配电线路设备运行报警系统探讨

戴志伟
（广东省惠州市下脚埔前街供电分公司，广东省 惠州市 516001）   摘要： 介绍了一种用于监视配电线路设备运行状况的系统，该系统可以将配电网设备在运行过程中出现的一些意外事件（如被盗、温度升高、发生火灾、发生短路故障等）及时利用手机短消息的方式通知给相关人员，使其及时采取相应措施进行处理，避免事故进一步扩大，从而提高系统的安全运行时间和供电可靠性。 关键词： 电网设备；运行状态；短消息；地理信息系统（GIS）；报警系统  　　 0　引言

　　 随着我国市场经济的飞速发展，电力作为我国生产及国民经济必须的能源供应，近年已呈现供不应求的局势。但同时偷盗、抢劫、破坏电力设施及电力线路的事件也层出不穷，使国家的电力供应及财产遭到巨大的破坏。 为了有效防止偷盗、抢劫犯罪，快速有效地抓住罪犯，广东省惠州市下脚埔前街供电分公司研制、开发了新一代微机型电力防盗报警监控系统。该电力报警监控系统采用了最先进的嵌入式微电脑技术及电力安全控制技术，配合先进的无线通信安防模块，不但实用可靠，而且通过电力控制及通信技术可实现远距离报警信号传输。一旦有小偷作案破坏电力线路、设施或这些设备运行状态发生变化（如温度超限、过负荷等），该系统可以及时通知到主管负责人的手机，从而可及时对设备进行处理，避免事故的进一步扩大。

1　配电线路设备运行报警系统

　　 电力设备运行过程中需要报警的内容一般有以下几种：①设备上可拆卸的金属部分被拆，如环网柜、箱式变电站的门等。②设备内的某些部件被盗，如站内的低压开关、电表、裸露保险等。③站内变压器的运行温度过高，危及变压器的安全运行。④设备内部发生火灾，危及周围环境。⑤设备内部发生短路故障。
　　 电力设备运行报警系统采用通用的测控终端作为设备被盗、温度过高和站内故障的数据采集设备，利用GSM作为通信手段，将这些信息汇报给相关运行人员，便于运行人员及时采取措施，可有效防止设备被盗或事故范围扩大。
　　 电力设备运行报警系统包括事件传感器、事件（被盗、短路、火灾等）检测设备和GSM通信设备。其中事件传感器检测事件的发生，如被盗时设备的门被强行打开、短路时故障指示器发出开关信号等；事件检测设备和GSM通信设备构成测控终端，该测控终端检测到传感器发送的信号后，对这些事件进行编号，然后以短消息的方式将事件发送给主站系统或运行人员。电力设备运行报警系统逻辑图如图1所示。

