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城市智能電網故障在線監(jiān)控
在城市的供電系統(tǒng)中，各種各樣的電力電纜越來越多，配電線路傳輸距離遠，支線多、電纜接頭多，環(huán)境和氣候條件惡劣、由于設備故障、老化和其它自然災害常常造成故障。研究智能終端監(jiān)測設備實時監(jiān)測和采集輸電線路線路的運行數據及故障信息，并通過GPRS等通信方式發(fā)送到遠程主站系統(tǒng)進行數據交互，最終實現(xiàn)輸電線路的綜合信息實時監(jiān)控及線路故障預警報警、短信通知等多種功能，為供電部門或者企業(yè)提供技術支持，縮短故障排查時間、減小停電損失、提高供電可靠率。
1 研究目的和意義
在城市的供電系統(tǒng)中，電力電纜越來越多，配電線路傳輸距離遠，支線多、電纜接頭多、大部分是架空線和電纜線，環(huán)境和氣候條件惡劣，外破、設備故障和雷電等自然災害常常造成故障率較高。如果發(fā)生故障停電事故，不但影響了人們的正常生活，干擾了企業(yè)的正常生產經營；而且給供電公司造成巨大損失。更為嚴重的是如果因為線路故障問題引發(fā)大的安全事故，將會造成巨大的經濟和社會損失。因此電力的安全問題是電網的重中之重，由于電力設備連接或接觸部位，由于超負荷運行、冷熱變化、環(huán)境污染、設備老化等原因造成接觸部分發(fā)生變化、接觸電阻增大，在通過大電流時，引起絕緣老化或燒壞設備，甚至會造成引起設備短路起火，輸電線路的接地故障、短路故障等嚴重影響電力設備的安全運行。研究開發(fā)城市智能電網故障在線監(jiān)控系統(tǒng)就顯得十分必要且重要。智能型終端監(jiān)測設備實時監(jiān)測和采集線路故障信息及運行參數，并可通過GPRS等通信方式發(fā)送到遠程主站系統(tǒng)進行數據交互，最終實現(xiàn)輸電線路的綜合信息實時監(jiān)控及線路故障預警報警、短信通知等多種功能，為城市電網的安全提供強有力的技術支持，保障供電線路安全、可靠運行。
2研究目標
研究利用數字無線調頻/跳頻組網通訊技術、軟件、數據庫和計算機網絡技術，將城市配電網上的實時運行數據、故障報警數據和GIS信息等進行整合處理，形成功能強大的電網故障監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)配電網正常運行時的控制和監(jiān)測。通過該系統(tǒng)的實施實現(xiàn)城配電網運行和管理的現(xiàn)代化，確保配電網絡的安全、可靠、經濟運行。
1）通過智能電網故障監(jiān)控系統(tǒng)的實施真正提高供電企業(yè)及用電企業(yè)的用電安全問題，減少甚至杜絕重大事故發(fā)生，保障企業(yè)的正常安全生產；
2）實時監(jiān)測線路負荷電流、瞬時接地尖峰電流、線路對地電場，對過負荷、過流、過溫、局部放電、絕緣下降和瞬時性單相接地故障進行預警，為安全供電提供決策依據；實時檢測線路短路、接地、斷線、停電等永久性故障并上報故障電流和異常電壓（高壓線路或電纜頭對地電場），幫助檢修人員快速查找到故障點，提高配調和搶修效率，提高供電可靠性。
3.2 系統(tǒng)工作原理
數字故障指示器FCI（Digital Fault Current Indicator）主要安裝在各種重要的線路轉接處及需要監(jiān)測的線路上，電纜進出線和主干線路分段處各裝1組（共3只），以實現(xiàn)這些線路的在線監(jiān)測（遙測）、故障檢測與定位（遙信），同時在附近安裝1臺數據采集器（Data Collect or Control Unit）。FCI和DCU通過無線進行通訊，F(xiàn)CI帶有唯一的識別編號DCU對其的識別；DCU還帶有一字節(jié)101協(xié)議通信地址，用于DCU與主站之間的地址識別。DCU與主站之間可采用靜態(tài)IP、動態(tài)域名、GPRS公網通信， APN專線等多種通訊方式。
當線路正常運行時，數據采集器和數字故障指示器通過設定的通訊方式進行通訊，將實時數據發(fā)送到DCU。FCI采用極低功耗設計，但無線通訊能量較大，不能完全依靠內部鋰電池供電，主要依靠從高壓導線感應取電。當線路負荷電流大于20A時可以完全滿足通訊需要功率；當負荷電流小于20A時，只能取到有限的電能，在通訊時會出現(xiàn)“兩問一答”或者定時主動發(fā)送的情況，其它時間FCI內部無線通訊模塊都在休眠以減少電池損耗。
