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1、第 31 卷 第 23 期 电 网 技 术 Vol. 31 No. 23 2007 年 12 月 Power System Technology Dec. 2007 文章编号：1000-3673（2007）23-0087-02 中图分类号：TM77 文献标识码：A 学科代码：4704051 分布式架空输电线路故障在线监测系统 王敏珍 1，祁树文2 （1长春工程学院，吉林省 长春市 130012；2长春供电公司，吉林省 长春市 130010） 摘要： 介绍了应用于长春供电公司的架空输电线路故障在线 监测系统的设计与实现， 该系统是一种基于故障指示器技术 和通用分组无线业务技术的输电线路故障在线监
2、测系统。 该 系统可在故障发生后的几分钟内， 在监控中心的监控画面上 迅速显示故障的时间、地点、相位、类型等信息。该系统的 应用提高了故障查找的工作效率，缩短了停电时间。 关键词：分布式；架空线路；故障指示器；在线监测系统； 电力系统 0 引言 高压输电线路一般分布在地形复杂、气候条件 多变的地区。故障容易发生，巡线检修困难。快速、 准确地进行故障定位，可在技术上保障电网的安全 运行。输/配电线路中小电流接地系统故障是高压输 电线路中最常见的故障，该类型故障的定位一直是 困扰电力部门线路维护人员的难题。故障指示器是 目前应用较多的一种产品，故障发生时需要巡线人 员沿线路查找，劳动强度较大；同时
3、，根据线路故 障指示器的显示进行故障判断，因无法实时检测故 障指示器是否正常工作，可靠性较低。 传统的输电线路故障定位方法(如阻抗法、 故障 分析法、 行波法等)均基于输电线路参数理论和行波 传播理论，在应用时往往需要针对不同线路的具体 情况进行修正1-7。 随着计算机技术和移动通信技术的发展，线路故 障及时且准确的定位已成为可能。本文介绍了一种基 于故障指示器技术和通用分组无线业务技术(general packet radio service，GPRS)的故障点在线监测和定位 系统，主要用于监测输电线路短路和接地故障，该系 统能够在故障发生后的短时间内将故障位置、故障种 类及故障时间等信息发
4、送到监控中心，监控中心将故 障点信息以短消息方式发送到相关线路维护人员手机 上， 使线路维护人员能够迅速赶赴现场， 排除故障8-10。 1 输电线路故障在线监测系统的结构功能 1.1 系统总体结构 该系统设计成分布式结构，由线路信号采集系 统(即故障指示器)、数据传输系统远程终端控制系 统(remote terminal unit， RTU)和监控中心控制系统 3 个子系统组成。系统总体结构如图 1 所示。 信号采集系统 数据传输系统数据传输系统 数据传输系统 监控中心控制系统 A B C A B C A B C GPRS网络 图 1 输电线路故障在线监测系统的总体结构 1.2 线路信号采集系
5、统 正确判断输电线路短路、接地等故障是该系统 的核心内容， 采用了以数字信号处理器(digital signal processor，DSP)技术为核心的数字式故障指示器。 该指示器采用精简小波算法对线路的暂态分量进行 实时分析，以此为判据对输电线路的运行情况进行 监测。在保证分析可靠性的前提下，尽力选择滤波 器系数比较短的、容易计算的母小波函数，其中 4 系数 Daubechies 小波(h(0)=11/32, h(1)=19/32, h(2)= 5/32, h(3)=3/32)，对于给定的支撑集长度具有最高 的消失矩， 这对数据处理非常有利。 检测到故障后， 通过嵌入在指示器内部的射频收发
6、模块将故障信息 发送给数据传输系统RTU。 信号采集系统的结构如 图 2 所示。 + + 电阻 继电器 天线 电源 信号输入 图 2 线路信号采集系统的结构 1.3 数据传输系统远程终端控制系统 该系统主要接收故障指示器发出的射频故障信 息，它由核心器件 ARM(advanced RISC machine)和 88 王敏珍等：分布式架空输电线路故障在线监测系统 Vol. 31 No. 23 滤波器件、 射频模块等外围器件组成。 系统接收到故 障信息后对信息进行分割和重新打包处理， 将故障点 位置、 类型及时间等信息通过 GPRS 网络发回监控中 心，该环节采用 ARM 核心处理器，保证了数据处
7、理 效率和传输的实时性。由于数据传输系统工作于室 外， 采用了蓄电池与太阳能电池联合供电的方式。 为 延长电池使用寿命和系统平均故障间隔时间，ARM 处理器控制蓄电池的过充或过放， 使蓄电池平时处于 浮充电状态。数据传输系统结构如图 3 所示。 天线 + DB/CB 无线接收模块 数据及控制总线 + 天线 + DB/CB GPRS模块 太阳能电池板 充电电路 图 3 数据传输系统结构 1.4 监控中心控制系统 监控中心设置1台GPRS终端，负责接收远程 RTU通过GPRS网络发回的信息并将其转发给主控 计算机。在主控计算机屏幕上以图形或字符方式显 示故障发生的时间、地点、相位、类型等信息，同
8、时以短消息方式将该信息发送到相关人员手机上， 使其能够迅速准确地赶赴故障现场进行处理。 2 输电线路故障在线监测系统的应用及特点 2006年6月， 该系统在长春供电公司投入使用， 现场运行情况表明，该系统能在故障后5 min内准 确发回故障点信息，减少了停电时间。 数据传输系统采用太阳能供电，在无日照的情 况下， 工作时间可达1个月。 远程终端在硬件电路设 计和软件数据滤波处理方面重视提高抗电磁干扰的 能力， 加装屏蔽金属外壳同时采用防水设计。 与传统 的故障指示器相比， 该系统能够将故障指示器动作信 息发送回监控中心， 减少了巡线工作量。 还增加了定 期对故障指示器进行检测的功能， 改变了过
9、去无法识 别故障指示器正常与否而盲目依靠故障指示器来判 断故障点的弊端。 此外， 还能够对数据传输系统进行 实时监测，便于对系统自身进行监控和维护。 3 结论 分布式架空输电线路故障在线监测系统能够及 时准确地报告线路故障信息，为运行与检修人员分 析故障、抢修线路等工作提供了可靠有效的数据， 提高了输电线路的运行可靠性。系统的应用节省了 故障查找所耗费的人力和物力资源，减轻了工人巡 线的劳动强度，提高了工作效率。 参考文献 1 覃剑输电线路单端行波故障测距的研究J电网技术，2005， 29(15)：65-70 Qin JianStudy on single terminal traveling
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