電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)的應用

寧波市海曙巨龍電氣廠 聯(lián)系電話： 4008-549-837 傳真：電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)的應用 配電系統(tǒng)分支線多且復雜，發(fā)生短路故障時一般僅由出口斷路器動作跳閘，即使在主干線上使用分段斷路器，也只能隔離有限的幾段，要找出具體故障位置往往還需要耗費大量人力、物力和時間。這與當前配網(wǎng)自動化要求極不相稱。目前，故障查找在國內(nèi)雖研究較多，且有各種成型產(chǎn)品提供，但基本上都需要人工現(xiàn)場查找，自動化水平很低。 電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)提供了一整套自動、高效的短路故障點檢測及定位手段，故障發(fā)生后短時間內(nèi)在控制中心給出 故障點位置，指導維修人員迅速趕赴現(xiàn)場，排除故障，恢復正常供電。這樣，可以大大提高供電可靠性，同時大大減少故障巡線人員，提高工作效率。 1 系統(tǒng)的組成和工作原理 電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)的理念源自于故障指示器，由故障監(jiān)測探頭 ( FD)、無線發(fā)射子站 ( ST)、無線中轉(zhuǎn)站 (RP)、無線接收中心站 (CS)和監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)等組成。 當線路上任意一處發(fā)生短路故障時，安裝在短路故障電流通路上的故障監(jiān)測探頭動作，并將信號傳送給無線發(fā)射子站。無線發(fā)射子站通過無線中轉(zhuǎn)站或直接發(fā)送給無線接收中心站 。無線接收中心站可直接顯示故障信息，并通過RS232 通信口，將信號傳送給監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)。監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)中安裝有 Mapinfo 地理信息系統(tǒng)，可將故障通路以不同的顏色在屏幕上顯示出來。據(jù)此，運行維修人員可以直接前往故障點排除故障。整個系統(tǒng)中，故障監(jiān)測探頭與無線發(fā)射子站的通信距離為 10-30 m，無線發(fā)射子站與無線接收中心站、無線發(fā)射子站與無線中轉(zhuǎn)站、無線中轉(zhuǎn)站與無線接收中心站間的通信距離都為 5 km -10 km。 1.1 故障監(jiān)測探頭 故障監(jiān)測探頭目前使用的型號為 FI - 3A6W，主要 由故障電流檢測電路、就地指示部分、數(shù)字編碼及無線調(diào)制發(fā)射單元組成。當線路發(fā)生相間短路故障時，故障分支上的故障監(jiān)測探頭被觸發(fā)，給出紅色顯示，同時將數(shù)字編碼信號通過發(fā)射單元，以無線電波的方式發(fā)射出來。發(fā)射頻率為 433 MHz，可靠通信距離為 20 m。 故障監(jiān)測探頭可以安裝在架空線、電纜等線路上，也可以安裝在開關柜的母排上。 1.2 無線發(fā)射子站 無線發(fā)射子站目前使用的型號為 FLS - ST/A，一般安裝在線路分支點處，可接收兩個分支共六個故障監(jiān)測探頭的編碼信息。發(fā)射子站接收到的無線信息首先被解調(diào)、 解碼，再與子站的地址組合后，編譯成一個綜合地址碼，經(jīng)過一個與地址碼相對應的延時后，通過編碼電路，傳送給無線調(diào)制及發(fā)射單元，以無線電波的方式發(fā)射出去。發(fā)射頻率為 228. 750 MHz。 發(fā)射子站的所有元件安裝在一個可戶外運行的鐵箱中，內(nèi)部還包括一個免維護的 7 Ah 鉛酸蓄電池。