1、文件編號:WL/XL7.2-13線路故障及負荷在線監(jiān)測系統成都威立基業(yè)電力設備有限公司目錄一、項目背景及實現的意義-1-1.1項目背目早-1-1.2項目實現的意 I !-/.義-1-二、線路故障及負荷在線監(jiān)測系統介紹-1-2.1系統配置、結構及實現原理-1-三、系統引用的技術標準I 1.-15-四、系統方案擬定必須了解的線路參數-17-五、對系統產品造價的影響因素-19-一、項目背景及實現的意義項目背景僅供個人學習參考經濟的發(fā)展與人民生活品質的提高對輸配電網建設提出了更高的要求，配網自動化則是提高輸配電網管理水平和提高供電可靠性的最重要手段之一。我國輸配電網錯綜復雜，很容易發(fā)生停電、短路故障，

2、通過簡單、成本低廉的通信手段將故障指示器所采集到的故障信息及負荷電流上傳到自 動化主站系統，從而實現故障區(qū)段的自動定位和線路負荷電流的實時監(jiān)控是十分必要的。項目實現的意義線路故障及負荷在線監(jiān)測系統綜合運用了太陽能取電、無線通信及信息網絡等現代科學新技術。該系統能實時準確地在線監(jiān)測線路停電送電狀態(tài)、線路負荷電流，并將所采集到的故障報警、停送電狀態(tài)及負荷電流等信息發(fā)送回主站中心；主站對信息進行數據統計、分析、拓撲計算，確定 故障區(qū)域，從而引導工作人員迅速準確找到故障點。本系統的應用為提高相關工作人員的效率、減I / J輕勞動強度提供了一種強有力的手段；同時，故障信息會通過短消息發(fā)送到供電局生產管理

3、部門、. Ijf線路專工、線路維護負責人等設定的相關人員的手機上，能有效提高線路故障檢測的自動化水平,I ,zf及時為線路安全性能監(jiān)測提供科學有效的依據，為電力的輸送及減人增效提供條件?？傊擁椖? f I的實施對于配網自動化的應用具有極大的意義。?提高配電網運行水平,自動實現故障定位；i?方便快捷查找故障點，避免了事故進一步擴大；?極大的減輕了工作人員的勞動強度，節(jié)省了大量人力、物力；?縮短由于故障引起的彳電的次數和時間，減少用電損失； I 八1X x ： ?提高了供電可靠性、自動化、信息化水平；?在線實時檢測線路運行各種狀態(tài)及負荷電流，為線路正常運行提供了有力保障。二、線路故障及負荷在線

4、監(jiān)測系統介紹系統配置、結構及實現原理單套系統基本配置?架空通訊式故障指示器若干組（3只/組?架空通信終端若干臺?信號處理終端1臺僅供個人學習參考?計算機（中心站1臺?主站軟件1套系統結構線路故障及負荷在線監(jiān)測系統是一套具有遠程傳輸能力的可分布監(jiān)控、集中管理、即時通知 型的智能化故障管理系統。它使現有故障檢測技術得到一個I飛躍，它融合了線路故障檢x, I / J 八測、負荷電流檢測和通信傳輸I I / /技術。通過將線路的故障信息1 ,* y I ,/ / / / /發(fā)到工作主站并在主站完成故障的拓撲定位、顯示與告警1 I產通知，使線路故障點的定位、查詢變得更加快捷；同時，線路的實時負荷電流信息

5、也會。/ E I 1X x ： 一個供電公司所有線路只需要一個工作主站。如下圖所示，該系統由通訊式故障指示器、通信終端和工作主站等部分組成，其中工作主站由信號接收終端、主站軟件、計算機和手機組成。通訊式故障指示器平常處于節(jié)電休眠狀態(tài)；當線路狀態(tài)發(fā)生變化時，檢測功能模塊觸發(fā)分析算法功能模塊；分析算法功能模塊將采集到的信息進行分析、計算和處理后，確定線路是否發(fā)生了送電，停電，短路狀態(tài)變化；如果確定狀態(tài)變化，則啟動觸發(fā)告警功能模塊并通過無線射頻發(fā)射模塊將信息安全準確地發(fā)送出僅供個人學習參考去,通信終端收到此信息后，返回一個叫到”信號，故障指示器接收到這個信號后，恢復到休眠狀態(tài)。內置定時器每15分鐘喚

