郑 康 国网浙江兰溪市供电公司 浙江兰溪 321100
【文章摘要】
详细介绍了10kV 架空线路故障在线监测系统的主要功能，并从实际应用的角度分析了实现在线监测功能所采用的关键技术，提出了技术创新点。该在线监测系统对实现故障检修的自动化控制具有重要的实际意义。
【关键词】
架空线路；故障；在线监测
0 引言
10kV 线路发生故障后需要依靠人工巡线查找故障点，耗时费力，为了避免扩大了用电损失及引起事故扩大，市场迫切需要有一套符合10kV 架空线路实际运行情况的线路故障监测系统。2012 年1 月我局提出针对10kV 架空线路故障进行监测报警，提出了总体的计划及实施细则，并确定了实施方案。本文就我局在实施过程中的实际情况，对一种新型10kV 线路上应用配电线路故障在线监测系统进行分析，该配电线路故障在线监测系统是借鉴了国内外相关产品技术优点，在原有故障检测原理的基础上进行了深入研究，开发出的国内领先的一种综合故障在线监测系统解决方案。
1 产品的功能
该“10kV 架空线路故障在线监测系统”系统可安装在6 ～ 35kV 架空线路上， 用于在线监测电力线路运行及故障情况， 是一套具有远程传输能力的可分布监控、集中管理、即时通知型的智能化故障管理系统，可为架空线路的安全、稳定运行保驾护航，为线路故障的排除加快速度。
1.1 故障定位
具有短路故障、接地故障的准确判断和快速定位功能。
1.2 报警
可以将短路故障、接地故障的故障时间、故障位置、故障类型进行报警。
1.3 终端自检
故障检测终端每天定时发送自检信息至通信主机，通信主机也会每天定时发送自检信息到系统主站。
1.4 信息记录查询
太阳能通信主机内置有存储卡，失电情况下也可永久保存300 条SOE 事件记录。
服务器提供多种条件组合查询，包括终端类型、线路名称、起止日期、报警类型等条件。可根据各种字段，按升序或者降序自定义显示查询结果。提供查询结果的文件导出和打印功能。
1.5 数据统计
提供历史数据的分类统计和分时统计功能。既可分析比较某条线路在某时间段的所发生的各类不同故障情况，也可分析比较各类故障在某条线路的不同时间段的发生情况。
2 产品的关键技术
10kV 在线监测系统，主要是完成“监测”和“传输”两个方面的要求，为了完成监测和传输，采用了如下关键技术：
2.1 故障检测技术
现有各种故障检测技术的准确度都有限，采用“谐波法”和“首半波法”相结合形成“综合法”来提高故障检测的准确度。
2.2 故障检测电路及嵌入式软件的设计
新型的故障检测方法要求更高的采样率，更快的运算速度。采用单片机作为内核，使计算速度提升至每秒钟500 万次， 并进行10 位数字采样，准确测量电力线路电流。所有测量均采用数字方式，不用模拟电路作为判据，减少干扰，提高精度。
2.3 供电技术
太阳能电池板与如此小体积的架空线路故障检测终端的融合；太阳能供电、锂电池供电的兼容性、稳定性等问题；太阳能电池板提供主电源为通讯主机及对蓄电池的充电控制过程的切换控制过程等问题。
2.4 通信技术
架空线路故障检测终端与太阳能通信主机之间采用无线射频进行通信，免除了线路安全距离不足及线路绝缘等问题；另外，传输电路经过抗干扰设计，不受电磁干扰及励磁涌流的影响。
太阳能通信主机与系统主站之间利用无线网络加无线射频网络进行通信。采用进口通信模块及更合理的通信协议以便提供通信准确率。
2.5 自检设计
终端装置每天都将进行一次自检， 检查自身的通讯及供电等是否正常。自检完毕后将发送相关信息到系统主站。主站若持续24h 未接受到相应终端的自检信息则将发出提示信息，提醒工作人员进行处理。终端装置的自检功能也可通过遥控器来触发。此设计提供了终端装置的可靠性，保证终端装置可长期稳定运行。
2.6 安装设计
故障检测终端采用固定弹簧卡具的方式进行安装, 在卡具下加有防滑橡胶，不会对电力线路造成损坏或检测终端在线上滑动的现象。终端放在安装工具里， 通过绝缘杆送到线路上，可带电操作，安装、拆卸非常方便，
2.7 遥控设计
遥控器可以在10—30 米的范围内给检测终端发送指令，可召唤附近检测终端的实时数据、修改设定值、进行报警实验及复位等操作。检测终端接收到指令后执行相应的操作监控中心的系统会有相应的信息显示。遥控装置不仅可以对故障检测进行有效的检测，还可以对于线巡线人员的巡线次数与线路进行有效管理。
2.8 统主站的硬件设计及开发
系统主站由通信交换机、服务器、UPS 等组成，通信交换机负责接收故障检测终端上传的报警及负荷信息并进行报警信息转发；通信交换机通过串口与服务器相连进行数据交换，运行在服务器上的系统软件则进行数据运算处理、显示、报警等，是整个系统的核心。
