提高配网运行巡检维护的研究

摘要：电网巡检是电力部门的重要工作，人工巡检作为现有的基本巡检方式已经被广泛应用，但是效率不高、巡检情况差等问题成了提高电网巡检效果的重要方向。文章以城市配网为研究对象，通过对基于GPRS通讯技术的电力设备远程监控系统的介绍，从网络发展的前提下提出了发展配网巡检智能化的方式方法，并为整个电网的巡检提升提供了实际经验。

关键词：GPRS；城市配网；运行巡检；提升方案

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0112-02

1 概述

随着我国近年来生产技术的迅猛发展和城镇化进程步伐的加快，电力建设与城市建设之间的协调发展日益受到各地方政府乃至国家的重视。在针对配网的运行以及城市巡检方面，随着配电自动化的发展，开发出了相关的智能监测和快速故障诊断、隔离，馈线远方终端被越来越多地安装在配电网馈线回路的柱上开关和开关柜等处，具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测等功能。简化了人为巡检的麻烦，为实际工作提供了方便。

GPRS通讯技术的电力设备远程监控系统是集计算机网络技术、自动控制技术、无线遥测、遥控技术和地理信息系统（GIS）技术于一体，具备遥控、遥测、遥信、遥视功能，通过GPRS通讯技术远程传输至电力调度中心，建立相关的实时数据库；结合GIS平台，可在联网的计算机上远程实时查看系统内电力设备的相关动态信息。

上位机软件通过采集的数据，自动分析、计算不平衡率和三相电流平均值，通过对负荷相位较重的判断，计算需要调整多少负荷，系统通过查找该相上的换相开关的平均负荷量，计算需要调整哪几个换相开关，运维人员只需要在电脑前一键执行，就可以实现对线路负荷的调整。并可统计出台区的电压、电流峰值、三相负荷率、电压合格率、分支线路的负荷等信息。

2 可行性分析

首先在选择监控系统通信的方式上，国内外目前有许多应用于配电自动化系统的通信方式。但是由于不同的局限性存在于各种通信方式中，配电自动化所有层次需求不能都得到很好的满足。对于分布很广且测控点众多的配电自动化系统来说，不需传输线、覆盖面广、可与停电区通信，又可以利用公共无线通信网实现双向通信的无线通信系统，是非常适用的，因此，无线数据传输业务是一种较为理想、经济的方式。GPRS在电力通信网中的可行性包括有技术上和经济上的可行性两个方面：（1）从技术角度分析，GPRS是中国移动在其现有GSM网络上开通的一种分组数传输性术，它所依托的网络稳定可靠、组网简单、迅速、灵活，系统扩容方便、覆盖面广，中国移动可与配电管理中心间采用数据专线连接的方式，保障了数据系统的安全性和传输的可靠性，降低了传输延时，同时经过的网络环节有所减少。数据传输速率理论的最高值可达到171.2kbps，实际中虽达不到，但根据中国移动的网络情况，目前可提供20～40kbps的稳定数据传输，仍远高于目前配电自动化监控的数据传输速率（一般为1200～9600bps）。（2）经济学的角度出发，GPRS的收费是按照使用者发送和接收的数据量来进行收费，数据流量为零时则采用包月制或者不收费。这样可以减少专用网络和通信信道的大量投资，而且用电力企业自己维护，经济上是合算的。

其次，近年来，组件式GIS技术的不断发展及壮大，其特有的图形编辑、设备管理、地理查询、网络分析、辅助决策等管理功能，对于整个电网的合理布局与规划、整个系统的优化调度以及控制有着极其重要的意义，尤其是GIS的动态数字电网和基本设备管理可视化必将扫除以前连续地与纯数字打交道的枯燥，将极大提高工作效率。

综合上述两个方面，基于GPRS配网自动化监控系统在技术和经济方面都具有很高的可行性。

3 具体方案的设计

从图1的系统结构可以看出，该系统是由多个GPRS数据终端GPRSDTU和设在配电管理中心的1个主控服务器共同组成的，配电监控终端智能一体化FTU通过标准RS-232接口与GPRSDTU传输模块连接。主控服务器主要完成报表打印、电子地图显示、系统维护、数据检索、故障分析、遥讯、遥测以及遥控等功能，另外，安装于电力设备现场的配电监控终端FTU为对电力设备电压、电流，控制电力设备开关，实现远程通讯，实时在线控制机等检测与获取参数的

功能。

3.1 硬件系统

城区配网10kV及以下线路，采用了许多柱上开关。老式柱上开关仅能实现带负荷合跳闸功能（人工合/跳）。可采用智能一体化FTU。该FTU是运用基于GPRS的无线通讯技术、微机控制、微机保护和测量技术、电能计量技术于一体的高科技产品。它应具备的功能包括有：微机保护功能、数据采集功能、无线数据通讯、无线遥控。

