農(nóng)村剩余電流動作保護器智能終端的運用探討

張延德

（連云港市贛榆區(qū)三新供電服務(wù)有限公司，江蘇 連云港 222100）

1 引言

從低壓故障原因來分析，基于故障而導(dǎo)致停電的主要原因是農(nóng)村地區(qū)配電變壓器臺區(qū)剩余電流動作總保護器的跳閘。在保護器頻繁發(fā)生跳閘情況之后，對故障的排查難度會有所提升，且維護費用也會不斷增長，為此，有必要對控制總保跳閘情況加以控制，而智能剩余電流動作保護器便是一種較為有效的措施，對提升供電安全與穩(wěn)定性具有重要應(yīng)用價值。

2 總保跳閘原因分析

總保的作用是對線路中剩余電流給予監(jiān)測，在線路接地或是人身接觸電等因素導(dǎo)致線路中剩余電流處于臨界值時，保護器動作，此線路會被切斷電源，確保線路設(shè)備與人身安全。引發(fā)總保跳閘的因素眾多，主要包括線路上設(shè)備故障、雷擊、終端設(shè)備故障等。就農(nóng)村地區(qū)而言，低壓絕緣化發(fā)生率不斷上漲，而基于線路設(shè)備故障所引發(fā)的跳閘情況相對較少[1]。另外，為控制雷擊所產(chǎn)生的過電壓損害用戶用電設(shè)備，在配電線與配電設(shè)備中會裝備避雷器設(shè)備，為此，基于雷擊而引發(fā)的總保跳閘情況也較小?？偨Y(jié)而言，基于用戶端原因的總保跳閘發(fā)生率最高。針對此，本次研究中提出一種剩余電流動作保護器智能終端設(shè)計方案，安裝智能保護器后可在家保沒有進行正確動作時，避免越級跳閘情況的發(fā)生。

3 剩余電流動作保護器智能終端功能

剩余電流動作保護器智能終端的功能性體現(xiàn)在以下幾個方面：其一，對線路中的剩余電流給予保護，動態(tài)檢測剩余電流情況，在剩余電流達到臨界值時自動發(fā)布跳閘指令。其二，自動實現(xiàn)用戶端跳閘報警，將用戶端跳閘信號經(jīng)由移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)布到遠程監(jiān)控中心。其三，中心監(jiān)控跳閘，監(jiān)控中心可隨時掌握用戶端所發(fā)布的跳閘報警信息，同時會自動顯示出故障信息與用戶位置等，管理人員可依據(jù)此信息快速地對故障問題進行處理[2]。其四，對通信狀態(tài)的監(jiān)控，在發(fā)生通信故障時，可及時進行故障識別并發(fā)布報警信息。其五，擴展功能，可經(jīng)由相應(yīng)借口與智能電表進行連接，收集電能數(shù)據(jù)同時發(fā)送到指定的服務(wù)器，實現(xiàn)無線電能信息的遠程獲取。

4 農(nóng)村剩余電流動作保護器智能終端基礎(chǔ)設(shè)計

4.1 基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計

智能終端需要裝配在用戶電表進線一側(cè)，經(jīng)由電力線進行取電，同時配備直流備用電源。其構(gòu)成部分包括動作保護模塊與監(jiān)控報警模塊以及遠程監(jiān)控中心。其結(jié)構(gòu)應(yīng)用原理為，日常工作中對線路剩余電流給予監(jiān)控，一旦剩余電流超出臨界值，能夠及時識別線路設(shè)備故障從而自動跳閘，同時將報警信息發(fā)布到遠程監(jiān)控中心。

4.2 功能設(shè)計

智能終端的主要工作是動態(tài)檢測線路中剩余電流，需要具有后備保護、監(jiān)控報警、其他輔助作用等功能。首先，后備保護功能。智能終端能夠動態(tài)的檢測線路中剩余電流，一旦用戶內(nèi)部線路或是設(shè)備發(fā)生故障，導(dǎo)致線路中剩余電流過大時，家保未動作，則智能終端會行跳閘動作，達到保護用電安全作用。其次，監(jiān)控報警功能。遠程監(jiān)控中心可隨時掌握到用戶端所發(fā)布的故障信息，可自動進行信息的識別與顯示，輔助維修人員進行可靠處理。最后，其他輔助功能。其他輔助功能包括經(jīng)由相應(yīng)接口與智能電表連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與上傳；經(jīng)由大量數(shù)據(jù)的分析，在短時間內(nèi)篩查頻繁違規(guī)用電并對其違規(guī)用電行為給予分析；對無線傳輸節(jié)點給予監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障及時處理。

