溫麗娜　吳　忠　藍道林　巫水萍

（1. 鞍山恒泰電氣有限公司 2. 國網(wǎng)浙江省電力公司衢州供電公司）

云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的研究

溫麗娜1吳忠2藍道林2巫水萍2

（1. 鞍山恒泰電氣有限公司 2. 國網(wǎng)浙江省電力公司衢州供電公司）

本文介紹了云同步工頻電壓波形初相角對比設備的功能和組成，它由手持主機、六接觸點采集器和六個矩陣天線等配件組成。此外，還對其設計思路和原理進行了詳細的闡述。

初相角；比對；云同步

1　國內(nèi)工頻電壓波形初相角對比技術研究水平的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

在現(xiàn)階段的合環(huán)并網(wǎng)過程中，確認電力電纜或架空線的相位、相序是一道必不可少的工序，這是因為許多線路或是由于日深年久，或是因為敷設時未嚴格按照相關的作業(yè)標準步驟進行工作而導致的相序牌丟失或錯誤，使得并網(wǎng)合環(huán)時難以判斷相序、相位而無法進行并網(wǎng)合環(huán)；此外，普通的核相設備只能完成基本的相序相位測量，而無法完成相位標準的統(tǒng)一化，因為沒有一個統(tǒng)一化的相位標準，這也導致了即使相序牌完好，也無法直接并網(wǎng)合環(huán)，還需要進一步的驗證，所以，才導致每次施工時都需要進行電壓波形初相角的比對，這樣做不僅會因為反復的工作而降低并網(wǎng)合環(huán)的效率，也會使得現(xiàn)場的工作人員因長期反復地做同一樣工作而產(chǎn)生懈怠的心理。

在當下，互聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展正在沖擊著各行各業(yè)，許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)因此發(fā)生了翻天覆地的變化，電力行業(yè)也在時代的大潮中發(fā)生了重要轉折。2003的2月到3月之間，全美65位從事電力行業(yè)或進行相關研究的專家匯聚一堂，討論傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的問題，并在會后，發(fā)表了一份報告——《“GRID 2030”A NATIONAL VISION FOR ELECTRICITY'S SECOND 100 YEARS》，還在這一份報告中提出了智能電網(wǎng)的概念，“一個完全自動化的電力傳輸網(wǎng)絡，能夠監(jiān)視和控制每個用戶和電網(wǎng)節(jié)點，保證從電廠到終端用戶整個輸配電過程中所有節(jié)點之間的信息和電能的雙向流動。”智能電網(wǎng)的建設是一個巨大的歷史性工程，也是電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，現(xiàn)如今基于互聯(lián)網(wǎng)技術建設的各類測量或管理設備已成為電網(wǎng)日常生產(chǎn)、管理的生力軍。

并網(wǎng)合環(huán)作為電網(wǎng)運行的一項基礎性工作，對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行有著不可忽視的影響，也是整個輸配電過程中最為重要的節(jié)點之一，而并網(wǎng)合環(huán)的關鍵點之一便是電壓波形初相角的比對，也就是核相，所以在智能電網(wǎng)的大潮下，核相系統(tǒng)的智能化已成為一種趨勢，也許在今天只是將互聯(lián)網(wǎng)與核相技術相結合，但是在未來，可能還會有更多的高新技術加入到核相中，為今后的智能電網(wǎng)建設建立更加堅固的基石。

2　云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的設計思路及技術路線

2.1云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的設計思路

云同步工頻電壓波形初相角對比技術包括一臺服務器，一臺基準校相終端和多個遠程校相終端。具體的思路是：在某一電網(wǎng)或子電網(wǎng)的范圍內(nèi)設立一臺校相服務器（即云服務器），該服務器通過高速寬帶接入 Internet，服務器上運行我公司設計的專業(yè)應用軟件，提供網(wǎng)絡服務器和數(shù)據(jù)庫服務器的功能。同時為每臺服務器配備一臺基準校相終端，該校相儀可以24h不間斷地采集當?shù)仉娋W(wǎng)的A、B、C三相工頻電壓波形初相角的信息，以及GPS秒時間信息，然后將這些信息實時傳輸?shù)椒掌?。如圖1所示。

服務器有了這些信息，就可以確定在統(tǒng)一的時間里當?shù)仉娋W(wǎng)A、B、C三相的相角；并將這些信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，便于用戶查詢。同時，服務器提供網(wǎng)絡連接功能，遠程校相終端可以通過TCP/IP方式同服務器建立連接，并將測量點采集到的相角信息連帶采集時刻的GPS秒時間信息發(fā)送給服務器，服務器通過將該信息同基準校相終端采集到的在同一 GPS秒時間當?shù)仉娋W(wǎng)的A、B、C三相的工頻電壓波形初相角比對就可以確定遠程測量點線路為A相、B相還是C相。服務器再將比對結果發(fā)回遠程校相終端，這樣測量點的工作人員就可以第一時間知道測量結果。

圖1　云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的設計思路圖

如果GPRS通訊或互聯(lián)網(wǎng)通訊不正常，出現(xiàn)遠程校相終端和服務器暫時無法連接的情況也不要緊，由于遠程校相終端具有記錄功能，可以將測量結果存儲下來，在適當?shù)臅r候再將校相儀同服務器建立 TCP連接，自動進行比對。萬一出現(xiàn)遠程校相終端同服務器無法建立TCP連接的情況，工作人員也可以通過任意一臺連接互聯(lián)網(wǎng)的電腦訪問服務器的數(shù)據(jù)庫，人工比對某一GPS時刻的電網(wǎng)的相角信息。

