胡詩泉

摘要：在10kV配電線路運行過程中，對柱上開關(guān)的實時監(jiān)控非常重要。本文從實際應(yīng)用出發(fā)，介紹了10kV柱上開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，選擇了合適的通信模式，分析了監(jiān)控中心主站系統(tǒng)的功能，并闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法。該系統(tǒng)安全可靠，實現(xiàn)了對柱上開關(guān)實時、準(zhǔn)確的監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：柱上開關(guān)；故障排查；監(jiān)控系統(tǒng)

引言

隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對電網(wǎng)架設(shè)的要求逐漸提高。10kV配電線路越來越復(fù)雜，涉及到的分段和聯(lián)絡(luò)點越來越多，因此，配電柱上開關(guān)的數(shù)量也不斷增多，為相應(yīng)操作和管理帶來了新的難度。當(dāng)配電線路負(fù)荷過高出現(xiàn)故障時，開關(guān)會感應(yīng)故障并自動跳閘，嚴(yán)重影響供電實時性和安全性[1]。傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)對開關(guān)狀態(tài)沒有很好的監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)故障時，配電中心往往并不知道，通常是用戶反應(yīng)之后才開始檢修。由于配電線路比較復(fù)雜，檢修人員并不清楚故障點的準(zhǔn)確位置，只能靠經(jīng)驗逐級排查，增加了工作的難度，效率較低，而且還不能及時解決用戶的問題。因此，對10kV配電線路柱上開關(guān)進(jìn)行實時監(jiān)控非常有必要，當(dāng)出現(xiàn)跳閘時，監(jiān)控中心會在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，并檢測出故障點的準(zhǔn)確位置[2]，報告給檢修人員，不僅減小了檢修人員的工作量，提高了工作效率，還避免了長時間、大面積停電的可能性，具有非常大的實用價值。

本文從實際應(yīng)用出發(fā)，介紹了10kV柱上開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，選擇了實用性較高的系統(tǒng)通信方式，分析了監(jiān)控中心主站系統(tǒng)的功能，并闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法。

1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

此開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)由兩個模塊組成，第一部分為電力線載波通訊模塊，其中核心為載波集中器，負(fù)責(zé)采集、處理并存儲用電信息。該模塊還包括遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（Remote Terminal Unit， RTU），不僅可用來監(jiān)視和測量現(xiàn)場狀態(tài)，還能接收計算機(jī)中心發(fā)來的命令，實現(xiàn)對設(shè)備儀器的直接控制。第二部分為集中器到計算機(jī)中心系統(tǒng)管理模塊，該模塊包括電力線信號傳輸部分、信號采集部分、互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸部分和配電信息監(jiān)控軟件四部分。該系統(tǒng)設(shè)計終端設(shè)備和Internet之間采用電力線連接，實現(xiàn)了與具有上網(wǎng)功能的客戶前置機(jī)之間的互相通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

1.1 監(jiān)控終端設(shè)備介紹

選用RS5011G型監(jiān)控終端設(shè)備，該監(jiān)控裝置集成了數(shù)據(jù)通信、過程IO控制和模擬信號采集三項功能?？梢詫崟r監(jiān)控配電網(wǎng)柱上開關(guān)兩側(cè)的供電狀態(tài)，收集電壓信號；具有完善的無線通信模塊，可以實現(xiàn)掉線自動重新連接；采用雙電源終端設(shè)計，具有獨立供電功能，保證終端不掉電；存儲量大，支持自動采樣和數(shù)據(jù)查詢；內(nèi)設(shè)工業(yè)繼電器，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，當(dāng)出現(xiàn)故障時可完成自動排障，減少了搶修人員的工作量。該監(jiān)控設(shè)備可以通過RS485/RS232接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，因此，可以直接和電表、電壓檢測設(shè)備以及配電檢測儀等連接，對現(xiàn)場開關(guān)工作狀態(tài)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。在電力線路發(fā)生故障，開關(guān)跳閘后，RS5011G監(jiān)控設(shè)備會在第一時間將開關(guān)狀態(tài)發(fā)送到計算機(jī)管理中心，完成故障報警，如果有要求，還可以將故障信息發(fā)送到相應(yīng)負(fù)責(zé)檢修人員的手機(jī)上。RS5011G監(jiān)控終端集采集、傳輸、控制功能于一體，硬件結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，實用性強(qiáng)，是目前應(yīng)用最廣泛的終端設(shè)備。

