壓變換，因而對于各種供電方式均適用。

1.3 系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w安全對策

針對SRD模塊來講，其無論是在發(fā)射頻率上，還是在速率上，均可以改變，所以，在其外部，較難進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收。另外，針對此模塊而言，其所選用的是自行制定的包格式，在包內(nèi)所充斥的各種有效數(shù)據(jù)，均已進(jìn)行過加密處理，即便出現(xiàn)意外情況，接收到了數(shù)據(jù)，但是也較難將數(shù)據(jù)內(nèi)容解析出來。

2 系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

針對此系統(tǒng)而言，其主要包含如下特點(diǎn)：

（1）所選用的是當(dāng)前比較新型的故障檢測方法，在對故障進(jìn)行檢測時，有著比較高的準(zhǔn)確率。

（2）在集電線路上所安裝的故障檢測器，不需要進(jìn)行維護(hù)，在具體的使用壽命上，能夠達(dá)到8年。

（3）針對主站軟件而言，其所選用的是圖像直接顯示集電線路運(yùn)行情況，因此，可以更加的清晰、準(zhǔn)確與明了，當(dāng)集電線路發(fā)生故障時，可以選用聲音報(bào)警。

（4）能夠?qū)⑦B續(xù)發(fā)生的故障記錄下來，并指示出來。

（5）主站軟件有著比較強(qiáng)大的功能，而且還具有較多的管理功能，還可根據(jù)實(shí)際情況及需要，持續(xù)更新與升級。

（6）監(jiān)測中心可以借助計(jì)算機(jī)，將相關(guān)數(shù)據(jù)顯示出來，并且還能將具體信息發(fā)送至維護(hù)人員手機(jī)客戶端上，使維護(hù)人員在最短時間內(nèi)獲得與集電線路故障相關(guān)的各種信息。

3 檢測方法分析

3.1 架空線路

針對短路故障進(jìn)行檢測：

（1）針對集電線路當(dāng)中的電流來講，如果其突然增大，并且超過400A，此外，此值相比于集電線路的速斷保護(hù)值，明顯偏大。

（2）如果處于大電流狀態(tài)，那么其持續(xù)時間小于或等于3秒;

（3）持續(xù)3秒后，在集電線路中將不會存在電流。

針對接地故障進(jìn)行檢測：

（1）在整個集電線路當(dāng)中，存在突然增大的電容電流，對于其幅值而言，超過20A;而對于電容電流的方向來講，自集電線路的故障點(diǎn)向變壓器的母線流動。

（2）針對集電線路相的電壓來講，能夠快速降低超過3KV.

3.2 線路電容電流的計(jì)算方法

當(dāng)前，主要有兩種比較常用的計(jì)算方法：

（1）依據(jù)單相對地電容，對電容電流進(jìn)行計(jì)算，公式為：了。一尋玉瓦而而子，在此公式中，Up所表示的是線電壓，單位為（KV），C所表示的是單相對地電容;通常情況下，架空線路的單位電容區(qū)間值為5～6pF/m。

（2）依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，將電流電流計(jì)算出來，公式為：I_C=（2.7～3.3）U_PL×10^-3，在此公式當(dāng)中，Up所表示的是線電壓（kV），L表示的是架空線路的長度，單位km，系數(shù)2.7，對于無架空地線的線路也適用，而系數(shù)為3.3時，對有架空地線的線路比較適用。

4 軟件實(shí)現(xiàn)

對于這一軟件系統(tǒng)來分析，其比較常用的便為以NET技術(shù)為依托，并對相軟件開發(fā)環(huán)境予以集成，采用的是Microsoft C#（微軟公司）的開發(fā)工具，所選用的數(shù)據(jù)庫為MicrosoftAccess（微軟公司）。對于Microsoft Access來講，其能比較簡單的獲得所需要的信息，并且還能提供比較強(qiáng)大的工具，輔助組織與數(shù)據(jù)庫共享。

5 結(jié)語

綜上，此檢測系統(tǒng)可以被用于集電線路的故障報(bào)警與在線檢測，乃是一套智能化故障管理系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程傳輸能力，而且還能實(shí)現(xiàn)集中管理、分布監(jiān)控等。此系統(tǒng)有力推動著當(dāng)前故障檢測技術(shù)的提升，而且其中還融入了通訊傳輸技術(shù)與集電線路故障檢測技術(shù)，能夠?qū)⑾嚓P(guān)故障信息傳送至手機(jī)或計(jì)算機(jī)上，而且還能實(shí)時報(bào)警，定位故障點(diǎn)，方便查詢與處置。

參考文獻(xiàn)

[1]高艷豐，朱永利，閆紅艷等.一種新型的輸電線路雙端行波故障定位方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（08）：8-13.

[2]陶勇.鐵路10kV電力線路故障自動檢測及切除方法研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（09）：45-47.

[3]陳文民，劉東海.輸配電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].華東電力，2010，38（06）：894-897.