GPRS技术在电力配电线路故障监测系统中的应用

2011-11-02崔文杰

中国石油大学胜利学院学报 2011年1期

关键词：配电终端无线

崔文杰

(胜利石油管理局电力管理总公司,山东东营257055)

GPRS技术在电力配电线路故障监测系统中的应用

崔文杰

(胜利石油管理局电力管理总公司,山东东营257055)

电力配电线因分支多、分布广,地貌环境复杂,发生事故后查找事故巡线困难,浪费了大量的人力和物力。研究GPRS通信技术在电力配电线路故障在线监测系统的结构原理、优越性及应用结果表明,GPRS技术能够及时准确地报告线路故障信息,为运行与检修人员分析故障、抢修线路等工作提供可靠有效的数据,缩短故障停电时间。

GPRS技术;电力;配电线路;在线监测

6～10 kV电力配电线路分支多、分布广,地貌环境复杂,发生事故后查找事故巡线困难,浪费了大量的人力和物力。一般发生电力线路事故后,需要安排维护人员巡线,根据线路长度、地形等情况进行统一安排,全线分区段撒人。电力线路途经野外、居民区,跨越道路、沟渠、河流等,地理环境错综复杂,加上线路事故原因多种多样,电力线路维护人员自身水平参差不齐,这使得查找事故地点十分困难,费时费力,增加了线路事故停电时间(电力线路事故停电时间70%～80%都是在事故巡视中消耗掉的),造成大量停电损失并使电力公司市场信誉度降低。为解决该问题,需要开展配电线路的故障在线监测工作。由于GPRS短信通信具有成本低、可扩展性强等优点,在电力配电线路故障在线监测系统中得到广泛应用。

1 电力配电线路在线监测系统结构原理

基于GPRS技术的电力配电线路故障在线监测系统由3部分组成:现场监测采集终端;GPRS无线数据传输(无线传输模块、接收发射交换机);远程监控综合信息处理系统,如图1所示。

1.1 现场监测采集终端

图1 电力配电线路故障在线监测系统

现场监测采集终端安装在6～10 kV配电线路中,利用各种线路故障检测技术,实时监测线路运行情况,在线路现场监测终端安装在6～10 kV配电线路需要检测位置的导线上(如各分支处、各事故多发路段等),监测单元3个为一组,每组有一个数据通信装置,利用配电线路发生短路、接地、断线、偷盗等情况下,电流发生突增、突然停电和持续时间等特征数据判断故障。具体的做法:监测终端信号采集器内置微处理器,不断地对输配电线路中的负荷电流进行采样,当电流突变超过设定闸门槛时,向监控中心服务器发出短信息。

现场终端动作实现如图2,3所示。当2#配电线路D点发生短路故障,故障电流流过监测终端时,2#线B相2,5,8监测终端和2#线C相3,6,9监测终端动作发讯(图2),而B相11监测终端和C相12监测终端未动作。

图2 配电线路发生短路故障

图3 配电线路发生接地故障

当2#配电线路D点发生接地故障,故障电流流过监测终端时,2#线C相3,6,9监测终端动作发讯(图3),而C相12监测终端未动作[1]。

1.2 GPRS无线数据传输

主要接收故障检测器发出的射频故障信息,对信息进行处理后,通过GPRS网络发回监控中心,该环节需要技术措施来保证数据处理效率和传输的实时性。接收发射交换机作为通信传输设备,一是负责接收检测单元发射的数据信息,并将信息通过串口发到计算机上;二是将后台计算机系统需要发送的事故内容短信通过移动通信网络发到设定的管理维护人员手机上,便于线路运行维护人员及时发现线路故障情况。其通信传输系统是在每组检测单元和接收发射交换机上安装无线传输终端,即配置一个移动手机卡,利用GPRS无线数据传输方式,实现信息的及时传输。

1.3 远程监控综合信息处理系统

在主控计算机屏幕上以图形或字符方式显示故障发生的时间、地点、相位、类型等信息。监控中心后台系统由软硬件构成,主要通过收集、记录、处理由检测点回传的数据,按照各类故障的不同处理流程,进行故障的事件记录、数据发布、自动告警、日志编辑等工作。该系统可以与地理信息系统(GIS)结合运行,将检测单元的实际位置标注在线路系统图上,当发生事故时,对应的检测器图标变色显示故障,发出声光告警,并通过接收发射交换机发送手机短信到指定运行维护人员的手机上。

