分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

梁昊

摘 要：介紹了分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)和故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備的模塊，并分析了分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，以期為分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)提供支持。

關(guān)鍵詞：電力故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；電力線(xiàn)路；小波分析技術(shù)；數(shù)字通信技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.122

分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集合微電子、計(jì)算機(jī)和通信等多種技術(shù)的綜合性系統(tǒng)，其能通過(guò)布置在電力線(xiàn)路中的故障定位儀，實(shí)時(shí)、全面監(jiān)控整個(gè)配電線(xiàn)路，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路中存在的故障，從而保障電路運(yùn)行的安全性。

1 電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 故障監(jiān)測(cè)方面

在傳統(tǒng)的電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)中，多采用故障定位儀，其技術(shù)基礎(chǔ)為付氏變換，但此技術(shù)無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行同步的時(shí)頻局部分析，導(dǎo)致故障分析的處理效率、可靠性和時(shí)效性較低。

近年來(lái)，為了提高故障信號(hào)處理水平，在故障監(jiān)測(cè)中，多采用小波分析技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于能敏感察覺(jué)電力線(xiàn)路中的微弱信號(hào)和突變信號(hào)，分析結(jié)果較為精確，極大地提高了故障分析的可靠性。

1.2 抗干擾方面

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是故障信息能被及時(shí)接收的重要保證，而故障監(jiān)測(cè)儀器分布于整個(gè)電力線(xiàn)路系統(tǒng)的各個(gè)部位，需要采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。因此，如何避免外部環(huán)境的干擾，是相關(guān)技術(shù)人員使用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí)需要考慮的問(wèn)題。數(shù)字通信是一種抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，對(duì)提高故障信息傳遞的可靠性起著十分重要的作用，可應(yīng)用于分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。

在應(yīng)用數(shù)字通信技術(shù)時(shí)，為了提高傳輸系統(tǒng)對(duì)電力線(xiàn)路附近磁場(chǎng)干擾、電場(chǎng)干擾的抵抗能力，可結(jié)合使用線(xiàn)間耦合與浮空屏蔽技術(shù)，避免線(xiàn)路中的強(qiáng)電對(duì)通訊弱電設(shè)備造成不利影響；同時(shí)，可在電路芯片中加入吸收干擾脈沖的回路或利用屏蔽環(huán)等覆蓋線(xiàn)路等方式，提高其對(duì)外部電磁場(chǎng)的抗干擾能力。

此外，為了避免因干擾造成的故障判斷失誤，還可采用連續(xù)判斷技術(shù)，即對(duì)存在故障的電力線(xiàn)路電流電壓信號(hào)進(jìn)行持續(xù)搜集，以固定間隔為判斷點(diǎn)，連續(xù)得出相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)上的判斷結(jié)果，并通過(guò)綜合分析判斷結(jié)果得到最可靠的結(jié)論。

1.3 無(wú)線(xiàn)射頻通信方面

無(wú)線(xiàn)傳輸是分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?，為了保證故障信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)目煽啃裕艘扇∵m當(dāng)?shù)目垢蓴_技術(shù)外，還需要借助良好的無(wú)線(xiàn)通信通信技術(shù)，即無(wú)線(xiàn)射頻傳輸和GPS通信技術(shù)。

在無(wú)線(xiàn)射頻通信技術(shù)中，為了提高故障信息傳輸?shù)目煽啃?，可采取CRC校驗(yàn)、三取二判據(jù)和差錯(cuò)率重發(fā)等技術(shù)。后二者是指在三次故障信息傳遞過(guò)程中，只要出現(xiàn)1次錯(cuò)誤或差錯(cuò)率超出規(guī)定范圍，便會(huì)重新發(fā)送此故障點(diǎn)的信息，這在很大程度上提高了故障信息的可靠性。

2 分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模塊

2.1 查詢(xún)信息軟件

管理人員對(duì)電力線(xiàn)路故障的監(jiān)測(cè)是通過(guò)查詢(xún)軟件實(shí)現(xiàn)的，因此，在開(kāi)發(fā)軟件時(shí)，首先要保證具有查詢(xún)功能，管理人員通過(guò)查詢(xún)歷史信息、實(shí)時(shí)信息掌握電力線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患或故障，從而提高對(duì)電力線(xiàn)路故障的查找能力。

2.2 系統(tǒng)的權(quán)限和密碼

在電力管理部門(mén)是由不同層次的管理人員和普通用戶(hù)共同組成的，其對(duì)電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)承擔(dān)的責(zé)任有所差異。因此，為了保證整個(gè)管理部門(mén)工作的穩(wěn)定、有序，需要設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限和密碼，避免普通用戶(hù)進(jìn)入系統(tǒng)中擅自修改相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