2.2云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的技術路線

云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的技術路線如圖2所示。

圖2　云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的技術路線圖

3　云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的技術關鍵及原理說明

3.1云同步技術

云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)借助于移動通訊網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)這兩大通訊平臺在基準校相終端和遠程校相終端進行數(shù)據(jù)交換，通訊采用TCP傳輸控制協(xié)議，這是一種非?？煽康膫鬏攲涌刂茀f(xié)議，它能夠最大程度地保證數(shù)據(jù)的完整性。這樣只要在遠程校相終端接入網(wǎng)絡的情況下，就可以通過網(wǎng)絡自動穩(wěn)定地互傳數(shù)據(jù)，若比對后發(fā)現(xiàn)雙方的工頻電壓波形初相角的角差在規(guī)定范圍內(nèi)，則可以確定相位。

3.2GPS時鐘同步

在云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)中，時鐘的同步指的是基準校相終端和遠程校相終端之間時間一致的過程。因為交流電的相位是在時刻變化的，所以，當進行工頻電壓波形初相角對比時，需要保證對比的數(shù)據(jù)是在同一時刻采集的，所以，在這里便用到了GPS時鐘同步，因為通常它的誤差會小于100ns。

3.3信號采集

在進行網(wǎng)絡校相時，使用一個采集器進行采集，采集器的上面，是一個金屬感應掛鉤，只需要將采集器通過絕緣桿掛在架空線上即可。當有電壓信號時，采集器會自動進入工作狀態(tài)，進入工作狀態(tài)后采集器會間隔一秒采集一次工頻電壓波形初相角信號，每次采集到信號后，首先都會通過濾波電路，先進行濾波的好處是可以避免干擾信號進一步放大，完成第一次的濾波后再進行信號的放大，信號放大后再完成一次濾波，將雜波干擾控制到最小。信號處理完成后，會通過2.4G無線傳輸模塊將其傳送給遠程校相終端。

4　云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的特點

首先，云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)是一套基于傳統(tǒng)核相技術與互聯(lián)網(wǎng)技術之上而研發(fā)的一款校相設備。與傳統(tǒng)的校相不同，傳統(tǒng)的校相是人為的校相，現(xiàn)場操作者的主觀意識決定了校相的結果，在不同的時間、不同的地點、不同的操作人員可能最終的校相結果也各不相同；而云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)在建設時，會在一固定地點安裝一臺作為今后校相標準的基準校相終端，這個終端會24小時不間斷地采集工頻電壓波形初相角信號，并在修正后將此信號作為以后工頻電壓波形初相角對比的標準，每當現(xiàn)場進行校相時，通用采集器通過2.4G無線通訊模塊將信號傳輸給手持主機，然后手持主機通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸給基準校相終端，基準校相終端接收到信號后，可以將標準信號通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸給手持主機，并完成工頻電壓波形初相角對比。

5　云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)的應用效果分析

工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)作為最新一代的核相設備，其成功應用不僅為電力電纜或架空線的校相核相提供了統(tǒng)一的標準，也為今后智能電網(wǎng)建立及發(fā)展提供更為有效的參考。

工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)以市為單位安裝一臺基準校相終端，基準校相終端運行后，可以統(tǒng)一當?shù)氐南辔幌嗌珮俗R，使電網(wǎng)的并網(wǎng)、合環(huán)供電以及校相準確率得到根本性保證，從而提高了供電的可靠率，減少了停電時間和不必要的經(jīng)濟損失。

云同步工頻電壓波形初相角對比系統(tǒng)統(tǒng)一了電網(wǎng)系統(tǒng)的相色相位的標準。這樣做，不僅為供電系統(tǒng)帶來方便，減少了電能損耗，提高供電效率，還能夠提供適應未來經(jīng)濟社會發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)電力服務。全面提升了電網(wǎng)的安全控制水平、經(jīng)營管理水平和事件突發(fā)時的應急反應能力。云同步工頻電壓波形初相角對比技術的成功應用確保了人員的安全性以及供電可靠率。利用云同步技術，實現(xiàn)了遠距離電力線之間的初相角差值的測量，突破了地域局限性，使電網(wǎng)安全控制水平、經(jīng)營管理水平得到全面提升。有利于維護最廣大人民的根本利益，促進社會和諧、穩(wěn)定的發(fā)展。

6　結束語

云同步工頻電壓波形初相角對比技術確保供電系統(tǒng)的規(guī)范、安全、便捷，不再出現(xiàn)由于相位不同而對并網(wǎng)供電造成影響，確保用戶用電正常、工業(yè)發(fā)展有序的進行，切實保障人民切身利益，維護社會穩(wěn)定與和諧，樹立供電系統(tǒng)在人民心中的良好形象。

［1］ United States Department of Energy Office of Electric Transmission and Distribution. "GRID 2030"A NATIONAL VISION FOR ELECTRICITY'S SECOND 100 YEARS［R］. USA： United States Department of Energy Office of Electric Transmission and Distribution，2003.

［2］ 張濤. 智能電網(wǎng)技術發(fā)展與應用［J］. 城市建設理論研究， 2014（9）.

［3］ 馬志進. 配電網(wǎng)統(tǒng)一相色標識系統(tǒng)［J］. 農(nóng)村電氣化，2014（8）： 38-40.

（2015-08-10）