一種基于無線中繼傳感網絡的10kV線路故障檢測系統

沈耀洪

國網福建詔安縣供電有限公司

一種基于無線中繼傳感網絡的10kV線路故障檢測系統

沈耀洪

國網福建詔安縣供電有限公司

現階段，輸電線路和配電線路故障發生率較高。在此種情況下，一種基于無線中繼傳感網絡的10kV線路故障檢測系統便應用而生。本文首先對無線傳感器的網絡體系進行了概述；其次對于無線傳感器在配電線路故障當中的工程實踐進行了針對性研究；最后在無線傳感器的網絡基礎上出現的單相接地故障研究方案進行了總結。

無線中繼傳感網絡；線路故障；檢測系統

在我國的供電系統當中，無線傳感網絡技術得到了廣泛的應用，尤其是在當前的智能電網當中，可以有效實現對無線信息的收集、處理以及傳輸等技術，同時對于電網運行過程當中的轉臺可以進行實時監控，從而為電網的整體運行提供可靠的理論依據。

1　無線傳感器的網絡體系

無線傳感器網絡，即為涵蓋了多種學科知識和技術高度集成的研究領域，將信息和現實的物理世界進行有機結合，從而對周圍的事物進行改變。其中，是有大量的種類繁多、體積微小以及價格低廉的傳感器節點以某種自由行使的組織形成的，在傳感器的節點之間利用單跳或者多跳的無線通信方式來實現對數據層面的交換。

2　無線傳感器在配電線路故障當中的工程實踐

在本文當中，以某個地區當中的10kV線路故障檢測系統項目為例，進行了基于無線中基傳感網絡的有效研究，在當地對電網進行區域性的劃分，按照可靠性進行劃分，城市核心區為A類，在配電網絡方面需要進行自投設備的配置；城市和郊區的交匯處可以用B來進行表示，需要實現配電的故障隔離和有效的恢復；當地的縣城和農村地區為C類，需要進行經濟型的考慮的同時，還需要對配電故障進行檢測和定位。

在該地區當中的無線中繼傳感網絡當中，設置了配電故障定位系統，在該系統當中，是由帶通信功能的故障指示器、配電終端和主站系統這三個部分組成。在發生配電線路的故障的時候，分別布置在配電線路上方的故障指示器就會向配電終端發出故障信息，并且利用安裝在變壓器上方的配電網終端進行故障定位，工作示意圖如圖1所示。

圖1　無線中繼傳感器網絡故障定位流程圖

在上圖當中，A，B，C為三只為一組的故障指示器，分別安裝在其三相電力線上，從而實現故障指示器以三只為一組的布置狀態。一般情況下配電線路的傳輸距離是相對較遠的，尤其是山區，周圍的環境因素也會受到很大的限制，比如復雜的地形、建筑物以及樹林等，都會對配電線路故障定位系統當中的故障指示器組網的有效通信性能產生一定的影響。在上圖當中，配電終端的安裝位置是沒有安裝在主變的出口的，而是安裝在了適合組網組網的臺區。在此基礎上，就形成了以配電終端為圓心的無線組網，其中的半徑就是配電線路，從而實現了對配電線路運行過程當中所產生的故障進行有效定位。

在上圖當中可以看出，故障指示器里配電終端最近的位中繼第一級，即為第1’組，第1’’組，并且從遠到近中繼的級數是在不斷增加的。在配電線路運行過程當中如果大聲故障的話，就會從最遠級數的故障指數器進行故障信息的發出，逐步向級數較低的故障指示器進行傳輸，最終達到配電終端。如果在第2級和第3級的BC相發生故障的時候，第2級當中的BC相故障指示器就會進行故障信息的優先發送，最終達到第1級的BC相的故障指示器部位當中。當第1級的故障指示器對故障信息接收到之后，就會將接收到的所有故障信息進行統一向配電終端進行發送，最終配電終端利用各種介質將故障信息進行傳輸到主站，比如光纖通信等。主站就可以根據配電終端所傳輸過來的故障信息，對其發生故障的位置進行有效定位，從而根據其原因進行解決。

3　無線傳感器的網絡基礎上出現的單相接地故障研究方案

在配電網的單相接地故障定位系統當中，主要包含變電站控制中心、長距離傳輸GPRS網以及無線傳感器這三個部分構成。

在此基礎上，在電網當中發生單相接地故障的時候，如果為永久接地故障，此時的監控中心就會發送采集線路電流信息的指令給協調器的節點，之后協調器的節點就會對所有電流傳感器的子節點進行電流信息的收集，在進行三相電流數據的采集之后，就會發送給協調器的節點，之后再將數據傳輸到監控中心。在此基礎上，進行再次采集電流信息，將兩次的結果進行對比，從而根據電流信息的數據判斷配電線路當中發生故障的區域位置。

因此，在無線傳感器網絡的故障定位系統當中，需要將零序電流傳感器進行小型化的設計，從而實現低成本的目標，在配電線路各參數運行過程當中對其進行有效監控的同時，也可以實現對零序電流的監控。同時，還要對無線傳感器當中的網絡節點進行供電的相關設計，從而實現在無線傳感網絡當中的電路傳感器的節點功能可以滿足配電網的單相接地故障定位系統的穩定運行。在節點的時鐘方面，需要進行分布式零序電流傳感器的設計，從而幫助節點協調器可以對電流信息進行有效監控的同時，還可以實現協調器能夠在滿足時間同步的基礎上進行電流的采集。在系統的抗干擾措施方面，需要將無線傳感器的網絡節點布置在配電線路以及桿塔上的同時，還需要對其進行可靠穩定的抗干擾措施的設計，使其無線傳感器的節點可以進行正常工作，保障無線傳感器故障定位系統正常穩定的運行狀態，保障配電線路的故障檢測系統可以最大限度地發揮其作用。

綜上所述，我國的電力市場的進程在不斷的推進，因此電力供應的安全穩定性需求也在逐漸增加。無線傳感器網絡具有成本相對低廉、容錯性良好以及部署相對快速的特點，可以對電網當中的運行狀態和參數等一系列的物理信息進行實時監控，從而為電網的運行和管理人員提供更加完整可靠的電網運營數據，提升了我國供電企業的經濟效益以及電能的質量。

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