10kV配網故障定位系統中傳輸通信方案設計

王秀欣，趙愛玲，曾慶改

（國網河南省電力公司洛陽供電公司，河南 洛陽 471000）

0 引言

在10kV配電網故障中，單相接地故障發生的機率很大，同時，現在人們對供電可靠性的要求越來越高，所以，快速、準確的故障定位技術就顯得越來越重要。本文的10 kv配網故障定位系統是采用零序電流相位的故障定位方法，它通過零序電流互感器采集零序電流，并用GPS秒脈沖進行同步采樣，將得到的時間相位信息經無線通信方式傳輸到中心站，并最終判斷出故障區段。

1 10kV配網故障定位系統

在10kV架空線的A、B、C三相線路上分別掛一個設備系統作為監測點，其原理實現框圖如圖1所示。

圖1 故障定位系統整體結構圖

（1）電源提取模塊。它是從高壓線路上通過電流互感器直接提取電能從而給電路板上各個芯片提供穩定的電源。

（2）零序電流相位的采集。首先，零序電流互感器在線路上提取零序電流，然后經放大、整流濾波等一系列處理，通過GPS秒脈沖進行同步采樣，將采樣到的相位數據信息暫存。

（3）無線傳輸模塊。這部分包括近距離傳輸模塊和遠距離傳輸模塊，其中遠距離傳輸模塊只在B相線路上存在。短距離無線通信，線路上同一位置三相間數據的傳輸，主要任務是將A相和C相采集到的電流相位等信息傳到B相數據單元。遠距離無線傳輸是將數據傳送到中心站。

（4）中心站。對傳輸上來的數據進行分析，并定位算法，將故障呈現于人機界面。

2 傳輸通信方案

本系統的通信傳輸特點如下：①傳輸距離遠，2個設備節點的距離最遠可達1000 m。②每個通信節點具有固定性，即安裝好之后不需要移動。③每次傳輸都需要一定的數據比特流，因此傳輸的數據總量較大。針對本系統特點設計一種簡單適用的傳輸通信方案。

首先，介紹一下數據的傳輸方案。如圖2所示為數據的傳輸路徑圖：在主干線路上有2條分支，共有10個不同的通信節點，箭頭代表數據的傳輸方向，本系統采用的方案即利用GPS秒脈沖進行分時發送。其具體的傳輸過程如下述所示：剛開始各個節點均處于接收狀態，當第1個GPS秒脈沖來的時候，節點1發送數據到中心站；當第2個GPS秒脈沖來的時候，節點2發送數據通過節點1到中心站，此時，其他節點同樣處于接收狀態；以此類推，各個節點的數據都是通過逐跳方式傳送到中心站的，并且需要注意的是當某個節點處于發送狀態時，其他節點均處于接收狀態。另外，在遇到分支的時候，要進行分支上的數據傳輸，然后再傳送到主干數據。如圖2所示，當第3個GPS秒脈沖來的時候，節點3先啟動發送，然后是節點4。

圖2 多跳傳輸方案

采用上述方案進行數據傳輸的過程中，我們需要解決以下問題：

（1）通信節點4進行發送時，它的目的是通過節點2將數據傳輸到中心站，但節點3也處于接收狀態，因此也能收到節點4發送的數據，而這是不允許的，只能由節點2接收數據。

（2）節點3的數據向節點2發送時，節點1可能也會收到，從而造成數據的重傳，影響傳輸效率。

（3）在分支處，節點4發送數據時，節點2收、3不能也收到數據，同樣節點3發送數據時，節點2收、4不能也收到數據。

為解決這些問題提供了一種思路就是對節點編碼地址的設計。首先，對各個通信節點進行5位數的地址編碼，前兩位用于表示主線與各個分支 （例如00表示主干線路，01表示第一條分支，02表示第二條分支等），后3位表示各個不同的通信節點，并從001開始依次遞增。在接受數據的時候只需判斷后3位數，只要比本身地址大1就接收，否則放棄。這樣就能解決上述提到的前2個問題。在分支問題上，將分支上第一個節點和分支點處于主干線上游第一個節點的后3位數設為相同的編碼，如圖2中，節點3和4的后三位數均是003。另外，還需注意在分支處若第3個秒脈沖到來時，為了確保是節點3啟動發送而不是4，我們設計了區別于編碼地址的設備編號，即數字1到10。當運行程序的時候，通過秒脈沖的計數判斷其是否等于本設備號，從而確定傳輸次序。

3 結語

本文的10kV配網故障定位系統中的傳輸通信方案是在符合本系統的內在和外在條件下設計而得，所以，針對不同故障定位系統的傳輸通信方案宜根據實際需求進行設計。

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