2.3 監(jiān)控動(dòng)態(tài)顯示

在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)得到的信息是整個(gè)電力線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)點(diǎn)的信息，這些信息的總量、類(lèi)型是非常龐大和繁雜的。如果僅以字符的方式靜態(tài)顯示信息，并由管理人員被動(dòng)地調(diào)整和閱讀，這不僅會(huì)增加管理人員的工作負(fù)擔(dān)、降低整個(gè)監(jiān)控工作的效率，還很可能會(huì)疏忽重點(diǎn)信息，導(dǎo)致電力線(xiàn)路故障無(wú)法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要具備監(jiān)控動(dòng)態(tài)顯示功能，通過(guò)監(jiān)控圖與縮略圖的結(jié)合，在電力線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)標(biāo)注相應(yīng)的位置點(diǎn)，然后切換圖像，得到故障點(diǎn)附近的詳細(xì)圖形，從而更加深入地判斷和了解線(xiàn)路故障。

3 電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

3.1 信息采集子系統(tǒng)

信息采集子系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其功能是搜集電力線(xiàn)路中發(fā)生的接地、短路等故障狀態(tài)信息，并對(duì)這些信息分類(lèi)后傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

信息采集子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)需要借助分布于電力線(xiàn)路中的監(jiān)測(cè)設(shè)備，比如以ARM技術(shù)為基礎(chǔ)的新型故障指示器，其能感應(yīng)電力線(xiàn)路的電流狀態(tài)，通過(guò)內(nèi)置的數(shù)字微處理器、利用精簡(jiǎn)后的小波算法對(duì)感應(yīng)到的電流進(jìn)行數(shù)字化處理，并將分析結(jié)果作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)故障種類(lèi)、相位和故障點(diǎn)頻率等信息的采集。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)是電力線(xiàn)路故障信息準(zhǔn)確、高效、實(shí)時(shí)傳遞的重要保證，其借助的是GPRS通信技術(shù)。在本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，采取遠(yuǎn)程終端RTU單位，其特點(diǎn)在于供電方式為蓄電池聯(lián)合太陽(yáng)能電池，續(xù)航能力得到了很大提升，解決了野外電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸單位電源供應(yīng)困難問(wèn)題，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾缘玫搅撕艽蟪潭鹊奶岣?。同時(shí)，RTU單位的安全工作時(shí)長(zhǎng)可達(dá)16 000 h，其故障維修時(shí)間大多可控制在0.5 h以?xún)?nèi)，整體穩(wěn)定性非常高，可保證數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的可靠性。與其他功能相同的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相比，RTU單元除了可接收由故障指示器發(fā)出的故障信息外，還可以將接收到的信息分割后重新組合傳輸，從而保證故障信息的及時(shí)處理和實(shí)時(shí)傳輸。

3.3 監(jiān)控中心子系統(tǒng)

監(jiān)控中心子系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，具備查詢(xún)和管理電力線(xiàn)路故障點(diǎn)等功能。

監(jiān)控中心子系統(tǒng)在接收到RTU傳來(lái)的信息后，會(huì)通過(guò)相對(duì)應(yīng)的解碼軟件解譯信息。如果電力線(xiàn)路中存在故障，則系統(tǒng)會(huì)將故障點(diǎn)的位置、故障所處的線(xiàn)路和故障點(diǎn)的類(lèi)型、電壓、頻率等與正常參數(shù)相比較，在確認(rèn)故障信息與理論參數(shù)相符后，將這些信息儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用GPRS將其傳輸?shù)焦芾砣藛T的信息接受端中；同時(shí)，還會(huì)以告警、字符和報(bào)表等方式，通過(guò)顯示模塊顯示在監(jiān)控視圖中，并標(biāo)注故障點(diǎn)的位置，以輔助電力系統(tǒng)的監(jiān)控人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。如果電力線(xiàn)路無(wú)故障，或所得到的數(shù)據(jù)為無(wú)用信息，則監(jiān)控中心子系統(tǒng)會(huì)通過(guò)接受信息數(shù)據(jù)表保存信息，不會(huì)對(duì)信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。這樣，有效提高了系統(tǒng)的工作效率，避免了無(wú)效信息過(guò)多對(duì)監(jiān)控造成的干擾。

監(jiān)控中心子系統(tǒng)的操作端為普通的計(jì)算機(jī)，不需要專(zhuān)業(yè)的操作軟件，故障信息的處理和分析都是在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)處理的，監(jiān)控人員只需要訪(fǎng)問(wèn)監(jiān)測(cè)中心的系統(tǒng)信息，或利用其他終端設(shè)備遠(yuǎn)程操作控制計(jì)算機(jī)，就能及時(shí)了解故障的狀態(tài)和位置等信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)電力企業(yè)提高供電安全的穩(wěn)定性有著重要的意義。在分布式電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等有著較高的要求。在有效應(yīng)用這些技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能有效實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作的自動(dòng)化、高效化、智能化，保證電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)效果的大幅提升，從而提高電力線(xiàn)路的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]張占龍，胡平，王科，等.基于GSM的電力線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電測(cè)與儀表，2009（07）：38-40，73.

[2]林嵐，周碎云.配電架空線(xiàn)路故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電世界，2014（04）：22.

[3]唐軍，楊安祺，張俊明.基于P2P的分布式網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011（02）：442-445.

〔編輯：張思楠〕