??? 摘 要:? 介紹了輸電線路" title="輸電線路">輸電線路桿塔突發(fā)電流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它是用于檢測(cè)、記錄輸電線路桿塔工頻" title="工頻">工頻接地故障的專用智能型系統(tǒng)。該系統(tǒng)能24小時(shí)全天候記錄保存桿塔在發(fā)生工頻接地短路時(shí)的接地電流值，并通過GPRS傳輸平臺(tái)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)監(jiān)管中心。
??? 關(guān)鍵詞: 電流監(jiān)測(cè)" title="電流監(jiān)測(cè)">電流監(jiān)測(cè)；? 射頻網(wǎng)絡(luò)；? 通用分組無線業(yè)務(wù)
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??? 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，輸電線路覆蓋面不斷擴(kuò)大，因雷擊、大霧、污穢而引起的輸電線路跳閘事故日益增多。在電力輸送線路中最常見的故障主要有電磁瓶擊穿產(chǎn)生的對(duì)地短路、線與線之間的搭線短路和人為短路等情況的短路故障。而一旦某處發(fā)生短路會(huì)使整條線路跳閘，造成大面積停電，而排除故障就需在整條線路上尋找故障點(diǎn)，所以，能否迅速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)是排除故障恢復(fù)供電的關(guān)鍵。目前發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的方法主要有兩種，一種是人工尋找，另一種用機(jī)械式短路故障指示器懸掛在各處的電力線上，可以在地面逐桿檢查，但是檢查時(shí)間也很長(zhǎng)，都不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
??? 輸電線路桿塔突發(fā)電流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由突發(fā)電流監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送終端、手持機(jī)和遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)監(jiān)管中心組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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2 遠(yuǎn)端電流采集及傳輸
??? 電流監(jiān)測(cè)器" title="電流監(jiān)測(cè)器">電流監(jiān)測(cè)器是專用于110kV及以上電壓等級(jí)交流輸電線路的桿塔短路突發(fā)電流監(jiān)測(cè)裝置。電流監(jiān)測(cè)器置于架設(shè)輸電線路的桿塔上，當(dāng)輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，桿塔上沒有任何電流，電流監(jiān)測(cè)器中的傳感器輸出信號(hào)為零或接近零。電流監(jiān)測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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??? 一旦發(fā)生故障，突發(fā)電流會(huì)經(jīng)桿塔流向大地，電流監(jiān)測(cè)器中的傳感器會(huì)檢測(cè)到流過桿塔的突發(fā)電流，射頻網(wǎng)絡(luò)將以無線接力通訊方式自動(dòng)在各桿塔故障電流監(jiān)測(cè)器之間將此故障電流信息送至遠(yuǎn)程監(jiān)管終端。基于無線射頻的數(shù)據(jù)傳輸原理如圖3所示。
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??? 無線射頻數(shù)據(jù)傳輸模塊是采用高效FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)結(jié)合高性能的無線射頻IC及高速微處理器而開發(fā)出的一款無線通信模塊。最大發(fā)射功率23dBm（200mW）。ISM頻段工作頻率，載頻頻率429MHz～438MHz?；贔SK的調(diào)制方式，采用高效通信協(xié)議，在信道誤碼率為10-2時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率10-5～10-6。具有低功耗及休眠功能，接收電流<32mA，發(fā)射電流<300mA，休眠時(shí)電流<30μA。該無線通信模塊具有很強(qiáng)的抗干擾能力, 全透明傳輸、體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)。射頻傳輸網(wǎng)絡(luò)工作原理如圖4所示。
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3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸" title="遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸">遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端
??? 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端主要由電源管理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)控制傳輸單元組成。其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。
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??? 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端采用嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊，可以控制采集模塊采集數(shù)據(jù)、處理遠(yuǎn)程監(jiān)控中心請(qǐng)求指令和采集模塊上傳的數(shù)據(jù)，通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。電源控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力供給，分為220V交流市電和直流12V、24V供電。正常運(yùn)行時(shí)由市電為其供電，但遇到市電電壓波動(dòng)或停電情況，備用電源開始啟動(dòng)，其切換過程由電源模塊自動(dòng)完成，無需人工干預(yù)，為系統(tǒng)正常工作提供能源保證。其工作狀態(tài)圖如圖6所示。
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4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸方案
??? 對(duì)采集的數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端產(chǎn)生的與告警相關(guān)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端本地存儲(chǔ)和監(jiān)管中心數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)兩種方式。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案如圖7。
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??? 由圖7可知，采集到工作參數(shù)首先存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器中，當(dāng)監(jiān)管中心向數(shù)據(jù)傳輸終端發(fā)送數(shù)據(jù)讀取指令時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給數(shù)據(jù)傳輸終端寫入遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫(kù)，如果采集的數(shù)據(jù)異常，則數(shù)據(jù)傳輸終端自動(dòng)向遠(yuǎn)程監(jiān)管中心發(fā)送告警信號(hào)，此告警信號(hào)存儲(chǔ)在歷史告警信息中，同時(shí)利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)SMS功能將故障信息發(fā)送至存儲(chǔ)在嵌入式模塊中的SIM卡號(hào)碼，可及時(shí)通知相關(guān)人員，便于異常狀態(tài)及時(shí)處理。傳輸原理如圖8所示。
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??? 采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸和射頻信號(hào)組網(wǎng)相結(jié)合的方案，對(duì)多點(diǎn)分布式小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)通信具有組網(wǎng)方便、靈活、建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，非常適合對(duì)輸電線路桿塔進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)測(cè)。
5 監(jiān)管中心系統(tǒng)
??? 監(jiān)管中心的主要功能是收集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和對(duì)運(yùn)行參數(shù)的管理。監(jiān)測(cè)中心設(shè)備由網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、管理監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)備等組成，如圖9所示。監(jiān)管中心通過GPRS和INTERNET網(wǎng)絡(luò)接受來自數(shù)據(jù)傳輸終端的數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)的類型先將接收到的數(shù)據(jù)以文件方式分類保存，然后將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)中心對(duì)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)。
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??? 監(jiān)管中心數(shù)據(jù)的傳輸對(duì)象主要是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端，傳送的數(shù)據(jù)有如下幾種：①遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端基本信息和參數(shù)，被監(jiān)測(cè)的桿塔基本信息；②遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端查詢數(shù)據(jù)（如授權(quán)密碼等）；③監(jiān)測(cè)中心控制指令；④遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸終端運(yùn)行程序文件（如程序升級(jí)文件）。
??? 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)，該系統(tǒng)提供智能檢測(cè)裝置，可記錄瞬間的線路故障電流及時(shí)間，引導(dǎo)工作人員迅速找到工頻接地故障點(diǎn)，能很好解決電力系統(tǒng)線路故障點(diǎn)尋找問題，射頻傳輸網(wǎng)絡(luò)在保證長(zhǎng)距離有效通信的前提下，同時(shí)兼顧了實(shí)施成本問題，為提高工作效率、減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度等提供了一種強(qiáng)有力的手段。
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