线路故障及负荷在线监测系统技术方案设计---.pdf
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1、文件编号 :WL/XL7.2-13 线路故障及负荷在线监测系统 成都威立基业电力设备有限公司 目 录 一、项目背景及实现的意 义 . - 1 -1.1 项目背 景 -1-1.2项目实现的意 义 -1- 二、线路故障及负荷在线监测系统介 绍 - 1 -2.1系统 配置、结构及实现原 理 . -1- 2.1.1 单套系统基本配 置 . - 1 -2.1.2 系统结 构 . - 2 -2.2.3 系统原 理 . - 8 -2.2技术参 数 -8-2.2.1使用环境及气候条 件 - 8 -2.2.2 通讯式故障指示器技术参 数 . - 9 -2.2.3 通信终端技术参 数 . - 9 -2.3 产品功
2、 能 . -10-2.3.1 通讯式故障指示器功 能 . - 10 - 2.3.2 通信终端功 能 . - 10 -2.4 主站系统 (包括局方现有的配网自动化系 统 . -11-2.4.1基本功 能 - 11 -2.4.2 后台软件功 能 . - 11 -2.5 系统安 装 -12-2.5.1通讯式故障指示器的安装与拆 卸 - 12 -2.5.2通信 终端的安 装 - 14 -2.5.3 中心站的安 装 - 15 -2.6 系统调试与维 护 -15- 三、系统引用的技术标 准 . - 15 - 四、系统方案拟定必须了解的线路参 数 - 17 - 五、对系统产品造价的影响因 素 . - 19
3、- 一、项目背景及实现的意义 1.1 项目背景 经济的发展与人民生活品质的提高对输配电网建设提出了更高的要求, 配网自 动化则是提高输配电网管理水平和提高供电可靠性的最重要手段之一。我国输配 电网错综复杂 ,很容易发生停电、短路故障, 通过简单、 成本低廉的通信手段将故 障指示器所采集到的故障信息及负荷电流上传到自动化主站系统 ,从而实现故障区 段的自动定位和线路负荷电流的实时监控是十分必要的。 1.2 项目实现的意义 线路故障及负荷在线监测系统综合运用了太阳能取电、无线通信及信息网络等 现代科学新技术。该系统能实时准确地在线监测线路停电送电状态、线路负荷电 流,并将所采集到的故障报警、停送电
4、状态及负荷电流等信息发送回主站中心; 主 站对信息进行数据统计、分析、 拓扑计算 , 确定故障区域 , 从而引导工作人员迅速 准确找到故障点。本系统的应用为提高相关工作人员的效率、减轻劳动强度提供 了一种强有力的手段 ;同时,故障信息会通过短消息发送到供电局生产管理部门、线 路专工、线路 维护负责人等设定的相关人员的手机上, 能有效提高线路故障检测的 自动化水平 , 及时为线路安全性能监测提供科学有效的依据,为电力的输送及减人 增效提供条件。总之 ,该项目的实施对于配网自动化的应用具有极大的意义。 ? 提高配电网运行水平 ,自动实现故障定位 ; ? 方便快捷查找故障点 ,避免了事故进一步扩大
5、; ? 极大的减轻了工作人员的劳动强度,节省了大量人力、物力 ; ? 缩短由于故障引起的停电的次数和时间,减少用电损失 ; ? 提高了供电可靠性、自动化、信息化水平; ? 在线实时检测线路运行各种状态及负荷电流,为线路正常运行提供了有力保 障。 二、线路故障及负荷在线监测系统介绍 2.1 系统配置、结构及实现原理 2.1.1 单套系统基本配置 ? 架空通讯式故障指示器若干组 (3 只 /组 ? 架空通信终端 若干台 ? 信号处理终端 1 台 ? 计算机 (中心站 1 台 ? 主站软件 1 套 2.1.2 系统结构 线路故障及负荷在线监测系统是一套具有远程传输能力的可分布监控、集中管 理、即时通
