寧波市海曙巨龍電氣廠 聯(lián)系電話： 4008-549-837 傳真：電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用 配電系統(tǒng)分支線多且復(fù)雜，發(fā)生短路故障時(shí)一般僅由出口斷路器動(dòng)作跳閘，即使在主干線上使用分段斷路器，也只能隔離有限的幾段，要找出具體故障位置往往還需要耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間。這與當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化要求極不相稱。目前，故障查找在國(guó)內(nèi)雖研究較多，且有各種成型產(chǎn)品提供，但基本上都需要人工現(xiàn)場(chǎng)查找，自動(dòng)化水平很低。 電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)提供了一整套自動(dòng)、高效的短路故障點(diǎn)檢測(cè)及定位手段，故障發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)在控制中心給出 故障點(diǎn)位置，指導(dǎo)維修人員迅速趕赴現(xiàn)場(chǎng)，排除故障，恢復(fù)正常供電。這樣，可以大大提高供電可靠性，同時(shí)大大減少故障巡線人員，提高工作效率。 1 系統(tǒng)的組成和工作原理 電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)的理念源自于故障指示器，由故障監(jiān)測(cè)探頭 ( FD)、無(wú)線發(fā)射子站 ( ST)、無(wú)線中轉(zhuǎn)站 (RP)、無(wú)線接收中心站 (CS)和監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等組成。 當(dāng)線路上任意一處發(fā)生短路故障時(shí)，安裝在短路故障電流通路上的故障監(jiān)測(cè)探頭動(dòng)作，并將信號(hào)傳送給無(wú)線發(fā)射子站。無(wú)線發(fā)射子站通過(guò)無(wú)線中轉(zhuǎn)站或直接發(fā)送給無(wú)線接收中心站 。無(wú)線接收中心站可直接顯示故障信息，并通過(guò)RS232 通信口，將信號(hào)傳送給監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中安裝有 Mapinfo 地理信息系統(tǒng)，可將故障通路以不同的顏色在屏幕上顯示出來(lái)。據(jù)此，運(yùn)行維修人員可以直接前往故障點(diǎn)排除故障。整個(gè)系統(tǒng)中，故障監(jiān)測(cè)探頭與無(wú)線發(fā)射子站的通信距離為 10-30 m，無(wú)線發(fā)射子站與無(wú)線接收中心站、無(wú)線發(fā)射子站與無(wú)線中轉(zhuǎn)站、無(wú)線中轉(zhuǎn)站與無(wú)線接收中心站間的通信距離都為 5 km -10 km。 1.1 故障監(jiān)測(cè)探頭 故障監(jiān)測(cè)探頭目前使用的型號(hào)為 FI - 3A6W，主要 由故障電流檢測(cè)電路、就地指示部分、數(shù)字編碼及無(wú)線調(diào)制發(fā)射單元組成。當(dāng)線路發(fā)生相間短路故障時(shí)，故障分支上的故障監(jiān)測(cè)探頭被觸發(fā)，給出紅色顯示，同時(shí)將數(shù)字編碼信號(hào)通過(guò)發(fā)射單元，以無(wú)線電波的方式發(fā)射出來(lái)。發(fā)射頻率為 433 MHz，可靠通信距離為 20 m。 故障監(jiān)測(cè)探頭可以安裝在架空線、電纜等線路上，也可以安裝在開(kāi)關(guān)柜的母排上。 1.2 無(wú)線發(fā)射子站 無(wú)線發(fā)射子站目前使用的型號(hào)為 FLS - ST/A，一般安裝在線路分支點(diǎn)處，可接收兩個(gè)分支共六個(gè)故障監(jiān)測(cè)探頭的編碼信息。發(fā)射子站接收到的無(wú)線信息首先被解調(diào)、 解碼，再與子站的地址組合后，編譯成一個(gè)綜合地址碼，經(jīng)過(guò)一個(gè)與地址碼相對(duì)應(yīng)的延時(shí)后，通過(guò)編碼電路，傳送給無(wú)線調(diào)制及發(fā)射單元，以無(wú)線電波的方式發(fā)射出去。發(fā)射頻率為 228. 750 MHz。 發(fā)射子站的所有元件安裝在一個(gè)可戶外運(yùn)行的鐵箱中，內(nèi)部還包括一個(gè)免維護(hù)的 7 Ah 鉛酸蓄電池。箱體外部安裝有一個(gè)太陽(yáng)能電池板，用以向蓄電池充電，并在白天作為工作電源使用。在夜晚或陰雨天氣時(shí)，由蓄電池供電。蓄電池在充足電后，可以維持無(wú)線發(fā)射子站連續(xù)工作 20 d。每一個(gè)無(wú)線發(fā)射子站均可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定地址碼。 1.3 無(wú)線 中轉(zhuǎn)站 無(wú)線中轉(zhuǎn)站目前使用的型號(hào)為 FLS - RP。無(wú)線中轉(zhuǎn)站的功能與無(wú)線發(fā)射子站類似，接收和發(fā)射共用一個(gè)頻率。