5 農(nóng)村剩余電流動作保護器智能終端結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.1 通信方式設(shè)計

現(xiàn)階段比較常用的通信方式為光纖通信、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信、移動互聯(lián)網(wǎng)通信等，光纖通信與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信所需要投入的成本相對較高，不適合智能終端建設(shè)選擇。進程無線通信是建立在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)，具有可靠性高、功耗低等優(yōu)勢，能夠有效地改善集中式用戶報警與通信問題。電力載波通信的抗干擾性能較低、通信速率較低，但能夠滿足常規(guī)報警通信的需求。電力用戶群體較大，且分布范圍較廣，針對智能終端的通信具有多樣化的要求，應(yīng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將其細分為近端用戶、遠端集中用戶、遠端分散用戶、極偏遠用戶等。針對不同類型的用戶，應(yīng)選擇具有針對性的通信方式，能夠有效地提升智能終端廣泛適應(yīng)性。

5.2 遠程監(jiān)控中心軟件設(shè)計

遠程監(jiān)控中心軟件的運行處于電網(wǎng)管理端，所能夠發(fā)揮的作用包括以下幾個方面：其一，對用戶端保護跳閘動作給予監(jiān)控，獲取到跳閘節(jié)點的用戶地質(zhì)與違規(guī)用電情況等相關(guān)信息，及時做出響應(yīng)。其二，在用電故障進一步發(fā)展之前，結(jié)合自身所積累的大數(shù)據(jù)針對部分地區(qū)用戶違規(guī)用電行為給予預(yù)測。其三，監(jiān)控?zé)o線傳輸節(jié)點的日常工作情況，若發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)異常情況則及時對相關(guān)信息進行獲取，以便于對異常情況做出分析，為維修工作人員提供可靠的依據(jù)。遠程監(jiān)控中心軟件由四層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。第一層，數(shù)據(jù)庫層。此層結(jié)構(gòu)能夠?qū)τ脩舻臒o線傳輸節(jié)點線管信息進行獲取，并進行存儲，以便于維修工作人員定期進行故障信息或是日常運行狀態(tài)的查詢，同時也有助于統(tǒng)計查詢工作的開展。第二層，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)層?？蓪o線傳輸節(jié)點所發(fā)布的違規(guī)用電信息給予存儲與分析等。第三層，動態(tài)監(jiān)控層。其主要作用是獲取傳輸節(jié)點所發(fā)布的違規(guī)用電信息。第四層，統(tǒng)計分析層。對各階段或是其他終端設(shè)備所上傳的信息做出分析與處理。

圖2 遠程監(jiān)控中心軟件結(jié)構(gòu)

5.3 動作保護與監(jiān)控報警模塊設(shè)計

將智能終端動作電流整改為常規(guī)家保的2-5被，若家保故障沒有進行正確動作，而線路中剩余電流超出既定標(biāo)準(zhǔn)，則智能終端系統(tǒng)中的動作保護模塊會自動進行跳閘動作，將所發(fā)生的故障進行隔離。監(jiān)控警報模塊的組成結(jié)構(gòu)包括電源、備用電池、存儲單元等。動作檢查單元能夠?qū)崿F(xiàn)對交流電壓的檢測，若剩余電流動作保護模塊自動跳閘，則動作檢測單元能夠及時地獲取到跳閘信息，經(jīng)由微控處理器對信息進行分析與處理，經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到遠程控制中心，同時發(fā)布報警信息，遠程監(jiān)控中心接收到報警信息之后會依據(jù)實際情況做出針對性的處理。存儲單元能夠?qū)⑹录崿F(xiàn)本地存儲，便于檢修工作者進行日常檢測記錄的查詢。

現(xiàn)代各種智能化技術(shù)的應(yīng)用，推動著供電安全性的提升，但從另一個方面來看，農(nóng)村地區(qū)的故障停電情況仍然頻繁發(fā)生，降低了農(nóng)村供電服務(wù)質(zhì)量。從農(nóng)村的故障停電發(fā)生原因分析能夠看出，基于用戶端原因的總保跳閘發(fā)生率最高。為對此種情況加以限制，本次研究中提出了剩余電流保護智能終端的應(yīng)用方案，經(jīng)由智能終端的應(yīng)用能夠動態(tài)地對線路中的剩余電流情況進行監(jiān)測，以便于及時發(fā)現(xiàn)故障及時處理，對用電安全與穩(wěn)定性具有重要意義。