摘要：当今世界能源的发展以电力为中心，油田企业等在生产中的电力消耗在总能耗中所占比例最大，据估计达到了48%左右。电力供应的可靠性直接决定着原油产量，产量是各个采油单位的生命线，可见保证供电的可靠性对于油田生产至关重要。但由于油田配电网分布广，供电半径长、分支多且负荷节点数，使得配电网故障频繁出现，如何根据故障现象尽快准确定位故障、排除故障及恢复供电显得尤为重要。
关键词：油田配电网；故障；诊断；分析
1导言
馈线故障的定位和隔离是配电自动化的重要内容之一。对辐射状网、树状网和两端供电设计单端供电运行的开式网络，当发生故障时应根据故障电流流通的路径来判断故障位置，从电源沿潮流方向最后一个经历了故障电流的开关和某个未经历故障电流的开关之间的区段即为故障区域。
2故障定位系统组成及原理
2.1系统组成
该系统包括故障检测探头、通信系统及监控中心。其中通信系统根据使用场合和通信方式又分为：短距离无线数字通信收发系统、远距离无线发射系统、无线接收总站及其他通信系统。
2.2工作原理
故障探头安装在线路分支处的分支线上，当线路出现相间短路故障时，故障探头就能及时检测到短路故障电流，通过短距离无线收发系统，将动作信号传送给安装在线路分支处的无线收发子站。无线收发子站可以接收到分别安装在两个分支6相线路上的故障探头发送过来的动作信息。无线接收及发射子站在收到动作信息后，将动作分支的故障探头地址信息通过远距离无线通信系统（通信距离一般10km）发回控制中心。无线接收主站接收子站发来的信息后，经过解调、解码，可就地显示地址信息，同时将地址信息送给监控中心的计算机系统。监控中心在接收到这些动作信息后，经过计算机分析，与地理信息系统相结合，就可以直接显示出故障点地理位置信息，并在地理背景上显示出来，同时还可以通过打印机将地理位置信息打印出来。根据这些信息，运行维修人员就可以迅速到达故障地点及时排除故障，各部分的详细情况分述如下。
2.2.1 FD故障探头
FD故障探头主要由故障电流检测电路、就地指示部分、数字编码及无线调制发射单元组成。在线路发生相间短路故障时，故障分支上的FD在故障后将被触发，给出红色显示，同时将其数字编码信号通过发射单元，以无线电波的方式发射出来，发射频率一般在220MzH，通信距离在50m。
2.2.2 ST发射子站
发射子站一般安装在线路分支点处，它能接收两个分支共6个FD的编码信息，它与DF的关系一般是1只对6只为一组，当它收到故障探头的动作信号并经处理后，通过地址编码和时序控制，再将信息以无线电波方式发射出去，它的发射频率为220MH：左右。发射子站的所有元件安装在一个铁箱中，内部包含一个铅酸蓄电池。箱体外部安装一个太阳能电池板，用以给蓄电池充电，并在白天作为工作电源。在夜晚或阴雨天气时，由蓄电池供电。蓄电池在充足电后的情况下，可以维持子站连续20天工作，不需要补充能量。
2.2.3 RP中继站
如果发射子站与接收主站间有大的障碍物或距离超过10km时，需要其间加设无线中转站，它可以接收子站的信息，然后再转发至接收总站。中继站与发射子站类似，发射频率亦为220MH。因其接收电路部分的守候电流较大，所以后备蓄电池的容量较大，同时还备有太阳能电池板，白天由太阳能电池供电，夜晚或阴雨天气由蓄电池供电。中继站接收的数据信息不加修改，仍以无线方式将原数据再转发出去。
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2.2.4 无线接收总站
无线接收总站的功能是将发射子站及中继站送来的无线信息接收后进行解调。解调后的数据送通信主站，由通信主站进行解码处理。
2.2.5通信主站
通信主站具有如下接口：一是无线数据接口接收无线总站解调后的数据，再进行解码处理，恢复DF的地址码信息。二是与监控中心的接口串口（RS-232），将无线数据接口接收到的FD的地址码信息送人监控中心的计算机系统。
2.2.6监控中心
监控中心由计算机、打印机、监控软件等组成。由于监控设备处于实时监控运行状态，可储存故障信息，在接收到任何一组故障信息后，都可以给出音响报警。并具有以下功能：一是输人及显示配电系统地理区域图。二是输人故障监测系统中的FD安装地理位置、地址编码等有关信息，构成网络拓扑图。三是接收通信主站送来的地址信息，对地址信息数据进行纠错、校正，对故障线路及故障点位置进行定位计算，自动将故障线路、区段及地理位置信息在显示屏幕上以不同频色显示出来。四是可查询故障线路及区段的更详细信息，如过去发生的故障记录、故障区段的设备资料。五是任一次发生的故障，只要选择存储功能，即保存全部故障信息，任何时候均可以重演故障。此外还具有打印输出功能，如故障线路区段图形的输出、故障地理位置信息的输出、FD配置网络拓扑图的输出等。
3系统功能
故障指示器平常处于节电休眠状态，当线路状态发生变化时，检测功能模块触发分析算法功能模块；分析算法功能模块将采集到的信息进行分析、计算和处理后，确定线路是否发生了送电、停电、短路和接地等状态变化。确定状态变化后，则启动触发告警功能模块并通过无线射频发射模块将信息安全准确地发送出去，通信终端收到此信息后，故障指示器恢复到休眠状态。检测到的信息经EFM32分析处理后，经N606向通信终端发送。信号至故障指示器N606恢复到节能模式。
设计通信终端的短距离无线射频通信模块也仍然采用SMART N606。借助通信终端的MCU处理单元EFM32GG280F10，实现与故障指示器的双向射频通信，LET140无线AP模块将经MCU串行口读人的数据发送至无线AP中继设备IIEW-2200，将故障信息传输至数据中心。主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算和定位，确定故障区域，从而引导工作人员迅速准确找到故障点。故障点的信息会发送到相关人员的便携设备上，快速排除配电网电路故障，保障油田生产正常进行。通信终端的LTE140无线AP模块在ADHOC模式下实现通信终端与维修人员便携式设备的临时通信，便于现场人员检验维修效果以及与主站人员的实时沟通，提高维修质量与效率。
4结论
本系统以高性能单片机作为处理核心，所测量数据精高度，数据处理速度快，保证了系统的实时性。数据传输采用无线射频模块N606除满足通信终端与故障指示器之间的数据传输外，该模块还可以作为中继模块使用，当LTE140WIFI模块或N606模块故障时，指令信息可以经由其他通信终端及时传输至目标设备，系统具有一定的自愈性。LTE140嵌人式WIFI模块通信模式满足数据高速传输要求，ADHOC模式下方便便携式设备的接人，节省故障电定位所用时间，方便现场人员与调度人员沟通协调。
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论文作者:刘亚云
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/19
标签：故障论文; 信息论文; 通信论文; 油田论文; 终端论文; 线路论文; 模块论文; 《电力设备》2018年第3期论文;