图1　电力设备运行报警系统逻辑图

测控终端负责采集站内温度、人体红外感应、门禁开关和故障等信息，当设备的运行状态发生变化且超出设定值时，测控终端监测到该变化后，便进行信息组合，形成故障报告报文，然后启动内嵌GSM数据传输模块，将故障报文以短消息的形式发送给中心站的GSM通信站。GSM通信站将接收到的短消息进行还原处理后组成故障报文通过RS232口送给中心站进行处理，中心站得到该报文后，先进行预处理和保存，并可在当地通过LCD屏幕进行查询，同时将该报文送给主站进行处理。主站结合地理信息系统（GIS）系统和故障专家系统进行判断后，将故障位置、时间和类型在屏幕上进行显示，并给出声光报警，同时将该结果通过中心站送给GSM通信站。通信站以短消息的方式发送给相关运行人员，便于这些人员及时进行处理。
1.1　信息采集系统
1.1.1　温度检测
　　 温度检测采用工业装配热电阻PT100，热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。温度检测通常和显示仪表、记录仪表、电子计算设备等配套使用，直接测量各种生产过程中的-200～500 ℃范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。其特点是采用压簧式感温元件，具有抗振性能好，不须补偿导线，节省费用，测温精度高，机械强度高，耐压性能好，性能可靠稳定的优点。该传感器可以用来测量变压器、环境及导电体接触部位的温度，当被测物温度超过设定值时，测控终端发送报警信息。
1.1.2　人体红外感应器和门禁开关
　　 人体的体温一般在37 ℃，所以会发出特定波长10 μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10 μm左右的红外线进行工作的。人体发射的10 μm左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，该电荷被放大，经检测处理后就能产生报警信号。当外部人员进入站内时，红外感应器得到该信号后，向测控终端发送信息，测控终端将该信息通过短消息通知相关人员，相关人员根据工作票即可得知目前进入的人员属于正常操作还是非法进入。
　　 门禁开关利用安装在设备箱体门上的开关来实现，当门被打开时，系统会向相关人员发送短消息进行通知。
1.1.3　故障及定位
　　 线路故障探测采用分离式故障指示器FI - 3PO/G与装在线路上的FD配套使用，FD检测到故障后送出编码信号，与之相配套的FI -3PO/G接收到信号后进行解码，给出故障信息指示，同时驱动继电器触点改变原状态。继电器触点的正常状态，可由用户根据需要自己整定，当设为常开触点输出时，则故障后触点自动闭合；如设为常闭触点，则故障后触点由闭合自动转换为开断状态。当触点变化后，测控终端通过短消息发送给主站和相关人员，主站进行网络拓扑后，可以将故障位置确定出来，并通过短消息通知相关人员进行及时处理。
1.1.4　烟感探测
　　 　　当设备发生火灾时，离子型烟感探测器检测到该信号后，触发测控终端，测控终端立即以短消息的方式将该信息发送给主站和相关人员进行处理。
1.1.5　测控终端
　　 测控终端相当于一个小型微功耗的RTU，可以测量8个温度量，16个开关量，一个GSM数据模块进行短消息通信。整个设备装在一个铁箱内，可以由太阳能电池或者外接市电供电，同时给蓄电池充电。在失去外部电源时，由蓄电池供电。蓄电池在充足电的情况下，可以维持测控终端连续10天工作而不需补充能量。
1.1.6　中心站
　　 　　中心站主要是接收子站发来的短消息，并对数据进行处理，最后将数据送往相关设备。通信主站本身带有LCD显示及2个操作键，可通过LCD及操作键，直接查询故障线路信息，及在必要时清除内存等；在接收到故障信息后还可以给出音响报警。
1.2　基于GIS平台的故障定位系统软件
　　 　　故障定位系统的软件系统的主要作用是搜集通信主站传送的地址信息，对其进行纠错、校正后，通过拓扑分析和计算找出故障位置及故障通路，最终显示在GIS的地理背景上。
1.2.1　故障通路和故障点的查找
　　 故障通路和故障点的确定是故障定位系统主站软件的核心。首先，输入故障前网络的开关状态和故障指示器的动作信息，调用拓扑分析程序，从网络中提取各条馈线包含的支路，并按照宽度优先法扩展支路的次序将其保存在一个双向链表中。接着，对每条馈线，从线路末端开始查找出最后一个判断为正确动作的故障指示器，对应的支路即为故障点。
1.2.2　纠错和补漏
　　 通信主站在采集故障指示器动作信息时，偶尔会出现误报和漏报，故障指示器本身也会出现异常。因此，纠错和补漏是故障定位系统的一个必不可少的组成部分。该系统设计了一个智能纠错模块，它在网络拓扑分析过程中，不但可以有效地滤除错报的指示器信息，而且可以自动填补漏报的指示器信息。
1.2.3　GIS支撑平台
　　 本文的故障定位系统以地理信息系统GIS为图形支撑平台，既可以单独运行，也可以作为DMS的一个高级应用与SCADA系统集成。系统的核心算法（如拓扑分析、故障查找、纠错和补漏）是采用组件技术实现的，GIS平台采用了MapObjects 2.0组件。除了基本的GIS功能，如显示、放大、缩小和漫游等，该系统在GIS平台上实现了如下特有的功能：①以不同的颜色显示故障通路；②不断闪烁故障支路直至调度员清除；③以不同的颜色显示动作不正确的故障指示器以提醒调度员；④保存、打印故障信息以便故障重演和分析。

2　结论

　　 综上所述，该系统具有以下特点：
　　 （1） 先进性。以无线方式，即以短信息方式上报报警信息。
　　 （2） 及时性。当智能终端探测到柜（箱）门被打开或其他事件发生时，立即通过内置GSM系统向在线监控中心自动发出报警信号。
　　 （3） 可靠性。由于该系统采用GSM公用通信网络进行通信，GSM公用通信网络易受恶劣天气的影响，城乡覆盖率达98%以上，但不受城市环境变化

的影响，建设与扩容方便，通信系统不会受到其他无线网络的干扰，故该系统可靠性高。
　　 （4） 连续性。终端内置高性能可充电电源，当遇到电网停电或人为破坏时，能保持不间断监控。
　　 （5） 可扩充性。增加主站后，系统可以升级成为自动监控系统。接电能表或现场TTU、FTU，可以构成抄表、远程监控或故障定位系统。

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