箱體外部安裝有一個太陽能電池板，用以向蓄電池充電，并在白天作為工作電源使用。在夜晚或陰雨天氣時，由蓄電池供電。蓄電池在充足電后，可以維持無線發(fā)射子站連續(xù)工作 20 d。每一個無線發(fā)射子站均可以通過撥碼開關設定地址碼。 1.3 無線 中轉(zhuǎn)站 無線中轉(zhuǎn)站目前使用的型號為 FLS - RP。無線中轉(zhuǎn)站的功能與無線發(fā)射子站類似，接收和發(fā)射共用一個頻率。因為接收電路部分的守候電流較大，因此除使用 7 Ah 鉛酸蓄電池作為后備電源外，無線中轉(zhuǎn)站還備有交流電源接口。無線中轉(zhuǎn)站不對收到的數(shù)據(jù)信息進行修改。 1.4 無線接收中心站 無線接收中心站目前使用的型號為 FLS - CS，功能是將無線發(fā)射子站及無線中轉(zhuǎn)站傳送的無線信息接收后進行解調(diào)、解碼并顯示。無線接收中心站需要架設高架天線，以保證有效地接收數(shù)據(jù)。解碼后的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)進 行進一步的處理。 無線接收中轉(zhuǎn)站具有的接口如下。 (1)無線數(shù)據(jù)接口。這一接口與天線相連，接收無線發(fā)射子站及無線中轉(zhuǎn)站發(fā)回的故障信息。 (2) RS232 通信口。這是與監(jiān)控中心的通信口，用于將接收到的地址碼信息傳送至監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)。 無線接收中心站帶有液晶顯示屏及操作鍵，可直接查詢故障線路信息，在必要時也可清除內(nèi)存。在接收到故障信息后，無線接收中心站還可以給出音響報警。 1.5 監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng) 寧波市海曙巨龍電氣廠 聯(lián)系電話： 4008-549-837 傳真：監(jiān)控中心的計算機系統(tǒng)由計算機、打印機和監(jiān)控軟件組成。由于通信主站 處于實時運行狀態(tài)，可儲存故障信息，在接收到任何一組故障信息后，還可以給出音響報警，因此監(jiān)控中心的計算機地理信息系統(tǒng)可處于后臺運行方式，或僅在必要時啟動。這樣，這個計算機系統(tǒng)還可兼作其他行政管理設備使用。 監(jiān)控軟件為 CR6000 - FLS，界面上有根據(jù)實際情況繪制的電子地理圖，并在地理圖上繪制相應的電力線路。調(diào)度可以根據(jù)監(jiān)控軟件所提供的信息清楚快速地確定故障的地理位置，及時對故障做出處理。這一系統(tǒng)可以大大縮短故障排除時間，進而縮短因故障造成的油井停電時間，為生產(chǎn)提供了良好的保障。 監(jiān)控中心的 計算機系統(tǒng)可以將故障的位置信息文檔進行打印，作為故障資料提供給線路維護人員。 2 系統(tǒng)的優(yōu)點 簡而言之，電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。 (1)通信協(xié)議簡單，保證了通信的穩(wěn)定性。 (2)室外設備便于安裝，安裝位置離地面較高，可預防盜竊和蓄意破壞的發(fā)生。 (3)太陽能充電，使設備安裝后免維護。 (4)軟件界面友好，便于操作，并具有地圖功能，可隨時錄入或更新電力線路，便于實現(xiàn)線路的拓撲分析。 (5)系統(tǒng)應迅速，定位準確。 3 系統(tǒng)在油田電網(wǎng)中應用的 意義 油田作為石油生產(chǎn)單位，為保證油井正常運行，必須快速處理故障，恢復供電。在這一要求下，電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)顯示出極佳的實用性。當發(fā)生相間短路故障造成線路跳閘時，油井停電。此時如不能及時地找到故障點，將影響石油的產(chǎn)量。