6、醒一次單片機，采集線路負荷電流發(fā)送到通信終端。在收到肯定確認后，轉入休眠狀態(tài)。通訊式故障指示器采用太陽能作為主電源、鋰電池與超級電容作為后備電源的雙重供電模 式。正常工作時裝置采用太陽能供電，并且對后備電源進行儲能；只有在陰雨天或太陽光照不足的 情況下才I啟動后備電源供電。按每天發(fā)生一次故障核算，后備電源可以確保20個陰雨天氣對裝置持續(xù) 供電。I 二二 Jj /I 二I通信終端主要由MCUt理單元、GSM/GPRS程通信、短距離無線射頻通信和光伏供電處理等 功能模塊組成。主要作用：與故障指示器雙向射頻通信，完成信息的交互，包括對指示器的參數配 置、控制及接收指示器的故障信息、負荷電流信息 ；與

7、主站通過GSM/GPRS方式完成通信，包括接 收主站的命令、控制及向上主動上報指示器與終端的各種運行信息和檢測到的信息。終端安裝在I距通訊故障指示器小于100米的電桿上，直接利用抱箍固定。每臺通信終端在100米范圍內可以配套多組通訊式故障指示器。通信終端采用太陽能作為主電源、充電電池與超級電容作為后備電 I 八1X x ： 源的雙重供電模式。在晴朗的白天，太陽能電池板能夠為其提供充足的能量，同時對后備電源進行充電；在夜晚和陰天時，通信終端由后備電源進行供電。信息處理終端其主要作用：與通信終端通信并進行協議轉換，提取通信終端發(fā)來的信息或向通信終端轉發(fā)后臺的信息；與后臺進行通信，將信息轉發(fā)給通信終

8、端或向后臺轉發(fā)通信終端發(fā)來的信息；在主站完成故障判斷需要將故障信息通過短信告警時，通過移動通信網絡將信息發(fā) 僅供個人學習參考送到設定的手機上，便于相關工作人員對線路故障進行及時處理。計算機具體配置要求：主機:Intel 奔騰CPLW核2.6G以上、內存4G以上、硬盤160G以上、至少一個串行接口 （COM1 口和 USE 口 ;操作系統,2003 I標準版或企業(yè)版；鍵盤/鼠標/光驅/多孔插座； ;f I主站軟件由三大部分：系統管理、應用平臺和管理平臺。系統管理主要是對中心站軟件操作權限的管理，如中心站軟件的菜單、管理成員權限、配置等信息的設置；應用平臺主要是現場設備運行相關的信息配置管理，如歷

9、史報警查詢、終端與指示器的安裝信息、安裝點的邏輯圖編輯等；管L理平臺主要是對故障判斷后報警處理的管理，如接收發(fā)送信息的設置、告警復位等。信號接收終端接收到安裝在故障點附近的通信終端的數據后，對數據進行規(guī)約轉換，提取應用數據并交給后臺分析處理。在一個故障確定后，主站軟件在圖表上顯示故障站名、線路名稱、報警 A I時間；并在線路圖上閃爍提示報警；同時用短信通知值班人員。軟件具有綜合判斷功能，線路發(fā)生故障時，同一個變壓器的同一段母線下的線路都會有反應，通 過對于各條線路以及同一條線路各相之間的反應情況，在主站做綜合判斷，這也能提高故障檢測的可靠性；軟件支持分布式數據庫，可查尋歷史記錄； 軟件支持B/

10、S結構（Browser/Server,瀏覽器/服務器模式，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，客戶 機上只要安裝一個瀏覽器（Browser,即可通過瀏覽器訪問服務器上的信息；軟件工作界面是一套人 性化、易學易懂、偏于維護的智能化管理系統。初始界面為：輸入正確的用戶名和密碼后，進入系統： 僅供個人學習參考系統管理：主要是對用戶資料進行管理，可以實現用戶增加/刪除，修改用戶的權限，查看在線用 戶以及用戶的登陸日志等功能，方便管理員針對不同的用戶設置不同的權限！修改密碼：應用平臺：包括報警查詢、運行記錄、邏輯圖、節(jié)點信息，終端信息等選項。在此，系統管理員 可以進行修改和設置指示器與終端相關信息、