因?yàn)榻邮针娐凡糠值氖睾螂娏鬏^大，因此除使用 7 Ah 鉛酸蓄電池作為后備電源外，無(wú)線中轉(zhuǎn)站還備有交流電源接口。無(wú)線中轉(zhuǎn)站不對(duì)收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改。 1.4 無(wú)線接收中心站 無(wú)線接收中心站目前使用的型號(hào)為 FLS - CS，功能是將無(wú)線發(fā)射子站及無(wú)線中轉(zhuǎn)站傳送的無(wú)線信息接收后進(jìn)行解調(diào)、解碼并顯示。無(wú)線接收中心站需要架設(shè)高架天線，以保證有效地接收數(shù)據(jù)。解碼后的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn) 行進(jìn)一步的處理。 無(wú)線接收中轉(zhuǎn)站具有的接口如下。 (1)無(wú)線數(shù)據(jù)接口。這一接口與天線相連，接收無(wú)線發(fā)射子站及無(wú)線中轉(zhuǎn)站發(fā)回的故障信息。 (2) RS232 通信口。這是與監(jiān)控中心的通信口，用于將接收到的地址碼信息傳送至監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 無(wú)線接收中心站帶有液晶顯示屏及操作鍵，可直接查詢故障線路信息，在必要時(shí)也可清除內(nèi)存。在接收到故障信息后，無(wú)線接收中心站還可以給出音響報(bào)警。 1.5 監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 寧波市海曙巨龍電氣廠 聯(lián)系電話： 4008-549-837 傳真：監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和監(jiān)控軟件組成。由于通信主站 處于實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，可儲(chǔ)存故障信息，在接收到任何一組故障信息后，還可以給出音響報(bào)警，因此監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)地理信息系統(tǒng)可處于后臺(tái)運(yùn)行方式，或僅在必要時(shí)啟動(dòng)。這樣，這個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可兼作其他行政管理設(shè)備使用。 監(jiān)控軟件為 CR6000 - FLS，界面上有根據(jù)實(shí)際情況繪制的電子地理圖，并在地理圖上繪制相應(yīng)的電力線路。調(diào)度可以根據(jù)監(jiān)控軟件所提供的信息清楚快速地確定故障的地理位置，及時(shí)對(duì)故障做出處理。這一系統(tǒng)可以大大縮短故障排除時(shí)間，進(jìn)而縮短因故障造成的油井停電時(shí)間，為生產(chǎn)提供了良好的保障。 監(jiān)控中心的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以將故障的位置信息文檔進(jìn)行打印，作為故障資料提供給線路維護(hù)人員。 2 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 簡(jiǎn)而言之，電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。 (1)通信協(xié)議簡(jiǎn)單，保證了通信的穩(wěn)定性。 (2)室外設(shè)備便于安裝，安裝位置離地面較高，可預(yù)防盜竊和蓄意破壞的發(fā)生。 (3)太陽(yáng)能充電，使設(shè)備安裝后免維護(hù)。 (4)軟件界面友好，便于操作，并具有地圖功能，可隨時(shí)錄入或更新電力線路，便于實(shí)現(xiàn)線路的拓?fù)浞治觥?(5)系統(tǒng)應(yīng)迅速，定位準(zhǔn)確。 3 系統(tǒng)在油田電網(wǎng)中應(yīng)用的 意義 油田作為石油生產(chǎn)單位，為保證油井正常運(yùn)行，必須快速處理故障，恢復(fù)供電。在這一要求下，電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)顯示出極佳的實(shí)用性。當(dāng)發(fā)生相間短路故障造成線路跳閘時(shí)，油井停電。此時(shí)如不能及時(shí)地找到故障點(diǎn)，將影響石油的產(chǎn)量。如僅靠人工尋找故障點(diǎn)，則將浪費(fèi)大量的人力、物力。電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)可在較短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確快速地確定故障位置。 4 系統(tǒng)的應(yīng)用和案例 電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)在勝利油田純梁采油廠最先得以應(yīng)用，具體主要應(yīng)用在純一變鐵東 I、純二變鐵東，廠東、純賈、純 三注、純北這六條線路上，共安裝了 28 臺(tái)無(wú)線發(fā)射子站。