當線路出現(xiàn)短路故障時，F(xiàn)CI可以檢測到短路故障及接地故障時，如果符合特定的短路故障或者接地故障判定依據，發(fā)送故障信息等數據發(fā)送到DCU，DCU再通過GPRS、CDMA 、SMS（短信）、3G等方式將故障動作信息和故障數據打包發(fā)到用戶手機或主站系統(tǒng)。
1 研究目的和意義
在城市的供電系統(tǒng)中，電力電纜越來越多，配電線路傳輸距離遠，支線多、電纜接頭多、大部分是架空線和電纜線，環(huán)境和氣候條件惡劣，外破、設備故障和雷電等自然災害常常造成故障率較高。如果發(fā)生故障停電事故，不但影響了人們的正常生活，干擾了企業(yè)的正常生產經營；而且給供電公司造成巨大損失。更為嚴重的是如果因為線路故障問題引發(fā)大的安全事故，將會造成巨大的經濟和社會損失。因此電力的安全問題是電網的重中之重，由于電力設備連接或接觸部位，由于超負荷運行、冷熱變化、環(huán)境污染、設備老化等原因造成接觸部分發(fā)生變化、接觸電阻增大，在通過大電流時，引起絕緣老化或燒壞設備，甚至會造成引起設備短路起火，輸電線路的接地故障、短路故障等嚴重影響電力設備的安全運行。研究開發(fā)城市智能電網故障在線監(jiān)控系統(tǒng)就顯得十分必要且重要。智能型終端監(jiān)測設備實時監(jiān)測和采集線路故障信息及運行參數，并可通過GPRS等通信方式發(fā)送到遠程主站系統(tǒng)進行數據交互，最終實現(xiàn)輸電線路的綜合信息實時監(jiān)控及線路故障預警報警、短信通知等多種功能，為城市電網的安全提供強有力的技術支持，保障供電線路安全、可靠運行。
2研究目標
研究利用數字無線調頻/跳頻組網通訊技術、軟件、數據庫和計算機網絡技術，將城市配電網上的實時運行數據、故障報警數據和GIS信息等進行整合處理，形成功能強大的電網故障監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)配電網正常運行時的控制和監(jiān)測。通過該系統(tǒng)的實施實現(xiàn)城配電網運行和管理的現(xiàn)代化，確保配電網絡的安全、可靠、經濟運行。
1）通過智能電網故障監(jiān)控系統(tǒng)的實施真正提高供電企業(yè)及用電企業(yè)的用電安全問題，減少甚至杜絕重大事故發(fā)生，保障企業(yè)的正常安全生產；
2）實時監(jiān)測線路負荷電流、瞬時接地尖峰電流、線路對地電場，對過負荷、過流、過溫、局部放電、絕緣下降和瞬時性單相接地故障進行預警，為安全供電提供決策依據；實時檢測線路短路、接地、斷線、停電等永久性故障并上報故障電流和異常電壓（高壓線路或電纜頭對地電場），幫助檢修人員快速查找到故障點，提高配調和搶修效率，提高供電可靠性。
3 研究內容
3.1 系統(tǒng)組成
由若干個故障監(jiān)測點和1套主站系統(tǒng)組成。3.2 系統(tǒng)工作原理
數字故障指示器FCI（Digital Fault Current Indicator）主要安裝在各種重要的線路轉接處及需要監(jiān)測的線路上，電纜進出線和主干線路分段處各裝1組（共3只），以實現(xiàn)這些線路的在線監(jiān)測（遙測）、故障檢測與定位（遙信），同時在附近安裝1臺數據采集器（Data Collect or Control Unit）。FCI和DCU通過無線進行通訊，F(xiàn)CI帶有唯一的識別編號DCU對其的識別；DCU還帶有一字節(jié)101協(xié)議通信地址，用于DCU與主站之間的地址識別。DCU與主站之間可采用靜態(tài)IP、動態(tài)域名、GPRS公網通信， APN專線等多種通訊方式。
當線路正常運行時，數據采集器和數字故障指示器通過設定的通訊方式進行通訊，將實時數據發(fā)送到DCU。FCI采用極低功耗設計，但無線通訊能量較大，不能完全依靠內部鋰電池供電，主要依靠從高壓導線感應取電。當線路負荷電流大于20A時可以完全滿足通訊需要功率；當負荷電流小于20A時，只能取到有限的電能，在通訊時會出現(xiàn)“兩問一答”或者定時主動發(fā)送的情況，其它時間FCI內部無線通訊模塊都在休眠以減少電池損耗。
當線路出現(xiàn)短路故障時，F(xiàn)CI可以檢測到短路故障及接地故障時，如果符合特定的短路故障或者接地故障判定依據，發(fā)送故障信息等數據發(fā)送到DCU，DCU再通過GPRS、CDMA 、SMS（短信）、3G等方式將故障動作信息和故障數據打包發(fā)到用戶手機或主站系統(tǒng)。