如僅靠人工尋找故障點，則將浪費大量的人力、物力。電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)可在較短的時間內(nèi)準確快速地確定故障位置。 4 系統(tǒng)的應用和案例 電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)在勝利油田純梁采油廠最先得以應用，具體主要應用在純一變鐵東 I、純二變鐵東，廠東、純賈、純 三注、純北這六條線路上，共安裝了 28 臺無線發(fā)射子站。這一系統(tǒng)應用后，得到了較高的評價。 隨著自動化水平的提高，應用后又對原有系統(tǒng)進行了升級，在原有的無線發(fā)射子站中增設通用分組無線業(yè)務模塊，實現(xiàn)了在線路故障時向相關負責人的移動通信設備發(fā)送故障信息。 純梁采油廠應用電網(wǎng)故障監(jiān)測及定位地理信息系統(tǒng)后，快速處理了一些故障，現(xiàn)介紹如下。 4.1 故障 1 某日，鐵東 I 線采油三隊附近 15 號桿出現(xiàn)短路故障。當時，鐵東 I 線出口斷路器過流保護動作跳閘，動作電流 35 A。重合閘動作失敗，判斷為永久性故障 。線路隊迅速組織人員對線路進行巡視。根據(jù)監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)顯示， 14號桿前的故障監(jiān)測探頭由于大電流作用而出現(xiàn)動作信號，由此判斷故障點位于 14 號桿與下一個故障監(jiān)測探頭安裝點 23號桿之間。通過檢查，發(fā)現(xiàn) 15 號桿上瓷絕緣子明顯存在短路弧光燒灼痕跡，且是由于鳥類筑巢導致此次短路故障的發(fā)生。經(jīng)過登桿檢查，發(fā)現(xiàn)短路電流較大，鋁導線燒灼嚴重且僅剩鋼芯部分，部分瓷絕緣子表面電蝕嚴重而無法使用。 本起故障由自然界動物引發(fā)。油田地區(qū)線路由于分布面積較廣，此類故障出現(xiàn)較為頻繁。部分配電網(wǎng)絡沒有在每級桿塔都安裝驅(qū)鳥裝置，日 常巡視人員必須檢查預防鳥類筑窩的情況。同時，應在春季和夏季加強對線路桿塔的巡視檢查，避免此類故障的發(fā)生。 4.2 故障 2 某日，廠東線雞廠附近 7 號桿出現(xiàn)接地故障。當時，廠東線出口變電站系統(tǒng)接地報警，監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)同時顯示，廠東線故障，故障類型為單相接地，位置點位于 6 號桿分支至 9 號桿之間。組織人員按照所指示范圍進行檢查，很快發(fā)現(xiàn) 7 號桿為故障點。經(jīng)過檢查后確認，由于大風等惡劣天氣造成樹木被刮斷，掛在輸電線路上，造成單相接地。迅速停電并組織處理現(xiàn)場樹木，對導線進行檢查后一次送電成功。 本起 故障由線路附近樹木造成，容易造成跨步電壓電擊事故，嚴重時甚至會造成周圍過路群眾人身傷亡。所以確定故障點后，必須盡快停電處理。 4.3 故障 3 某日，純賈線二大隊附近 51 號桿出現(xiàn)接地故障。當時，純賈線出口變電站系統(tǒng)接地報警，監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)顯 寧波市海曙巨龍電氣廠 聯(lián)系電話： 4008-549-837 傳真：示 49 號桿分支后與 52 號桿分支前四檔線范圍內(nèi)有接地故障?，F(xiàn)場通過紅外望遠鏡觀察發(fā)現(xiàn)，由于 51 號桿支持絕緣子出現(xiàn)放電擊穿，造成單相接地故障。 由于白天放電不易觀察到，所以本起故障的故障點需要借助紅外設備進行確認。類似的故障通常發(fā)生在潮濕的天氣里，有時會出現(xiàn)短 時接地且很快消失，隱蔽性較大，所以日常巡視過程中需要定期對線路重要部位進行測溫，并且使用紅外設備進行檢查。在負荷不發(fā)生突變的情況下，發(fā)現(xiàn)溫度突然升高