一种基于PLC和故障指示器的智能分界系统

张国兴　褚林涛　刘涛

摘 要：在配网线路中，常会发生因某一支路发生故障后不能迅速定位和切除而影响线路的重合闸导致其他正常支路不能迅速恢复供电的现象。一旦出现故障，如果不能够迅速定位并排除故障，那么就可能会给生产生活带来巨大的影响，这就要求我们能够快速地定位故障。基于上诉情况，我们设计了一种针对配电网故障线路的快速隔离定位并迅速恢复供电功能的智能分界系统，该系统主要由PLC、故障指示器、GPRS模块等组成，通过与高低压成套设备相配合，可有效提升配电网智能化水平。

关键词：智能电网 故障指示器 PLC GPRS

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0007-02

随着科技的发展，用电设备对供电的可靠性和连续性提出了更高的要求，但现有的大多数传统配电设备如，高压开关成套设备、环网柜、电缆分接箱等却不能实现智能化控制，当出现线路故障时，往往会导致大范围、长时间的断电现象。

1 行业市场需求动态

智能电网的配电网自愈，是指配电网具备的自我预防、自我恢复的能力，它是配电网智能化的重要标志，也是智能配电网的重要特征。自愈能力源于监测电网重要参数，并对其进行有效控制的策略，当系统正常运转时，对电网进行实时评价和不断优化，以实现自我预防，并通过检测故障、隔离和恢复电力供应等措施来实现自我恢复。

2 智能分界系统组成方案

该设计的目的在于提供一种具有配电网故障线路快速隔离、定位并快速恢复供电功能的智能分界系统，便于运维人员及时接收故障信息，对故障线路进行定位、维护和抢修，尽快恢复供电。系统与外部设备及控制设备内部之间的关系如图1所示，一次系统图如图2所示。

高压成套设备PT柜内设置有UPS不间断电源，其供电电源来自PT柜内电压互感器，电压互感器将一次电压变换之后给UPS供电，UPS再往外输送不间断电源，保障整个系统供电的可靠性。

3 智能分界系统具体工作方式

（1）在配电线路出现故障后，进线柜综合保护装置根据装置内部参数设定完成故障判断并发出跳闸指令，进线柜断路器动作，断开整条配电线路，同时故障所在段的故障指示器将故障信息传递至PLC。PLC检测到进线柜断路器反馈回的分断成功状态且进线柜中的带电指示为带电状态则向故障线路负荷开关发出分闸指令，切除故障线路。PLC检测到故障段负荷开关反馈回的分闸成功信号后可判定为故障线路切除完毕。此时PLC重新检测进线柜带电显示器的工作状态，若PLC可检测到进线柜带电显示器的带电反馈信号，则可判定进线柜处于带电待合闸状态，PLC发出综保复位命令后，再发出进线柜合闸命令，进线柜综合保护装置执行复位命令并闭合进线柜断路器，PLC检测到进线柜合闸成功后配合GPRS模块做故障无线发射，将故障信息和故障设备的地理位置发送到相关运维人员的手机中。

（2）在配电线路发生故障后，PLC检测到故障指示器发出的故障信息，且进线柜断路器反馈为合闸状态，进线柜中的带电指示反馈为失电状态，PLC则可判定进线柜综合保护装置参数设置不合理，造成了设备越级跳闸情况。PLC此时发出分闸指令，依次分断进线柜断路器和故障回路的负荷开关，并通过断路器和负荷开关的反馈信号确认其为分断状态，同时PLC配合GPRS模块将越级跳闸故障信息发射至相关运维人员手机，并等待上级开关柜断路器重新合闸。

（3）PLC运行过程中，会对进线柜综合保护装置的电源信号进行实时监测，只有当PLC检测到进线柜综合保护装置信号正常，才能发出各项命令，执行各个程序，复位进线柜综保并闭合进线柜断路器等，从而恢复非故障段的供电，若PLC检测进线柜综合保护装置信号异常，则可判定进线柜综保处于故障状态，此时，PLC可发出分闸指令将进线断路器分闸，并配合GPRS模块故障无线发射，将综保故障信息、线路故障信息和故障的地理位置发送到相关运维人员的手机中，让运维人员及时准确的了解各种信息并迅速处理，尽快恢复供电。

4 系统设计优点

（1）系统能够自动切除故障线路并恢复正常线路的供电，提高了配网供电的可靠性和稳定性。

（2）系统摒弃了靠传统的继电器进行逻辑搭接的模式、采用PLC可以在较大范围内实现控制、处理和更改各个功能单元的逻辑关系而不需要重新接线，系统工作更加稳定可靠。

（3）系统采用PLC和故障指示器及GPRS模块相配合的方式能够及时准确的对故障线路进行定位并完成故障信息传输，便于运维人员迅速处理。

（4）系统成本较低、具有很高的性价比，适用于大规模的生产和推广。

（5）系统具有良好的扩展空间，可以方便的与外部设备进行联网，实现设备之间的智能化联动。

5 结语

该智能分界系统较好地解决了没有安装配网馈线自动化的设备实现初级智能化的需求，保障了配网供电的连续性和可靠性，并为运维人员提供了及时准确的故障信息和位置服务，系統具有投资成本低、保护范围广，具备自愈特性，可实现配电网可靠、安全、经济、高效的目标，为以后配网实现全面智能化打下了坚实的基础。

参考文献

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[3] 王函韵，温云波.基于GPRS技术的配电网通讯解决方案[J].电力科学与工程，2003（4）：46-49.