1.2 系統(tǒng)通信方式選擇

1.2.1 GSM/GPRS、CDMA無線通信方式

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)關(guān)于該系統(tǒng)通訊方式的研究越來越多，張子紅[3]等研究了基于GPRS的電網(wǎng)遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)備溫度以及泄漏電流的實時監(jiān)控與顯示，取得了良好的成果。雖然相關(guān)研究均取得了良好的成果，但是由于電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模龐大，配電網(wǎng)柱上開關(guān)的數(shù)量眾多，使用該種傳輸方式在實際應(yīng)用中的成本非常高，一般企業(yè)負(fù)擔(dān)不起，一定程度上限制了該通訊模式的應(yīng)用。

1.2.2串行通信總線

串行通信總線在諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，尤其是RS-232、RS-485總線，技術(shù)相對成熟，傳輸速率較高，在智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用很成功。但是配電網(wǎng)柱上開關(guān)分布非常廣，數(shù)量也非常多，僅采用此種通信方式難以完成實時、準(zhǔn)確的通信。

1.2.3低壓電力線載波PLC

從實際應(yīng)用出發(fā)，本設(shè)計采用低壓電力線載波PLC，并結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸速率較高的RS-232/RS-485方式，作為開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式。并且RS5011G型監(jiān)控終端可以采用RS-232/RS-485方式作為數(shù)據(jù)接口，因此，此種通信方式的可行性較高。當(dāng)然，采用此種通信方式也存在相應(yīng)的缺陷，例如噪聲大、衰減嚴(yán)重等，而且在不同的應(yīng)用場合，通信效果也不盡相同。所以，必須采用高技術(shù)含量的調(diào)制解調(diào)器，只有這樣才能實現(xiàn)電力線載波的可靠通信。

2. 監(jiān)控中心主站系統(tǒng)

主站相當(dāng)于監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，支配著整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行。不僅可以對配電線路柱上開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行實時的監(jiān)控，還可以發(fā)送命令，對開關(guān)故障進(jìn)行自動維修。如果故障無法完成自動維修，主站系統(tǒng)收到信號后，會將故障情況和故障位置以短信的形式發(fā)送到檢修人員手機(jī)，第一時間通知檢修人員進(jìn)行維修。

主站系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能?？梢院偷谌较到y(tǒng)進(jìn)行相互通信，實時獲取斷電信息及警告信息；配有聲光報警器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)發(fā)生故障時，第一時間通知相關(guān)管理部門和人員；可以同時監(jiān)控多個柱上開關(guān)的狀態(tài)，能提供實時監(jiān)控數(shù)據(jù)；可控制單個開關(guān)的開閉狀態(tài)，便于維修和管理；具有大存儲單元，可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢；存儲數(shù)據(jù)可以輸出并形成報表，方便閱讀和管理。

3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件主要用于和各監(jiān)控端建立連接，負(fù)責(zé)接收、存儲和管理RTU終端的信息。此時，需要固定系統(tǒng)服務(wù)器的IP地址，并建立在最常用的Windows操作系統(tǒng)之上。系統(tǒng)軟件設(shè)計包含三部分，第一部分為通信互聯(lián)，實現(xiàn)同RTU終端的通信；第二部分為顯示獲取的數(shù)據(jù)并進(jìn)行管理；第三部分為發(fā)送并執(zhí)行命令。本系統(tǒng)采用多線程技術(shù)，避免了子線程之間的相互影響，又保證了主線程的通暢性。

4. 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，10kV配電線路的開關(guān)設(shè)置越來越復(fù)雜，對開關(guān)狀態(tài)的實時監(jiān)控可以保證配電的安全性。本文從實際應(yīng)用出發(fā)，詳細(xì)介紹了10kV柱上開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，選擇了合適的通信方式，分析了監(jiān)控中心主站系統(tǒng)的功能，并闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法。該系統(tǒng)可行性高，安全可靠，可以對配電線路柱上開關(guān)進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳偉凡，陳曉亮，高偉. 變電站10kV開關(guān)柜運行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電氣技術(shù)，2016，（09）：83-87+97.

[2]蔣冰華，楊超，楊雨. 基于Android的10kV真空開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 中國儀器儀表，2016，（06）：60-64.

[3]張子紅，秦淑香，馮進(jìn)玫，周連臣. 基于ZigBee技術(shù)和GPRS的高壓電網(wǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 黑龍江電力，2016，（02）：155-160.endprint