6、知型的智能化故障管理系统。它使 现有故障检测技术得到一个 飞跃,它融合了线路故障检 测、 负荷电流检测和通信传输 技术。 通过将线路的故障信息 发到工作主站并在主站完成 故障的拓扑定位、显示与告警 通知,使线路故障点的定位、 查询变得更加快捷 ; 同时, 线 路的实时负荷电流信息也会。 一个供电公司所有线路只需要一个工作主站。 如下图所示 ,该系统由通讯式故障指示器、通信终端和工作主站等部分组成,其 中工作主站由信号接收终端、主站软件、计算机和手机组成。 通讯式故障指示器平常处于节电休眠状态 ; 当线路状态发生变化时 , 检测功能模块触发分析算法 功能模块 ;分析算法功能模块将采集到的信息进行
7、分析、计算和处理后, 确定线 路是否发生了送电 ,停电,短路状态变化 ;如果确定状态变化 ,则 启动触发告警功能模块并通过无线射频发射模块将信息安全准确地发送出 去,通信终端收到此信息后 ,返回一个 “ 收到” 信号,故障指示器接收到 这个信号后 ,恢复到休眠状态。 内置定时器每 15 分钟唤醒一次单片机 ,采集线路负荷电流发送到通信 终端。在收到肯定确认后 ,转入休眠状态。 通讯式故障指示器采用太阳能作为主电源、锂电池与超级电容作为后备电源 的双重供电模式。正 常工作时装置采用太阳能供电, 并且对后备电源进行储能 ; 只 有在阴雨天或太阳光照不足的情况下才 启动后备电源供电。按每天发生一次故
8、障核算,后备电源可以确保 20 个阴雨天 气对装置持续供电。 通信终端 主要由 MCU 处理单元、 GSM/GPRS 远程通信、短距离无线射频 通信和光伏供电处理等功能模块组成。主要作用 :与故障指示器双向射频通信,完成 信息的交互 ,包括对指示器的参数配置、控制及接收指示器的故障信息、负荷电流 信息;与主站通过 GSM/GPRS 等方式完成通信 ,包括接收主 站的命令、 控制及向 上主动上报指示器与终端的各种运行信息和检测到的信息。终端安装在距通讯故 障指示器小于 100 米的电杆上 , 直接利用抱箍固定。 每台通信终端在 100 米范围内可以配套多组通讯式故障指示器。 通信终端采用太阳能作
9、为主电源、充电电池与超级电容作为后备电 源的双重供电模式。在晴朗的白天 , 太阳能电池板能够为其提供充足的 能量, 同时对后备电源进行充电; 在夜晚和阴天时 , 通信终端由后备电 源进行供电。 信息处理终端 其主要作用 :与通信终端通信并进行协议转换,提 取通信终端发来的信息或向通 信终端转发后台的信息 ;与后台进行通信 ,将信息转发给通信 终端或向后台转发通信终端发来的信息;在主站完成故障判断 需要将故障信息通过短信告警时,通过移动通信网络将信息发 送到设定的手机上 ,便于相关工作人员对线路故障进行及时处 理。 计算机 具体配置要求 : 主机:Intel 奔腾 CPU 双核 2.6G 以上、
10、 内存 4G 以上、 硬盘 160G 以上、 至 少一个串行接口 (COM1 口和 USB 插口; 操作系统 , 2003 标准版或企业版 ; 显示器 ; 键盘 /鼠标 /光驱 /多孔插座 ; 主站软件 由三大部分 :系统管理、应用平台和管理平台。系统管理主要是对中 心站软件操作权限的管理 ,如中心站软件的菜单、管理成员权限、配置等信息的设 置;应用平台主要是现场设备运行相关的信息配置管理 ,如历史报警查询、终端与指 示器的安装信息、安装点的逻辑图编辑等;管理平台 主要是对故障判断后报警处理的管理,如接收发送信息的设置、告警复位等。 信号接收终端接收到安装在故障点附近的通信终端的数据后, 对数
11、据进行规约 转换, 提取应用数 据并交给后台分析处理。在一个故障确定后 , 主站软件在图表上 显示故障站名、线路名称、 报警时间 ; 并在线路图上闪烁提示报警;同时用短信通 知值班人员。 软件具有综合判断功能 ,线路发生故障时 ,同一个变压器的同一段母线下的线路 都会有反应 ,通 过对于各条线路以及同一条线路各相之间的反应情况, 在主站做综合判断 , 这也能提高故障检测的可靠性;软件支持分布式数据库 ,可 查寻历史记录 ;软件支持 B/S 结构(Browser/Server, 浏览器 /服 务器模式 ,将系统功能实现的核心部分集中到 服务器上 ,客户机上只要安装一个浏览器(Browser ,
