新能源電站集電線路故障檢測方法

李洪軍 毛希瑋 林權 王日成

摘要

本文以新能源電站集電線路為對象，為了能夠實現在此方面的在線檢測及故障實時報警，專門設計了可以把集電線路數據實時向監控主機傳輸的系統。制定了更加完備、系統化的操作方案，即把接收模塊（SRD）、短距離中頻發射與GPRS通訊以一種合理方式整合在一起;還對系統的基本工作原理及軟硬件的構成進行了全面描述。由現場運行結果得知，此系統效果較好，且可靠、穩定。

【關鍵詞】雙向通訊 GPRS 監控主機

1 總體方案分析

1.1 無線數據傳輸模塊的基本設計與實現

針對無線數據傳輸模塊來講，其能夠依據事先設定好的標準協議，與數據采集設備實時通信，還可以與具體應用設備進行通信，此外，還負責根據實際情況及相關需要，利用或借助當前的各種公用移動網絡，把各種數據借助于專門的發射交換系統，實時性或有針對性、計劃性與選擇性的向服務器不斷發送。而在對無線數據終端進行相應設計時，其設計的優劣與好壞，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傳輸質量進行考核的重要指標，除此之外，還是對其操作性能及傳輸能力展開相應評估與考核指標內容。

1.1.1 硬件設計

對于無線數據相應傳輸模塊來考量，從根本上來講，其囊括如下方面：

（1）短距離中頻發射與接收模塊（SRD），

（2）基于GPRS的數據發射模塊。

而對于各個組所對應設置的故障檢測器來分析，從基礎層面來考究，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區間內，而在具體的發射距離上，能夠達到100m。本項目由于將產品的基本功耗等問題考慮在內，最終選擇的發射頻率為432Mhz，而在具體的發射距離上，則控制在<10米，用戶可以根據實際需要，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。

針對發射距離而言，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備的運行造成干擾。

而針對GPRS數據傳輸模而言，其主要職責就是借助于GPRS網絡，將故障信號有選擇性的傳送至位于監控中心的通信交換機中。

1.1.2 軟件設計

由于無線數據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，也會有與之相對應的2種協議。針對SRD模塊來講，其所選用的是CRC校驗協議，并且以數據包的方式來實現數據的發射;針對各個數據包而言，其主要由包尾、有效數據、同步碼、包頭、CRC校驗碼及地址碼等構成。對于發射模塊來考量，其能夠對同一數據包同時且多次發射，因而可以保證接收模塊準確、實時接收到各種有效數據。針對發射的數據速率來講，其始終維持在2.4kHz。而針對GPRS數據傳輸模塊來分析，其所選用的則為雙頻模式，而且對GSMphase2/2+也能夠兼容。而在具體的數據方式上，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區間內，并且對國際標準協議V21，V22，V23，V.22bis均支持。

1.2 通信交換機的設計及實現

對于通信交換機來講，其由許多部分組成，比如接口部分、數據處理部分、無線射頻部分及通信控制部分等，借助于各種既定的數據終端設備，接收由公用移動通信網絡所發射過來的數據，進行適當的還原，使其成為串行數據，借助于串口，實時或者有針對性的向上位機進行傳送。此外，針對通信交換機來講，可以根據現實情況及需要，借助于當前現有的聯通網絡與移動網絡，選擇滿足或適應900M/1800M的基本移動網頻段，最大程度滿足聯通與移動在入網方面的具體要求，并滿足其相關標準;還需指出的是，由于選用的是進口模塊，因而能夠為設備的質量及總體性能提供切實保障。針對上位機與通信交換機而言，其選用串口RS232實現連接，在設置通信速率上，可以設定在1.2kbps～9.6kbps區間內。

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

1.3 系統與數據傳輸的具體安全對策

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

2 系統的基本特點

針對此系統而言，其主要包含如下特點：

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

（2）在集電線路上所安裝的故障檢測器，不需要進行維護，在具體的使用壽命上，能夠達到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行情況，因此，可以更加的清晰、準確與明了，當集電線路發生故障時，可以選用聲音報警。

（4）能夠將連續發生的故障記錄下來，并指示出來。

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

（6）監測中心可以借助計算機，將相關數據顯示出來，并且還能將具體信息發送至維護人員手機客戶端上，使維護人員在最短時間內獲得與集電線路故障相關的各種信息。

3 檢測方法分析

3.1 架空線路

針對短路故障進行檢測：

（1）針對集電線路當中的電流來講，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值，明顯偏大。

（2）如果處于大電流狀態，那么其持續時間小于或等于3秒;

（3）持續3秒后，在集電線路中將不會存在電流。

針對接地故障進行檢測：

（1）在整個集電線路當中，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 線路電容電流的計算方法

當前，主要有兩種比較常用的計算方法：

（1）依據單相對地電容，對電容電流進行計算，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間值為5～6pF/m。

（2）依據相關經驗公式，將電流電流計算出來，公式為：I_C=（2.7～3.3）U_PL×10^-3，在此公式當中，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2.7，對于無架空地線的線路也適用，而系數為3.3時，對有架空地線的線路比較適用。

4 軟件實現

對于這一軟件系統來分析，其比較常用的便為以NET技術為依托，并對相軟件開發環境予以集成，采用的是Microsoft C#（微軟公司）的開發工具，所選用的數據庫為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大的工具，輔助組織與數據庫共享。

5 結語

綜上，此檢測系統可以被用于集電線路的故障報警與在線檢測，乃是一套智能化故障管理系統，具有遠程傳輸能力，而且還能實現集中管理、分布監控等。此系統有力推動著當前故障檢測技術的提升，而且其中還融入了通訊傳輸技術與集電線路故障檢測技術，能夠將相關故障信息傳送至手機或計算機上，而且還能實時報警，定位故障點，方便查詢與處置。

參考文獻

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