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智能电网 架空线路故障在线检测与分 段定位系统 引言： • 架空线作为输配电的重要环节，由于种种原因时常出现接地、 短 故障，给用户的安全生产带来了极大的隐患。故障分析 法中的单端测距算法，由于受信息量的影响，故障点定位精 度受系统运行方式和过渡电阻的影响，效果不甚理想。目前 对于故障点的检测与定位主要是线 故障指示器。由于故障 指示器只有故障翻牌功能，而没有自动发射、传输功能。另 外出现的一些线 故障定位系统，也是利用故障指示器实现 线 故障分段定位，并采用GSM/GPRS网络通信方式进行传 输，即多点发射方式，因此运行费用高，不适用于长距离供 电线 。为此，在现有线 故障检测方法的基础上，采用新 兴的ZigBee无线发射模块自成独立信息传输系统，达到信号 可靠传输又能降低系统运行费用的目的。 ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际 标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。 • 针对目前架空线路故障检测准确性低和借助GSM通信网 络传输线路故障信息成 高的现状，介绍了以工控机为核 心的架空线路故障在线检测与分段定位系统。将软件与硬 件结合、电流变化率与零电流检测方法并用，提高了线路 短路故障检测的准确性;将相电压信号与5次谐波电流信 号相融合，提高了接地故障检测线路的准确性;采用 Zigbee无线传输芯片制成独立的信号传输系统，既降低 了系统的运行成 ，又保证了信号的可靠传输。以组态王 6.51软件为开发平台，设计出了具有多种功能的监控程 序和显示画面。 工控机 （IndustrialPersonal Computer，IPC）即工业控制计 算机，是一种采用总线结构，对 生产过程及机电设备、工艺装备 进行检测与控制的工具总称 2系统基本组成 • 安装在输电线路杆塔上的诸多装置主要完成线路短路故障、 接地故障的 测，以及故障信号的无线传输。每个装置都 设定有地址编码，根据地址编码就可实现故障的分段定位。 通过装置内部的Zig-Bee无线通信模块，自成独立的无线 传输网络，故障信号以逐级、接力方式传输给变电站的收 发器，再经过有线方式将收发器接收到的信号送给变电站 工控机，由工控机对故障信息进行分析、处理。当 图1系统结构框图 • 发生故障时，可进行声音报警，并显示、保存或打印故障 类型和故障点位置，为排 线路故障和分析故障原因提供 依据。同时变电站工控机还将故障信息送给收发器，通过 GPRS网络发送给线路维护人员的手机上，通知维护人员 进行线路检修。这样既少占通信网络资源，节省运行费用， 又可实现快速 找故障，及时对线路的维护，减少停电时 间，提高供电系统的可靠性。 • 并且根据需要，变电站的工控机还可通过网线与 生产调度系统的监控主机进 联网，可随时显示 、打印和存储检测数据，使生产调度人员及时了 解线路的运 情况。另外，该系统还具有对信号 传输的自检功能。即通过软件编程，工控机以应 答方式对各个点进 定期巡检，以便及时了解各 个装置的工作情况，以便发现问题及时处理，保 证系统信号传输的可靠工作。 3故障检测 1)短路故障检测原理线路电流理想变化曲线，如下图2示： 图2线路电流理想变化曲线 图中，Ig为线路的工 电流;Imax为线路的最大 工 电流;IS为线路短路电流; t0～t1为保