11、查詢報警記錄及編輯邏輯圖等操作。節(jié)點查詢 ：查詢 編輯故障指示器安裝點與號碼。終端信息查詢：可以瀏覽編輯當前現場終端的安裝情況及相互之間的邏輯管理。，/S I線路圖瀏覽：線路圖瀏覽可以直觀查看各條線路的當前狀態(tài)和報警信息，系統管理員可以用它的線路圖編輯功能，根據實際情況調整各個報警的位置。 H- -= ,II I / /管理平臺：查詢已接收信息、已接受的短信息，已發(fā)送的信息，以及復位節(jié)點狀態(tài)！發(fā)送到巡線員的短信查詢：接收的信息查詢：I I . - 1 - / ./I復位：2.2.3系統原理系統監(jiān)測及報警原理：當線路發(fā)生短路，停電和送電等運行狀態(tài)變化時，故障指示器檢測到變化 的信號,通過短距離射

12、頻信號傳輸到通信終端；再經由通信終端通過GSM/GPRS信息發(fā)送到工作主 站。主站電腦通過線路顏色的變化閃爍直觀顯示故障所在區(qū)段 ；同時彈出對話框提示報警；并以短 信息的形式發(fā)送故障信息到巡檢員手機。同時，故障指示器會定時采集線路中的負荷電流，并發(fā)送到通信終端，通信終端上傳電流值到主站 完成線路負荷電流的監(jiān)測。短路檢測原理：配電線路發(fā)生相問短路時，相當于兩個電源直接短接，變電站和故障點直接的回 路上會流過很大的電流，同時變電所的繼電保護裝置會按照實現設定的規(guī)則啟動保護 ，使得線路跳 閘斷電。因此，短路故障判據有4個條件：1線路中出現突變電流It 160AIt為突變量電流啟動2電流變化量不小于短

13、路前線路電流 I 0.5I0 AI為電流變化率,10為短路前線路電 僅供個人學習參考3大電流持續(xù)時間不超過3秒鐘0.02S&4TW3sAT為電流突變時間43秒鐘后線路處于停電 狀態(tài)I=0I為線路故障后電流以上四個條件同時滿足，檢測判斷該位置的線路后出現短路故障。線路出現短路故障后就地翻 牌發(fā)光顯示，并把故障信息傳送到工作主站。負荷電流采集原理：利用單片機作為內核，利用高精度AD采樣對內置互感器輸出電流進行測量 通過FFT計算得到線路負荷電流；所有測量均為數字方式，干擾少，精度高。II 廿一技術參數/啟1/ X八?使用時環(huán)境溫度范圍-30C+70C ?相對濕度5%100%?氣壓力70kPa106

14、kPa I?海拔高度0 2000mL?環(huán)境溫度最大變化率1C/min?最大絕又t濕度35g/m3通訊式故障指示器技術參數1?故障指示器動作準確率：大于90%L儂路電壓：10kV,小電流、小電阻接地系統?應環(huán)境溫度:-30 C70c?翻牌/閃光夜間可視距離:300m?翻牌顯示可動作次數：無限次（太陽能取電?連續(xù)閃光時間：5000小時?閃光時間問隔：&5s僅供個人學習參考?無線通彳S距離：0 100m?重量:10年?裝置使用壽命:10年?抗風能力：風力150km/h不可松脫通信終端技術參數?每臺通信終端可以接入多組故障指示器?工作電源配置太陽能電池板為蓄電池充電太陽能電池標稱功率：12W-I F

15、I太陽能電池工作電壓：18V蓄電池使用壽命：大于5年陰雨天氣下連續(xù)工作時間：10天靜態(tài)功耗：不大于0.6W?!信L通信方式：以太網、串口、無線公網等通信規(guī)約：IEC60870-5-101、IEC60870-5-104 或 CDT等?使用壽命:8-10年?適應環(huán)境環(huán)境溫度:-30 C70C ;最大日溫差25 C海拔高度：小于2000m僅供個人學習參考環(huán)境濕度:5%100%?抗震能力：地面水平加速度0.3g,地面垂直加速度0.15g?防護等級:IP55產品功能通訊式故障指示器功能?識別故障：具有識別短路故障的功能；并可區(qū)分永久性故障和瞬時性故障，/d ?負荷電流遠傳：能夠采集線路中的負荷電流，遠傳

16、至主站 =*,yr 1,?停電、送電狀態(tài)的實時傳輸I| K J I?顯示方式：翻牌顯示或發(fā)光顯示360范圍內土可觀察，翻牌方式時，顯示牌采用夜視反光技 術?自動復位：故障指示器具有延時自動復位或（和遙控復位的功能，自動復位時間可由用戶指定 或出廠前設定；故障發(fā)生時自動開始計時，返回時間誤差不大于土 10%;?抑制71流：杜絕合閘勵磁涌流引起的誤動現象?在線運行：直接安裝在電力線上?防銹耐蝕：結構零件采用防銹防蝕材料久六 、上I I?帶電裝卸：可帶電安裝和摘卸，裝卸過程不發(fā)生誤報警L .一?信號遠傳：內置無線通信模塊，可將動作信號遠傳至架空通信終端?防護等級：IP682.3.2通信終端功能?無線