12、即可通过浏览器访问服务器上 的信息 ;软件工作界面是一套人性化、易学易懂、偏于维护的智能化管理系统。 初 始界面为 : 输入正确的用户名和密码后,进入系统 : 系统管理 :主要是对用户资料进行管理,可以实现用户增加 /删除,修改用户的权 限,查看在线用户 以及用户的登陆日志等功能,方便管理员针对不同的用户设置不同 的权限 ! 修改密码 : 应用平台 :包括报警查询、运行记录、逻辑图、节点信息,终端信息等选项。在 此,系统管理员可以进行修改和设置指示器与终端相关信息、查询报警记录及编辑 逻辑图等操作。节点查询 :查询编辑故障指示器安装点与号码。 终端信息查询 :可以浏览编辑当前现场终端的安装情况
13、及相互之间的逻辑管 理。 线路图浏览 :线路图浏览可以直观查看各条线路的当前状态和报警信息, 系统管 理员可以用它的线路图编辑功能 ,根据实际情况调整各个报警的位置。 管理平台 :查询已接收信息、已接受的短信息,已发送的信息 ,以及复位节点状态 ! 发送到巡线员的短信查询 : 接收的信息查询 : 复位: 2.2.3 系统原理 系统监测及报警原理 :当线路发生短路 ,停电和送电等运行状态变化时,故障指 示器检测到变 化的信号 , 通过短距离射频信号传输到通信终端 ;再经由通信终端通 过 GSM/GPRS 将信息发送到工作主站。主站电脑通过线路颜色的变化闪烁直观 显示故障所在区段; 同时弹出对话框
14、提示报警 ; 并以短信 息的形式发送故障信息到 巡检员手机。 同 时,故障指示器会定时采集线路中的负荷电流,并发送到通信终端 ,通信终端上传 电流值到主站完成线路负荷电流的监测。 短路检测原理 :配电线路发生相间短路时 ,相当于两个电源直接短接,变电站和 故障点直接的回路上会流过很大的电流 , 同时变电所的继电保护装置会按照实现设 定的规则启动保护 , 使得线路跳闸 断电。因此 ,短路故障判据有 4 个条件 : 1 线路中出现突变电流 It 160A It 为突变量电流启动 2 电流变化量不小于短路前线路电流 I 0.5I0 I 为电流变化率 , I0 为短路 前线路电 流 3 大电流持续时间
15、不超过 3 秒钟 0.02s T 3s T 为电流突变时间 4 3 秒 钟后线路处于停电状态 I=0 I 为线路故障后电流 以上四个条件同时满足 , 检测判断该位置的线路后出现短路故障。线路出现短 路故障后就地翻牌发光显示 ,并把故障信息传送到工作主站。 负荷电流采集原理 :利用单片机作为内核 , 利用高精度 AD 采样对内置互感器 输出电流进行测量 , 通过 FFT 计算得到线路负荷电流 ;所有测量均为数字方式 ,干扰 少,精度高。 2.2 技术参数 2.2.1 使用环境及气候条件 ? 使用时环境温度范围 -30 +70 ? 相对湿度 5%100% ? 大气压力 70kPa 106kPa ?
16、 海拔高度 2000m ? 环境温度最大变化率 1 /min ? 最大绝对湿度 35g/m3 2.2.2 通讯式故障指示器技术参数 ? 故障指示器动作准确率 :大于 90% ? 线路电压 :10kV, 小电流、小电阻接地系统 ? 适应环境温度 :-30 70 ? 翻牌 /闪光夜间可视距离 : 300m ? 翻牌显示可动作次数 :无限次 (太阳能取电 ? 连续闪光时间 : 5000 小时 ? 闪光时间间隔 : 5s ? 无线通信距离 : 100m ? 重量: 550g ? 电池寿命 :10 年 ? 装置使用寿命 :10 年 ? 抗风能力 :风力 150km/h 不可松脱 2.2.3 通信终端技术
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 线路 故障 负荷 在线 监测 系统 技术 方案设计
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