沈耀洪

國網(wǎng)福建詔安縣供電有限公司

一種基于無線中繼傳感網(wǎng)絡(luò)的10kV線路故障檢測系統(tǒng)

沈耀洪

國網(wǎng)福建詔安縣供電有限公司

現(xiàn)階段，輸電線路和配電線路故障發(fā)生率較高。在此種情況下，一種基于無線中繼傳感網(wǎng)絡(luò)的10kV線路故障檢測系統(tǒng)便應(yīng)用而生。本文首先對無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)體系進行了概述；其次對于無線傳感器在配電線路故障當中的工程實踐進行了針對性研究；最后在無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的單相接地故障研究方案進行了總結(jié)。

無線中繼傳感網(wǎng)絡(luò)；線路故障；檢測系統(tǒng)

在我國的供電系統(tǒng)當中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在當前的智能電網(wǎng)當中，可以有效實現(xiàn)對無線信息的收集、處理以及傳輸?shù)燃夹g(shù)，同時對于電網(wǎng)運行過程當中的轉(zhuǎn)臺可以進行實時監(jiān)控，從而為電網(wǎng)的整體運行提供可靠的理論依據(jù)。

1　無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)體系

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，即為涵蓋了多種學科知識和技術(shù)高度集成的研究領(lǐng)域，將信息和現(xiàn)實的物理世界進行有機結(jié)合，從而對周圍的事物進行改變。其中，是有大量的種類繁多、體積微小以及價格低廉的傳感器節(jié)點以某種自由行使的組織形成的，在傳感器的節(jié)點之間利用單跳或者多跳的無線通信方式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)層面的交換。

2　無線傳感器在配電線路故障當中的工程實踐

在本文當中，以某個地區(qū)當中的10kV線路故障檢測系統(tǒng)項目為例，進行了基于無線中基傳感網(wǎng)絡(luò)的有效研究，在當?shù)貙﹄娋W(wǎng)進行區(qū)域性的劃分，按照可靠性進行劃分，城市核心區(qū)為A類，在配電網(wǎng)絡(luò)方面需要進行自投設(shè)備的配置；城市和郊區(qū)的交匯處可以用B來進行表示，需要實現(xiàn)配電的故障隔離和有效的恢復；當?shù)氐目h城和農(nóng)村地區(qū)為C類，需要進行經(jīng)濟型的考慮的同時，還需要對配電故障進行檢測和定位。

在該地區(qū)當中的無線中繼傳感網(wǎng)絡(luò)當中，設(shè)置了配電故障定位系統(tǒng)，在該系統(tǒng)當中，是由帶通信功能的故障指示器、配電終端和主站系統(tǒng)這三個部分組成。在發(fā)生配電線路的故障的時候，分別布置在配電線路上方的故障指示器就會向配電終端發(fā)出故障信息，并且利用安裝在變壓器上方的配電網(wǎng)終端進行故障定位，工作示意圖如圖1所示。

圖1　無線中繼傳感器網(wǎng)絡(luò)故障定位流程圖

在上圖當中，A，B，C為三只為一組的故障指示器，分別安裝在其三相電力線上，從而實現(xiàn)故障指示器以三只為一組的布置狀態(tài)。一般情況下配電線路的傳輸距離是相對較遠的，尤其是山區(qū)，周圍的環(huán)境因素也會受到很大的限制，比如復雜的地形、建筑物以及樹林等，都會對配電線路故障定位系統(tǒng)當中的故障指示器組網(wǎng)的有效通信性能產(chǎn)生一定的影響。在上圖當中，配電終端的安裝位置是沒有安裝在主變的出口的，而是安裝在了適合組網(wǎng)組網(wǎng)的臺區(qū)。在此基礎(chǔ)上，就形成了以配電終端為圓心的無線組網(wǎng)，其中的半徑就是配電線路，從而實現(xiàn)了對配電線路運行過程當中所產(chǎn)生的故障進行有效定位。

在上圖當中可以看出，故障指示器里配電終端最近的位中繼第一級，即為第1’組，第1’’組，并且從遠到近中繼的級數(shù)是在不斷增加的。在配電線路運行過程當中如果大聲故障的話，就會從最遠級數(shù)的故障指數(shù)器進行故障信息的發(fā)出，逐步向級數(shù)較低的故障指示器進行傳輸，最終達到配電終端。如果在第2級和第3級的BC相發(fā)生故障的時候，第2級當中的BC相故障指示器就會進行故障信息的優(yōu)先發(fā)送，最終達到第1級的BC相的故障指示器部位當中。當?shù)?級的故障指示器對故障信息接收到之后，就會將接收到的所有故障信息進行統(tǒng)一向配電終端進行發(fā)送，最終配電終端利用各種介質(zhì)將故障信息進行傳輸?shù)街髡?，比如光纖通信等。主站就可以根據(jù)配電終端所傳輸過來的故障信息，對其發(fā)生故障的位置進行有效定位，從而根據(jù)其原因進行解決。

3　無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的單相接地故障研究方案

在配電網(wǎng)的單相接地故障定位系統(tǒng)當中，主要包含變電站控制中心、長距離傳輸GPRS網(wǎng)以及無線傳感器這三個部分構(gòu)成。

在此基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)當中發(fā)生單相接地故障的時候，如果為永久接地故障，此時的監(jiān)控中心就會發(fā)送采集線路電流信息的指令給協(xié)調(diào)器的節(jié)點，之后協(xié)調(diào)器的節(jié)點就會對所有電流傳感器的子節(jié)點進行電流信息的收集，在進行三相電流數(shù)據(jù)的采集之后，就會發(fā)送給協(xié)調(diào)器的節(jié)點，之后再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。在此基礎(chǔ)上，進行再次采集電流信息，將兩次的結(jié)果進行對比，從而根據(jù)電流信息的數(shù)據(jù)判斷配電線路當中發(fā)生故障的區(qū)域位置。

因此，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障定位系統(tǒng)當中，需要將零序電流傳感器進行小型化的設(shè)計，從而實現(xiàn)低成本的目標，在配電線路各參數(shù)運行過程當中對其進行有效監(jiān)控的同時，也可以實現(xiàn)對零序電流的監(jiān)控。同時，還要對無線傳感器當中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行供電的相關(guān)設(shè)計，從而實現(xiàn)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)當中的電路傳感器的節(jié)點功能可以滿足配電網(wǎng)的單相接地故障定位系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在節(jié)點的時鐘方面，需要進行分布式零序電流傳感器的設(shè)計，從而幫助節(jié)點協(xié)調(diào)器可以對電流信息進行有效監(jiān)控的同時，還可以實現(xiàn)協(xié)調(diào)器能夠在滿足時間同步的基礎(chǔ)上進行電流的采集。在系統(tǒng)的抗干擾措施方面，需要將無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布置在配電線路以及桿塔上的同時，還需要對其進行可靠穩(wěn)定的抗干擾措施的設(shè)計，使其無線傳感器的節(jié)點可以進行正常工作，保障無線傳感器故障定位系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行狀態(tài)，保障配電線路的故障檢測系統(tǒng)可以最大限度地發(fā)揮其作用。

綜上所述，我國的電力市場的進程在不斷的推進，因此電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定性需求也在逐漸增加。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本相對低廉、容錯性良好以及部署相對快速的特點，可以對電網(wǎng)當中的運行狀態(tài)和參數(shù)等一系列的物理信息進行實時監(jiān)控，從而為電網(wǎng)的運行和管理人員提供更加完整可靠的電網(wǎng)運營數(shù)據(jù)，提升了我國供電企業(yè)的經(jīng)濟效益以及電能的質(zhì)量。

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