17、接收：接收通訊式故障指示器通過無線射頻發(fā)回故障信息及負荷電流信息?信息發(fā)送：向主站發(fā)送故障信息，可采用GSM GPR第無線方式，RS232、RS485或以太網等通 信方式僅供個人學習參考?后備電源：配置太陽能電池板，用來給后備電源充電。后備電源可以維持通信終端連續(xù)10天工作,不需補充能量2.4主站系統（包括局方現有的配網自動化系統主站軟、硬件系統由后臺軟件和后臺硬件二部分組成。遵循IEC61968標準，采用信息交換總線（IEB方式，實現與配電SCAD A故障定位以及其它系統接口等功能，并為實時數據的； . ,I接入、實時數據和管理信息的I .:集成以及應用功能擴展提供一） 八 3 1P 二Q;

18、二產 / li h ； F r _個信息一體化的平臺。系統構成如下圖所示。 II I . 1 - / ./?可靠的數據轉發(fā)站和中心站系統，即使在主站不能正常工作的情況下，也可以保證信息不被丟失；?系統自成體系，也可與配網主站等其他系統連接，避免故障判斷、顯示、存儲對其他系統的依 耐性； d 1?實現所轄范圍通信終端的數據集中、規(guī)約轉換及轉發(fā)；?管理所轄范圍內通信終端，實現短路及接地故障的自動定位、負荷電流記錄；?實現所管轄區(qū)域的通信終端精確對時；?當地保存數據并可導出瀏覽，統計重要遙信信息及發(fā)生時刻等；?負荷電流、遙信變位、SOEffi故障信息等事項的保存/導出/查詢/瀏覽等功能；?具有監(jiān)視通

19、道、通信終端運行狀態(tài)的功能；?具有通道報文監(jiān)視的功能；僅供個人學習參考?支持應用第三方FTP工具升級應用程序;?權限管理，防止誤操作，保證系統安全。2.4.2后臺軟件功能?實現與配電自動化主站系統的互連互通；?配電網故障定位系統的參數配置和整定；?GIS圖形（包括標準的GIS圖形、配網單線圖、自動化環(huán)網圖、饋線圖等編輯及管理；GIS支撐環(huán)境，使故障可以進彳T直觀的顯示；4 I / / C. ix： 4* T?完善的主站容錯軟件，使系統出現某些故障時，依然能夠正確乎U斷故障位置，并防止誤報；？配 電網故障定位系統的設備管理；?!過拓撲分析和計算找出故障位置及故障通路，顯示在網絡拓撲圖上，記錄存儲

20、相應信息；?負 荷電流、故障信息的圖形顯示；_ 、g?故障定位信息的歷史數據查詢； L?負荷電流、遙信變位、SOEffi故障信息等事項的保存/導出/查詢/瀏覽等功能；?具有監(jiān)視通道、通信終端運行狀態(tài)的功能；?報表打印、報警等功能；W 12.5系統安裝L1建議安裝地點?安裝在長線路的中段，可判斷長線路故障區(qū)段；?安裝在分支入口處：可判斷線路故障是在主干線還是分支；?安裝在變電站出口 ：可判明故障在站內或站外；?安裝在電纜與架空線連接處：可區(qū)分故障是否在電纜段或是架空線上；?安裝在平原或空曠地帶，可極大減輕尋線人員的工作壓力； 僅供個人學習參考?多雨季節(jié)，安裝在建筑物或樹木茂密地帶，可極大減少環(huán)境

21、對工作的影響2安裝與拆卸過程每只故障指示器都粘貼有一個代碼，詳細注明了故障指示器通信的編碼、所安裝的相位 （A、B、C。比如:1234A,代碼中的“ A”指的是該故障指示器必須安裝在 A相架空線上；代碼中的“ 1234” 為故障指示器的ID號碼，安裝時，必須詳細記錄此代碼。每臺通信終端都有一個代碼，代表通信終端的終端地址，現場需要設置參數時，需要用無線射頻 工具通過此地址對終端進行設置。安裝時，必須詳細記錄此代碼。I*,yr 1,安裝前一定要確認通信式故障指示器是否在正常狀態(tài)（處于未翻牌狀態(tài)、偶爾發(fā)光屬于正常現 象。如果發(fā)現有不復位（翻牌顯示的故障指示器請務必將該故障指示器的代碼信息反饋給生產