在故障监测终端检测到故障之后,经过无线传输模块,把故障信息传送至室内主站接收交换机上。故障发生后30 s内,计算机主站的输配电系统图上会进行事故项闪烁报警,还具有语音报警提示,此时系统运行维护人员的手机上便会收到“＊＊线＊＊故障”的短信息。

每组监测终端都有一个编码地址,可对一个监测点设置一个或多个管理员。在输配电网系统图中,当无故障发生时,故障监测终端的图标是处于正常状态的,指示为绿色;而当有接地故障时,故障监测终端图标的颜色变为红色;当有短路故障时,该故障监测终端图标的颜色为黄色。

运行人员到达现场处理完事故之后,管理人员则可以在监测点处点击右键,进行处理,那么监测点将会恢复为绿色,此时系统会自动记录报警事故的类型以及处理的时间。

表1为6 kV一分场在线测试的实验数据。从表1中可以看出,现场监测终端可以对A、B、C三相进行实时的监控,将故障信息及时地发送出去,系统从而完成报警日志的编写。

表1 报警日志

2 GPRS通信技术的优越性

国内现有的配电网通信方法较多,比较常用的有电力载波、无线、光纤通信、电话线通信等。但是GPRS通信技术在配电线路故障在线监测更具有优势。

2.1 电力配电线路对通信技术的要求

电力配电线路由于自身特点,要求故障监测系统满足如下条件[2]:

(1)6～10 kV电力配电线路数量多、分布广、分支多,每条线路又有多个监测点,所有监测点加起来很多,因此要求单个在线监测通信的终端设备的成本不能过高。

(2)由于经济的发展,6～10 kV电力配电线路延伸拓展年增长量较高,所以对在线监测系统的网络可扩展性要求也比较高。

(3)每一个现场监测终端设备都要求是一个独立的装置,可以实现数据的采集分析判断、发讯报警等,系统服务器接收终端设备传来的报警信号和已经分析后的数据,其上传的数据量很小,因此对通信的传输能力没有限制。

(4)配电线路故障监测系统对数据传输的实时性要求较高,以缩短事故的查找和处理时间。

2.2 GPRS通信技术的优点

在线监测系统的网络无论采用光纤电缆还是普通电话拨号的方式,都需要重新铺设物理信道,造价很高。而GPRS无线通信网络是全球覆盖范围最广的移动通信网络,能够提供多种非话业务和补充业务,允许用户对移动进行多种选择,安全保密,国际漫游,通信质量高。GPRS具有建设周期短、投资少、性价比高、运行维护简单等优点[3]。

基于GPRS的配电线路故障监测系统利用计算机技术、通信技术、单片机技术、微电子技术、网络技术相结合,能够利用监测设备对电力线路自动进行数据采集、传输、处理分析,具有传输速度快、传输质量高、传输距离远、安全度高、可直接与营业计算机联网等优点。

3 GPRS通信技术在配电线路故障监测系统中的实现

GPRS通信技术最适合应用于配电线路故障监测系统,实际应用方便可行。

(1)自动检测无线数据传输终端的异常情况,经过滤分析后确定故障的根源和性质,提供排除故障的帮助。配电线路故障监测系统能对无线数据传输终端进行监视,自动发现终端的信息变化情况,并以图形化的方式给出终端的具体分布情况,以终端颜色变化、系统消息、告警铃声等方式发出告警信息,确保问题发生时系统管理员能够及时发现。

(2)终端与数据采集设备之间的对应关系配置,能将对应关系信息发送给服务器以更新相关信息表。这样系统维护人员能及时准确地掌握终端设备动态,方便管理。

(3)无线数据传输终端主动上传短信数据,并有短信广播数据功能。当然,只有在线路发生故障时,系统才能通过GPRS发送短信息至指定运行维护人员手机上,平常状态下不发送信息,为系统工作节约了可观的使用费用。

(4)本系统还具有方便的数据信息查询,灵活的管理功能和对实时数据和历史数据进行记录的功能,运行人员可根据事故信息确定处理方案及现场预案。