2.9 系统主站的软件设计及开发
系统软件将采用SQL server 3005 作为数据库，利用SCADA 技术将数据通过图像、动画等方式进行直观动态的显示。系统软件将负责数据运算处理、显示、召唤、报警等，使管理人员能够实时查看线路状态、报警信息、修改终端设定值、生成日志报表等功能。
3 产品的主要创新点
本套系统，有如下方面的创新点：
3.1 故障检测技术
采用“谐波法”和“首半波法”相结合形成“综合法”来提高故障检测的准确度。
3.2 故障检测电路及嵌入式软件的设计
采用单片机作为内核，使计算速度提升至每秒钟500 万次，并进行10 位数字采样，准确测量电力线路电流。所有测量均采用数字方式，不用模拟电路作为判据，减少干扰，提高精度。
3.3 供电技术
采用太阳能供电、电磁感应供电、锂电池供电，并解决了他们的兼容性、稳定性等问题。
4 产品的应用实例
2012 年对兰溪供电局10kV 架空线路故障进行监测报警进行了具体实施，具体方案是在白坑239 线路安装及调试故障监测终端共3 个点，北郊268 线路安装及调试1 个点，长天243 线安装及调试1 个点，库房230 线安装及调试2 个点，灵洞234 线安装及调试3 个点，马公谭242 线安装及调试2 个点，茆竹园1018 线安装及调试4 个点，潘坞231 线安装及调试8 个点，岩头1212 线安装及调试5 个点， 永生02912 线安装及调试1 个点，共计30 组。10 月完成产品的生产、调试，11 月041
智能应用
Intelligence Application
042
电子制作
20 日完成挂网运行，并验收合格，目前正在发挥作用。
5 产品的使用效果
通过对兰溪供电局10kV 架空线路故障进行监测报警实施几年来的运行情况分析，使用后获得了明显的效果。
5.1 减少了故障查找时间
假如以前线路出现故障后需要派出5 个巡线工人查找故障，平均需要2 小时的巡线查找故障时间，假若一年发生5 起故障，则每年需要耗费50 小时用于查找故障。采用架空线路故障在线监测系统后， 可在出现故障出现后3 分钟内在主站软件页面上显示出具体故障位置，并将故障位置通过短信发送到相关工作人员的手机上，一年的5 起故障只需15 分钟就可明确故障位置。比较而言，用于查找故障的时间大大缩短。
5.2 提高了服务效率和质量
比较而言，运行人员在第一时间得知故障信息，比95598 后台通知的时间大大提前，一般要快20 分钟左右，很多时候已经在处理故障，才刚刚得到后台报修电话。截止目前，该系统共发生5 次故障报修信息，比后台报修的时间足足提前23 分钟每次。
5.3 减少了售电损失
假如安装在线监测系统的线路每年发生5 次故障，平均每次查找故障时间可以减少2 个小时，线路平均负荷为6000kVA， 功率因数为0.95，则将累计增加售电量57000kWh。按平均电价0.7199元/ kWh计算， 将增加售电金额41034.3 元/ 年。
5.4 降低了运营成本
安装在线监测系统后，对运行中配电线路的故障点能进行有效定位，不再需要安排人工巡线查找故障点，而故障报警短信转发功能及WEB 发布功能将大大提高线路自动化水平，为无人值守提供有力支持。系统的完成将可以大量减少人力、物力费用，提高工作效率及供电可靠性，达到减员增效的目的。
5.5 减少了设备投资
“架空线路故障在线监测系统”利用公用GSM/GPRS 无线通信网进行数据传输，只需付出少量的租金就可用于各种复杂环境，起传统的光纤通信可以大大减少设备投资。以变电站为例，若其距公司调度室50 公里，采用光纤通信的话，需架设ADSL 光缆50 公里，并安装光端机一台，约需设备投资116 万元。而使用GSM/ GPRS 进行数据传输的话仅需办理一张SIM 卡，交付每月十几元的月租/ 套餐费用即可。
6 结束语
10kV 架空线路安装了故障在线监测系统后，能准确判断线路出现的故障类型、时间并报警。该系统应用操作简单，方便快捷，有效解决了线路发生故障时，判断查明故障点需要消耗较大的人力和物力的问题，并且较好地实现历史数据分析与比对，为配网运行维护和故障抢修提供重要的数据支持，提高了工作效率及供电可靠率；该系统作为一种架空线路配电自动化建设模式，应加以推广应用，形成一套完备使用的系统，必将产生更多的经济效益和社会效益。
【参考文献】
[1] 叶亮. 配电线路故障在线监测系统的研发及应用[J]. 云南电业, 昆明,2009 第4 期.
[2] 纪树江. 浅谈10kV 架空线路故障实时无线监测系统[J]. 科技与企业, 北京,2013, 第5 期.
【作者简介】