智能一体化FTU硬件构成包括：（1）“四遥”模块：能对4路状态量进行采集；对9个电气参数进行测量；4路遥控量输出；谐波记录；事件记录（SOE）等。（2）通信模块：即具有GPRS功能的实时透明传输模块，采用国际通用的MODBUS通信协议，向下通RS232/RS485接口和测控模块相联。向上则利用GPRS模块通过天线发送/接收数据。

（3）电源模块：双重电源供电，除有系统提供交流220V电源外，另配有免维护电池和逆变模块，确保系统失电时，FTU能正常工作。

3.2 软件系统

为完成配网自动化功能，配电管理中心可采用前置机和主控服务器模式组成局域网，两台工作站监控、分析配网工况。遥控工作站用于监视、控制终端设备的运行工况；GIS工作站反映地理信息、设备管理及故障区域显示。配电管理中心的主控服务器软件系统包括有网路通信软件系统及数据库服务器系统，用以完成TCP/UDP链路建立、维护、数据接收、存储等功能。遥控工作站软件系统包括有基于城区配电网主结线、配工业组态软件等软件，完成对配电网的实时数据采集、监控和报警；GIS工作站软件包括配GeoStar组合模块软件，通过TCP/IP网络，以Client/Server（客户机/服务器）方式，SCADA系统向GIS系统开放实时数据招测函数。SCADA系统向GIS提供的实时招测函数为Windows格式，在GIS的配电网图上刷新显示开关状态、数据信息小于5s。此外电力负荷灰色预测软件、配电网络系统“网络重构”决策支持软件、配电网故障区段判断算法软件、FTU的重合闸控制策略软件等是在供电专家知识决策基础上生成的。

3.3 测量数据

通过智能一体化FTU硬件的测量，以某条10kV城市配网线路为例，在每个杆塔之间加装一个该装置，将数据的传输周期设置为每30min更新一次。通过GPRSDTU的接口，以GPRS的传输方式为方法，通过对配网运行频率、电压和负荷的相关节点情况实现了实时传输，实现了巡检的功能。

新型的配网巡检作业提高了供电可靠性。近年来，各单位积极开展配网巡检工作的深化，要求各地区持续扩大城市配网巡检范围，增加巡检项目，据某城市供电局统计，截止2012年共计完成无线巡检装置80%以上，其中新型的巡检方式所检测出的故障问题是故障总数的60%，有效地减少了设备故障停电时间，为全面开展状态检修提供了良好的基础。

4 系统特点

城区配网自动化配置方案落实为可靠的一次设备，并集现代化的设备、数据通信传输、计算机技术以及远程控制技术于一体的电力自动化控制与信息管理系统。

系统中智能一体化FTU具有遥信功能、遥测功能、遥控功能、保护功能、事件顺序记录、定值的远方修改和召唤定值、自检和自恢复功能、远方控制闭锁与手动操作功能、抗恶劣环境、可靠的电源措施。

所采用的是“无线数据终端”，是基于目前覆盖面积广且技术成熟的GPRS网络接入到Internet（以太网）上，全面支持TCP/IP协议，实现RS485与TCP/UDP/IP协议全透明转换的专用接入设备终端，为远程FTU终端数据通讯提供数据交流平台。用户只需设置参数即可实现配电网的馈线自动化，终端单元直接与以太网络相连，实现网络的互通。这种通信具有明显的以下特点：实时在线；按量收费；传输速度快；快速登陆，连接时间短；具有心跳功能，防止网络异常、掉线自动拨号。

5 结语

系统不仅可以采集变压器台区的相关数据参数，在线实时监测，控制剩余电流断路器分合动作，还可以对支线的各个电流、电压进行相应数据的采集；同时配合相位自动切换开关，实现三相线路负荷的自动调整，实现线损分析及设备故障自动保护、远程抄表、电压合格率的统计分析、设备巡检监控分析等功能。

灵活多用的系统组建：终端装置独立运行和全面的逻辑判断功能，使该系统没有数字计量表、数据服务器主站也可以灵活提供以供电所、单台变压器为管理单位的组建系统方案，进行一系列的组建运行。

综上所述，本系统中的技术关键有三点：其一为智能一体化FTU；其二为基于GPRS的通讯技术；其三为含基于供电专家知识的决策支持软件的配网自动化的软件系统。

参考文献

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作者简介：陈锐波（1977—），男，广东台山人，广东电网公司江门台山供电局电气工程师。