电力线路运行在线监测系统的研制与应用
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摘要：对电力线路运行在线监测系统的研制与运用大大提高监测效率，降低故障出现的概率，在出现故障是能够及时组织人员处理，减少损失。本文通过研究，以具体的实例说明了该系统的作用，便于今后在这个方面能够更加完整。
关键词：电力线路运行 在线监测GPRS监测
引言
城市供电企业一般多为城网结构，农网线路复杂，一旦出现线路故障不仅浪费大量的人力、物力，还会影响城市建设、居民用户、企事业单位、学校等的生产、生活用电，无形损失巨大。工作人员查找和排除故障会花费较多时间，特别是在发生停电故障后，人工查找故障点的时间远远大于故障处理时间，如果工作人员能够减少故障地点查找所耗费的时间，尽快赶到故障位置，排除故障恢复供电，就可以为企业挽回大量的经济损失。
线路监测系统的产生和应用就是为了解决这一问题。线路监测管理系统可安装在输配电线路上，用于在线监测线路运行、故障情况及线路参数，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电力线路管理系统。在系统中，检测终端分布挂装在电力传输网络上需要监测的位置(如各分支处、各事故多发事段、电缆接头上等)，可以实时监测线路运行情况。在线路出现短路故障、接地故障、过载、停电等情况下，将采集的特征数据在数十秒内传送到监测中心，监测中心报警显示，并发信息给维护值班人员手机，显示线路变化情况。工作人员可以足不出户，全面掌握线路运行情况。
1.在线监测的研究现状
在当前我国电力设施监测技术比较落后、监测范围非常大的环境下，电力设施监测报警系统的研发是一个很有意义的课题。而近年来，随着移动通信技术的发展，GPRS技术得到广泛的应用。在一定范围内可以任意变换位置,不受活动区域的限制，通过GPRS移动通信网络，可以很方便的实现电力设施的远程移动监测。本文在上述背景下研究开发了基于GPRS 的电力设施监测报警系统，该系统集监测、控制功能于一身，不仅对电力设备的运行状态、电力线路的运行状态监测具有积极作用，而且对电力线路的防盗也有重要意义。
在铁路运输方面，为保证铁路运输安全，对自闭/贯通线的可靠性和故障快速恢复的要求很高。目前，发生线路故障时，主要采用人工巡线法。为查找故障点，邻近两电力工区全体出动，沿数十公里线路逐段查寻。由于自闭/贯通线信号点、开关数量多，故障点隐蔽，且故障往往发生在狂风、暴雨等恶劣天气中，现场通常交通不便，通讯落后，每次查寻、排除故障，少则几小时多则十几小时甚至几十小时，严重干扰了运输秩序，制约着铁路提速运行，严重时，直接危及铁路行车安全及人身安全，造成难以挽回的损失。
因此，迫切需要一套能够自动定位故障的系统，增强自闭/贯通线路的供电可靠性、实现配电网自动化、改善供电电能质量、提高铁路运输水平。电力线路运行在线监测系统就是在这种情况下研制开发的，现介绍其各部分结构及性能。
2.监测系统的研制
2.1该系统的工作流程
当线路发生故障时，线路故障检测终端检测到线路故障后，通过内置的GSM通信模块将故障信息远传至监控中心的通信交换机；若是在盲区，则通过内置的短距离无线射频模块将信息发至信号中继，通过信号中继的接力发送，直到有GSM网络时即可将故障信息传至监控中心的通信交换机；通信交换机将故障信息通过串口发到安装在计算机服务器上的主站监控软件；主站监控软件通过算法分析，判定故障位置及类型，并将线路模拟图所对应的发出故障信息的故障检测终端图标变色显示，同时使计算机发出声音报警；在主站监控软件中可以设置一个或多个管理人员的手机号码，这样就可以将判定出的故障位置及类型信息发到管理人员手机上。由于每组故障检测终端有一个唯一的编码地址，因此管理人员非常容易判定故障地点。
2.2技术上的要求
首先是故障检测技术：利用单片机作为内核，计算速度达到每秒钟5百万次运算；10位数字采样，可以准确测量线路电流；所有测量均为数字方式，不用模拟电路作为判据，干扰少，精度高引。接地检测采用了零序电流检测技术、模块计算三相参比、小功率无线射频的先进技术，从而代替了旧有的判据检测。其次是通信技术，利用无线GSM网络加无线射频网络技术，通信准确率高。第三位供电技术，检测器终端设计为低功耗，休眠状态耗电不到0.01mA认。对于负载电流小于25 A的线路，利用专用电池供电，电池可更换。对于负载电流大于25A的线路，利用从线路感应取电技术，无需担忧供电问题。最后主站软件采用地图的形式直接显示线路运行情况，直观明了；线路出现故障后软件监测界面上的对应图标由绿色变为红色，以声音和短信的形式报警，及时告知相关管理人员
3.在线监测的具体探究
对监测系统的研制与运用本文通过两个具体的事件来谈，一是矿区电力线路在线监测系统，二是基于 GPRS 的配电监测系统。
