摘要：传统的配电网自动化监测解决方案投资大、建设周期长、实施困难，技术相对不成熟，因此无法大面积推广。配电自动化建设应在全面评估实施区域的供电可靠性指标、配电网架特点、配电设备及自动化系统现状的基础上，制定合理的规划目标，因地因网制宜、分阶段开展。如果可以利用配电网络的现有条件，通过增加少量设备，实现配电自动化网络各类设备的在线监测功能，将会为配电自动化网络建设提供很好的支撑。
关键词：配电网；状态监测系统；设计与实现
引言
故障定位在线监测系统建设，基于配电自动化平台，运用二遥型故障指示器高端技术，整合生产管理信息系统（PMS）、信息地理信息系统（GIS）、配电自动化（DMS）信息，依据现场FTU、DTU终端设备、故障指示器、配变一体化平台提供的线路及配变的实时数据，有效地进行信息筛选，故障点快速定位，比较、优化馈线自动化故障处理模式，确定馈线自动化策略、执行模式，迅速隔离故障，实现非故障线路转移供电。
1配电网状态监测系统设计
1.1硬件设计
监测终端的PCB板采用拔插式结构，主要分成CPU板卡、电流采集板卡、电压采集板卡、母板。电流型监测终端由CPU板卡、电流采集板卡和母板组成，实现馈线三相电流和零序电流实时采集，以及与电压型监测终端的信息交互。电压型监测终端由CPU板卡、电压采集板卡和母板组成，对母线三相电压和零序电压实时采集，并与电流型监测终端和上位机保持数据交互。由于电压型监测终端既可以采集母线电压信号，同时又汇集馈线的电流数据，因此节省了一台专门用于数据通信管理的集中器，简化了系统结构并便于现场安装。
采集MCU和通信MCU均使用32位单片机STM32F407VGT6。由采集MCU获取电压数据，并判断是否发生故障;由通信MCU与电流型监测终端及上位机实现信息交互。采集MCU和通信MCU通过串口UAＲT1实现信息传递。
电压采集板卡包括4个电压变换器TＲ1101-4G，其中3个用于测量母线三相电压、1个用于测量零序电压。4个TＲ1101-4G分别将母线三相电压和零序电压转换成较低的电压信号。转换后的电压信号经母板送入CPU板卡的AD采样模块。电流采集板卡包括5个电流变换器，其中3个电流变换器TＲ010-4G用于测量馈线三相电流;1个TＲ01153-2G和1个TＲ01116-2BA均将馈线零序电流转换成电压信号。前者用于测量幅值较大的零序电流，称为大量程零序电流;后者用于测量幅值较小的零序电流，称为小量程零序电流。转换后的电压信号经母板送入CPU板卡的AD采样模块。配电网发生金属性单相接地故障和高阻单相接地故障产生的零序电流大小不同，根据二者幅值大小不同，选用合适量程的电流数据进行分析，可以提高零序电流的采样精度。
1.2监测终端的软件设计
(1)故障判断和启动功能。通过实时采集三相电压和零序电压的数据，分别判断4路电压的瞬时值是否连续20次超过阈值。只要有1路电压满足，则起动故障。为了保证数据采集的实时性，利用环形存储机制。
(2)通信功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据通信对象的不同，通信的判断主要分成电流型监测终端和上位机两部分。若接收到电流型监测终端(或上位机)的报文，则调用解析报文程序;若要回复电流型监测终端(或上位机)报文，则调用打包报文程序并发送。电压型监测终端与电流型监测终端之间采用串口型Modbus通信协议，与上位机之间采用TCP/IP型Modbus通信协议。
2系统功能实现
配电网同期线损监测系统可实现配网线损量和线损原因的在线监测和分析，实现准确实时在线管理模式，提供同期降损依据参考。按逻辑功能可划分为数据采集层、数据传输层、数据处理层和业务应用层等4个层次，系统对外提供调用接口，供客户端程序使用或与其它系统进行数据交互。
其中，数据采集层主要由终端设备组成，主要实现监测数据的现场采集，之后分析数据的完整性，进行初步筛选，剔除无效或错误数据，将有效数据存入中间数据库，以备为线损计算和分析提供数据支持。该系统采用定时模式，可实现定期自动采集、定期自动读取用电营销数据等操作。同时，系统还提供相应的电量补采功能及前期数据预处理方法以满足数据的完整性和连续性的需求。另外，该层还具有异常报警功能，可实现电流在线监测、电压在线监测、谐波在线监测、电表在线监测，对出现的各种异常事件进行捕捉，实现线损突变提示报警和管辖区所有配变的动态监控。
数据传输层是系统内各设备与服务主站间的通信信道，用以实现彼此间的信息传输。该层采用GPRS公网和230M无线专网作为信道[12]。数据处理层可实现数据管理，线损管理及统计报表等功能，主要用来对各采集参数、设备型号等资料进行规范化管理，便于运维人员查询与维护。提供数据库中电量及其它各类信息的查询，管理及维护等功能。其线损管理功能可实现线损的理论计算与按月、季、年的统计分析。
此外，该系统对采集回的大量原始用电现场数据，可进行有针对性分类整理，并可与营销管理业务系统相连接，其所提供的数据支持可为电力企业的线损管理及电力营销策略提供有利的参考意义。
配电网出现缺陷乃至故障的原因多样，其中既有设备本体的也有环境或人为因素引发的，既有偶发的也有不断劣化发展的，而状态监测的目的就是通过对其特征量的监视，及时发现缺陷隐患，同时这些特征量应该是可以通过技术手段实现从物理到数字信号的转换，从而可以被后台监测并记录。无线在线监测系统通过工控机及系统集成软件，对配电网中各类被监测设备的动态参数进行集成，建立设备状态综合数据库，自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线，对设备状态的历史参数进行统计，趋势分析和相对比较相结合，实现设备状态的初步诊断，为维护人员在排查故障时提供依据。
结束语
在配电网故障定位在线监测系统建成后，馈线自动化实现区域，若线路发生故障，隔离故障有转供通道的，对非故障区域送电仅3min；安装故障指示器区域，隔离故障时间仅决定于配电人员到达故障点行程时间，故障定位系统采用后大大提高配网线路的可靠性和安全性。
参考文献
[1]朱见伟，丁巧林，杨宏，等.配电网CIM综合模型的构建与应用[J].继电，2006，34（10）：60-63.
[2]曹兆勇，陈兆乾，陈江，等.配电管理系统DMS的设计与实现[J].计算机应用研究，2004，21（3）：119-121.
[3]朱振华，孟昭勇.配电网管理系统的特点与设计要求[J].电力系统装备，2003（3）：74-76.
论文作者:刘辰涛1,王玉梅2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/1
标签：电流论文; 电压论文; 在线论文; 故障论文; 终端论文; 板卡论文; 数据论文; 《电力设备》2017年第11期论文;