智能漏保在线监测系统的研究与应用

万 彪, 齐存方, 胡承超, 魏乐欣

(1.国网浙江省电力有限公司 绍兴供电公司,浙江 绍兴 312000;2.宁波永耀供电服务有限公司 奉化分公司,浙江 宁波 300202;3.杭州华春科技有限公司,浙江 杭州 311121)

0 引 言

低压供用电系统中为了减小发生人身电击事故和接地故障切断电源时引起的停电范围,剩余电流动作保护装置应采用分级保护。分级保护方式的选择应根据用电负荷和线路具体情况、被保护设备和场所的需要设置,形成由总保护、中级保护、末端保护组成两级或三级保护。各级剩余电流动作保护装置的动作电流值与动作时间应协调配合,实现具有动作选择性的分级保护,避免越级跳闸,造成大面积停电[1-2]。

随着电力物联网建设的推进,部分地区已装设配电自动化主站系统,可用于监测总保护处智能漏保。但农村用户广泛存在因线路、设备年久老化,私拉乱接,漏电频发,致使末端保护频繁跳闸,直接影响正常用电。为此,很多农村用户自行拆除末端保护,换成普通小型断路器,直接造成漏电保护开关越级跳闸,引起大面积用户停电。为保障台区日常供电,总保护处智能漏保不得不采取退运强送的措施,导致主站系统无法继续监控智能漏保,存在较大的安全隐患[3-4]。

还有部分地区尚未架设智能漏保监控平台,无法掌握智能漏保的实时状态,难以及时发现、处理故障,安全隐患极大。因此,需要一种可靠的智能漏保在线监测装置及系统,监控智能漏保,掌握智能漏保实时状态,对各类异常及时作出反应,提高用电安全环境。

1 智能漏保在线监测系统组成

为了克服现有技术的不足,设计一种智能漏保在线监测系统,有效监测智能漏保。该系统包括监测终端、手机APP和后台主站3部分。系统组成结构如图1所示。

图1 系统组成结构

监测终端主要包括4G模块、采集模块和主控模块,采集模块通过RS-485通信接口抄读智能漏保的状态字、剩余电流及各相电流/电压值,由主控模块打包通过4G模块上传至后台主站。另外,监测终端可根据现场情况选择主动抄读模式或避重抄读模式。

手机APP用于随时查看智能漏保的状态、剩余电流及各相电流/电压值,并接收后台主站的推送信息,并且手机APP可以设置监测终端的抄读模式。

后台主站用于解析智能漏保的状态,根据系统预设格式显示智能漏保的当前状态、剩余电流及各相电流/电压值,并且将异常状态推送至手机APP。另外,后台主站也可以设置监测终端的抄读模式。

2 基本原理

监测终端内部URAT的波特率固定9 600 bps,无校验,监测终端4G模块与后台主站通信采用透明数据传输服务。

后台主站通过4G模块通信口发送读取目标漏保通信地址命令帧给监测终端,监测终端收到此命令帧后返回确认帧给后台主站。后台主站收到确认帧发送设置目标漏保通信地址命令帧给监测终端,监测终端收到此命令帧后绑定目标漏保资产编号,并返回确认帧给后台主站。

后台主站通过4G模块通信口发送抄读漏保数据命令帧给监测终端,监测终端收到此命令帧后漏保数据(漏保数据包括各相电流/电压值、状态字等)给后台主站。后台主站解析监测终端上传的数据,判断智能漏保的状态,根据系统预设格式显示智能漏保的状态及电流、电压值、剩余电流值等,然后做响应处理,如状态字解析为漏电跳闸,则推送漏电跳闸的信息。智能漏保状态及剩余电流界面如图2所示。智能漏保各相电流、电压值界面如图3所示。

图2 智能漏保状态及剩余电流界面

图3 智能漏保各相电流、电压值界面

后台主站采用云服务器,简单高效,通过云服务器计算、存储上传的数据,方便日后查看。

为实现监测终端长期在线,监测终端具备外接电源的功能。每台监测终端都有唯一身份码,与智能漏保资产编号绑定,实现一一对应。监测终端抄读模式可选,根据不同的现场情况进行设置,主动抄读模式,适用于无其他监测平台的智能漏保,避重抄读适用于有其他监测平台的智能漏保。监测终端还具有GPS定位模块,方便工作人员处理异常时快速定位漏保位置。

3 装置优势

智能漏保在线监测装置可在智能漏保不断电的情况下进行安装,安装过程不影响智能漏保正常工作。智能漏保在线监测装置还可以根据现场情况选择抄读模式,模式包括主动抄读与避重抄读,对于无其他监测平台的智能漏保选择主动抄读模式,抄读时间间隔可以设置,默认是5 s,对于有其他监测平台的智能漏保则选择避重抄读模式,监听其他监测平台上下行报文,报文结束后进行抄读,实现多平台共同监测的目的。

智能漏保在线监测装置还设计有定位模块,能精确地定位监测终端的安装位置,通过手机APP随时随地查看现场智能漏保的位置、状态、剩余电流和各相电流/电压值,便捷性更高。

4 现场应用

温州瑞安某台区智能漏保频繁跳闸,测试人员使用智能漏保在线监测装置进行测试。测试人员到场后,勘察现场并安装智能漏保在线监测装置,通过多天的长期监测,各相电流、电压值界面如图4所示。剩余电流曲线如图5所示。

图4 各相电流、电压值界面

图5 剩余电流曲线

5 结 语

对于部分因故退运的智能漏保和未装设配电自动化主站系统的智能漏保,通过智能漏保在线监测系统可进行实时监测,及时掌握智能漏保实时状态,避免人员长期值守,极大地节约了人力和物力的成本。

智能漏保在线监测系统采集频率越高,数据上传越快速,并拥有异常推送的功能。智能漏保在线监测系统能实时掌握漏保运行状态,以便于及时处理各类异常状态,如漏电跳闸、过载跳闸等,改善居民用电环境,有效保障人身安全。