3.1矿区电力线路在线监测系统
电力监测系统功能图
泄漏电流监测系统在被监测线路上的金具上均有测量用的单片机及A/D采样电路，在传感器处测量泄漏电流，然后通过数字通讯传送到采集站。采集站监测绝缘子串的泄漏电流越限时，采集站主动向主站发送数据，同时可发送短信通知线路管理人员。线路覆冰在线监测系统通过拉力测量传感器直接在测量传感器处测量杆塔所受拉力。然后通过数字通讯送到采集站。当采集站发现某线路由于覆冰或人为破坏导致的杆塔承受拉力越限时，采集站会主动向主站发送数据。环境监测系统包括落雨监测、环境温度监测、环境湿度监测装置，能够对采集的数据提供辅助参考。风向、风速监测，可以为线路覆冰监测提供辅助参考。杆塔远程视频监控系统采用无线嵌入式视频服务器，将监控器的实时模拟信号转成数据IP包，通过GPRS网络传送到监控中心。监控系统未使用时，自动切断电源，以达到节约用电，延长蓄电池寿命的目的。当输电线路出现故障时，系统会自动拍照、自动传回照片。可定时拍照并发回照片以通知运行人员发现人为破坏造成的杆塔损坏。
3.2基于 GPRS 的配电监测系统
工作原理图
监测端由主CPU 控制器、电力线路监测单元、语音电路单元、电源电路单元、图像采集存储单元和GPRS MODEM 构成。其中，主CPU 控制器是监测端系统的核心，接收由线路监测单元和语音单元的信号，来实现对电力线的监测。如线路出现异常，通过GPRS MODEM 向主站发送异常的信号，同时又可以接收监控中心的命令，采取相应的措施。电力线路监测单元是通过判断线路上有无电压变化来检测线路故障的，是系统的“眼睛”，采集的电压信号若出现异常，则向CPU 发送信号。GPRS MODEM 由从CPU 控制器和GPRS 收发模块构成。GPRS MODEM 与主CPU 控制器通过模拟串口进行数据交换，主要作用是实现GPRS 无线模块与主控制器之间数据的透明传输，主要功能包括短信发送、短信接收、拨打报警电话、图像数据采集存储及发送等。语音电路单元通过主站控制录音，线路异常拨号报警两个过程实现报警。图像采集存储单元的控制器是GPRS MODEM 的控制器，功能是实现图像的采集存储并根据主控端的命令，将现场的图像由GPRS 网络无线传送给主端，供监测中心参考。
监控中心主要由GPRS MODEM 和监控微机组成，GPRS MODEM 用来接收监测端发来的监测数据，经过处理后发送给监控微机，并将其显示在微机上，监管中心可以通过GPRS MODEM 向监测端发出控制命令。根据监控微机和监测端CPU 之间的通信协议，监控中心可以发送数据来设置监测端。这一功能只需在控制端微机中增加串口发送程序即可实现，软件实现简单，不需要对主站进行大的修改，只需要在原有的系统上升级就可以实现。其中监控中心GPRS MODEM 与监测端的GPRS MODEM 相同。
3.3基于GSM的电力线路故障监测系统
监测系统主要利用微波感应原理，感应周围的移动物体，如果检测到有运动的物体向它靠近，可通过语言提示对其进行威慑，同时通过GSM发送信息给监控室；利用电压转换的原理对电力线路的三相电压进行检测，单片机将检测的结果通过GSM发送给上位机，经上位机处理判断出故障类型。上位机可以将检测的结果发送给离故障处最近的工作人员。如单相电压缺相可能为雷击造成整相跳闸或线路被盗，三相都缺失可能为配电变压器被盗，如果同一线路上多台监测设备同时发出相同的信息，上位机可以判断出线路故障类型。
检测系统结构原理图
检测系统的主要特点，运用了微波感应模块的反射特性。采用了电压监测电路可以准确的判断出故障相，并能给出三相电压值，可识别故障类型。。从而对电力线路起到了实时监测的功能，对线路故障的修复工作提供帮助，提高线路抢修的效率，减少故障损失。
4.总结
相信通过以上问题以及具体实例的说明，读者对该监测系统的重要性以及作用都有了大概的了解，虽然不是很深刻，但是希望在这方面对读者有所帮助，也希望同行能够加强相互之间的交流，使其更上一层楼。
参考文献
[1]蒋洪峰.浅谈基于GPRS的电能质量监测系统在斗门区用电负荷管理中的应[J].广东科技, 2009, (18)
[2]朱婵霞,窦晓波,胡敏强.基于B/S模式的配变监测系统[J].江苏电机工程,2008,(01)
[3]管刚,禹安胜.基于ASP.NET技术的电能质量监测系统的设计及实现[J].计算机应用与软件, 2010, (06)
[4]何扬名.旋转设备在线监测系统的设计[J].科技广场,2006.(05)
[5]杨思甜,杨树青.GPRS远程监控在铁路电力系统中的应用[J].大功率变流技术,2009.(01)
[6]孟诺.关于减少视频安防监控主机故障的若干建议[J].智能建筑与城市信息, 2010.(02)
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