22、廠家 并在安裝過程中詳細記錄安裝點信息。以便于廠家及時更換。安裝前打開通信終端工作電源，確保電源指示燈閃爍才屬于正常現象。如果發(fā)現有通信終端異 常，請務必將該通信終端的代碼信息反饋給生產廠家，并在安裝過程中詳細記錄安裝點信息，以便于 I廠家及時更換。結構說明通訊式故障指示器通訊式故障指示器安裝托架 I 八1X x ： 通訊式故障指示器的帶電安裝打開包裝箱，每只指示器和通信終端上都有對應的代碼編號，分別安裝在不同的地點。請按包 裝指示和本安裝說明逐點安裝。具體安裝過程如下：將托架通過接頭螺栓緊固在絕緣操作竿上。兩側橫銷同時橫向向外拉，使兩側擋板自動向上彈起，用手擰緊頂絲，使頂絲頂到底板下方的橫

23、桿上,確保底板在最上端位置固定。將壓簧用手搬起，向箭頭所指的方搬至塑料彈片的槽中即可。 用同樣的方法把另一邊壓簧勾住。僅供個人學習參考將帶有指示器的托架舉起，對準電線向上推，在壓簧夾住電線后，拿走帶有托架的操作竿，即可 完成安裝。注意：嚴禁在安裝過程中設備底部站人，以免安裝不當，指示器脫落砸傷人員。通訊式故障指示器的帶電拆卸將托架通過接頭螺栓夾在絕緣操作竿上。兩側橫銷同時橫向向外拉，使兩側擋板自動向上彈起用手將頂絲擰松至根部，確保外拉橫銷沒有彈出。舉起裝有工具的絕緣桿對準線路上的指示器向上 頂，橫銷自動向彈出，然后向下拉，故障指示器即可拆卸。，/s I特別注意：如需更換故障指示器，請詳細記錄拆

24、卸的指示器代碼和所安裝的地點。 I.通信終端：安裝在和故障指示器相同或相鄰的電桿上，直接利用抱箍固定，距離故障指示器小于 100 米。1;f I打開包裝箱，每個太陽能控制箱都有不同的代碼編號，必須按本說明提示的信息安裝。具體安 裝過程如下： II I .1 I .打開通信終端，開啟電源開關，電源控制器指示燈亮、太陽能板指示燈和負載指示燈正常亮，終端正常，關上終端并鎖好。取下連接太陽能板支架板上的螺絲，固定好太陽能板。特別注意：固定太陽能板時，一定要緊固所有安裝螺絲。拆掉抱箍上螺桿的螺母，將抱箍套在電桿上，并把通信終端通過螺桿與抱箍稍緊連接（抱箍可以 在電桿上相對轉動，將終端轉動到讓太陽能板對著

25、正南偏西 10度方向（旋轉角允許偏差正負10度, 然后擰緊連接抱箍與終端的螺絲，必須確認已經連接牢固。在完成所有連接之后，請確認終端下面 的兩個大線頭完全從箱體中探出，以保證通信信號強度，通信可靠。特別注意：嚴禁在安裝過程中設備底部站人，以免設備脫落砸傷人員；如果需要生產廠家更換通 信終端，請詳細記錄拆卸的通信終端代碼和所安裝的地點。另見中心站安裝說明。我公司有詳細的安裝及后期維護手冊 ，并專門組織培訓。2.6僅供個人學習參考系統調試與維護廠家會組織專門的人員對系統的調試維護或培訓相關人員，系統的調試與維護手冊請另見系統調試維護手冊。三、系統引用的技術標準下列標準（或規(guī)范包含的條件，通過在本標準中引用構成本標準的條文。在本標準發(fā)布時 ，所有 版本均為有效。所有標準（或規(guī)范均會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準（或規(guī)范最新 版本的可能性。具體依據的國家標準如下：；I .-yGB/T2423.1-2001電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫GB/T2423.2-2001電工電子產品環(huán)境試驗第 2部分：試驗方法試驗B:高溫GB/T2423.9-2001電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Cb:設備用恒定濕熱GB/T17626.2-1998電磁兼容試驗和測量