這一系統(tǒng)應(yīng)用后，得到了較高的評(píng)價(jià)。 隨著自動(dòng)化水平的提高，應(yīng)用后又對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，在原有的無(wú)線發(fā)射子站中增設(shè)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)模塊，實(shí)現(xiàn)了在線路故障時(shí)向相關(guān)負(fù)責(zé)人的移動(dòng)通信設(shè)備發(fā)送故障信息。 純梁采油廠應(yīng)用電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)及定位地理信息系統(tǒng)后，快速處理了一些故障，現(xiàn)介紹如下。 4.1 故障 1 某日，鐵東 I 線采油三隊(duì)附近 15 號(hào)桿出現(xiàn)短路故障。當(dāng)時(shí)，鐵東 I 線出口斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘，動(dòng)作電流 35 A。重合閘動(dòng)作失敗，判斷為永久性故障 。線路隊(duì)迅速組織人員對(duì)線路進(jìn)行巡視。根據(jù)監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示， 14號(hào)桿前的故障監(jiān)測(cè)探頭由于大電流作用而出現(xiàn)動(dòng)作信號(hào)，由此判斷故障點(diǎn)位于 14 號(hào)桿與下一個(gè)故障監(jiān)測(cè)探頭安裝點(diǎn) 23號(hào)桿之間。通過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn) 15 號(hào)桿上瓷絕緣子明顯存在短路弧光燒灼痕跡，且是由于鳥(niǎo)類筑巢導(dǎo)致此次短路故障的發(fā)生。經(jīng)過(guò)登桿檢查，發(fā)現(xiàn)短路電流較大，鋁導(dǎo)線燒灼嚴(yán)重且僅剩鋼芯部分，部分瓷絕緣子表面電蝕嚴(yán)重而無(wú)法使用。 本起故障由自然界動(dòng)物引發(fā)。油田地區(qū)線路由于分布面積較廣，此類故障出現(xiàn)較為頻繁。部分配電網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有在每級(jí)桿塔都安裝驅(qū)鳥(niǎo)裝置，日 常巡視人員必須檢查預(yù)防鳥(niǎo)類筑窩的情況。同時(shí)，應(yīng)在春季和夏季加強(qiáng)對(duì)線路桿塔的巡視檢查，避免此類故障的發(fā)生。 4.2 故障 2 某日，廠東線雞廠附近 7 號(hào)桿出現(xiàn)接地故障。當(dāng)時(shí)，廠東線出口變電站系統(tǒng)接地報(bào)警，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)顯示，廠東線故障，故障類型為單相接地，位置點(diǎn)位于 6 號(hào)桿分支至 9 號(hào)桿之間。組織人員按照所指示范圍進(jìn)行檢查，很快發(fā)現(xiàn) 7 號(hào)桿為故障點(diǎn)。經(jīng)過(guò)檢查后確認(rèn)，由于大風(fēng)等惡劣天氣造成樹(shù)木被刮斷，掛在輸電線路上，造成單相接地。迅速停電并組織處理現(xiàn)場(chǎng)樹(shù)木，對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行檢查后一次送電成功。 本起 故障由線路附近樹(shù)木造成，容易造成跨步電壓電擊事故，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐芍車^(guò)路群眾人身傷亡。所以確定故障點(diǎn)后，必須盡快停電處理。 4.3 故障 3 某日，純賈線二大隊(duì)附近 51 號(hào)桿出現(xiàn)接地故障。當(dāng)時(shí)，純賈線出口變電站系統(tǒng)接地報(bào)警，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯 寧波市海曙巨龍電氣廠 聯(lián)系電話： 4008-549-837 傳真：示 49 號(hào)桿分支后與 52 號(hào)桿分支前四檔線范圍內(nèi)有接地故障?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)紅外望遠(yuǎn)鏡觀察發(fā)現(xiàn)，由于 51 號(hào)桿支持絕緣子出現(xiàn)放電擊穿，造成單相接地故障。 由于白天放電不易觀察到，所以本起故障的故障點(diǎn)需要借助紅外設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)。類似的故障通常發(fā)生在潮濕的天氣里，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)短 時(shí)接地且很快消失，隱蔽性較大，所以日常巡視過(guò)程中需要定期對(duì)線路重要部位進(jìn)行測(cè)溫，并且使用紅外設(shè)備進(jìn)行檢查。在負(fù)荷不發(fā)生突變的情況下，發(fā)現(xiàn)溫度突然升高