付麗偉馬 琪付君麗李名泰朱 輝

(1.國網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司,天津 300190;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué),河北 保定 071001)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,對供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求。當(dāng)配電網(wǎng)線路發(fā)生故障時,應(yīng)盡可能地減少停電時間、減小停電范圍。本文通過研制的居民小區(qū)電纜識別儀,精準(zhǔn)判定供電臺區(qū)開關(guān)與居民樓之間的對應(yīng)關(guān)系,發(fā)生停電時,能單獨(dú)拉開相應(yīng)的開關(guān),避免停電范圍擴(kuò)大,有效提高供電可靠性。

1 現(xiàn)狀分析

為提高供電可靠性需要解決的一個關(guān)鍵問題就是如何準(zhǔn)確找到居民單元樓開關(guān)的上級電源,即準(zhǔn)確的劃分出每個居民單元樓開關(guān)是由配電室哪臺低壓柜或臺區(qū)供電[1]。由于配電規(guī)劃圖紙不全、配電站內(nèi)配電電纜走向名牌丟失、配電站配電電纜名牌與用戶不對應(yīng)、現(xiàn)場低壓線纜錯綜復(fù)雜等原因,無法確定開關(guān)線路拓?fù)潢P(guān)系,導(dǎo)致在發(fā)生線路故障時,或者因某些特殊意外原因(如火災(zāi))發(fā)生時,只能將整個小區(qū)全部停電,造成停電范圍擴(kuò)大。因此,快速精準(zhǔn)判定用戶到T 接箱、T 接箱到配電站的各電纜、開關(guān)對應(yīng)關(guān)系,減小停電范圍,對于提高供電可靠性,維護(hù)供電企業(yè)的社會形象是十分必要的[2]。

2 小區(qū)電纜識別儀

以下研制了一種小區(qū)電纜識別儀,用于精確快速判別一束電纜中一根特定的電纜,進(jìn)而判定小區(qū)配電室各低壓柜與單元樓開關(guān)之間的對應(yīng)關(guān)系,便于在發(fā)生電力故障時準(zhǔn)確做出判斷,縮小停電范圍,提高電力部門的搶修效率,減少居民及供電企業(yè)的損失。

2.1 原理分析

從原理分析,要實(shí)現(xiàn)對多條電纜的精確識別,首先必須實(shí)現(xiàn)將識別信號從電纜一端傳遞到另一端。低壓電網(wǎng)中,用戶表計接線盒的相線和零線與經(jīng)各級開關(guān)在配電室變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)處構(gòu)成聯(lián)通的電氣回路,用于識別信號的傳遞。其次,用于識別的信號不能影響電纜的正常運(yùn)行。由于對運(yùn)行電纜影響最大的為工頻干擾,因此,可以通過控制識別信號的頻率范圍和幅度,使之遠(yuǎn)離50 Hz工頻信號,避免對運(yùn)行電纜造成影響。

2.2 裝置研究制作

2.2.1 技術(shù)研究

方案采用一端電纜注入特征信號波,另一端檢測和識別信號特征波,以達(dá)到電纜識別的目的。由于小區(qū)電纜較長,信號波能量小,需要對波形特征進(jìn)行探究和試驗(yàn),進(jìn)行波形對比和識別度對比,確定易于識別的注入信號。

2.2.2 模擬信號注入

向電網(wǎng)注入的信號是頻率脈寬可智能調(diào)節(jié)的高頻特征小信號,耦合到電網(wǎng)中,信號頻率高幅值小,理論上來說對電網(wǎng)本身是沒有任何影響的。

根據(jù)技術(shù)調(diào)研結(jié)果和確定的信號,探究信號產(chǎn)生原理,模擬信號注入。本研究模擬信號注入頻率范圍為10k～500k Hz,信號幅值為0～5 V,信號持續(xù)時間為0～10 s。

2.2.3 信號識別及測試

利用傅里葉算法、突變量啟動、頻率篩選等方式進(jìn)行波形識別判斷。對模擬的信號進(jìn)行識別試驗(yàn),抗干擾度測試等,驗(yàn)證信號識別準(zhǔn)確度,對信號及檢測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。仿真圖形見圖1。

圖1 仿真圖形

2.3 小區(qū)電纜識別儀組成

該裝置主要由信號發(fā)生裝置(內(nèi)含4根測試導(dǎo)線)和信號采集裝置(內(nèi)含電流互感器,電源線)兩部分組成。其中,信號發(fā)生裝置是用來產(chǎn)生測試信號的設(shè)備,通過測試導(dǎo)線線夾夾在用戶表計接線盒相線和零線端子上,電源指示燈常亮,表示電源已經(jīng)接入。運(yùn)行指示燈閃爍,表示儀器正常運(yùn)行。按下注入按鍵,注入指示燈亮,表示信號注入。信號采集裝置是用來采集識別信號的設(shè)備。接入電源,電源指示燈亮,表示儀器已接入電源。信號采集裝置面板的模擬量測量一端是電流互感器卡在T 接箱開關(guān)下口電纜上,另一端是插針形式插到信號采集裝置的模擬量測量接口。通過電流互感器采集的電流信號,并輸入到采集裝置的模擬量采集通道,若某通道的告警燈亮,則說明該通道采集到特征信號,即配電室該開關(guān)、相別對應(yīng)此居民單元樓開關(guān)。

小區(qū)電纜識別儀信號采集面板共16個通道,3個通道為一組,分別對應(yīng)一個開關(guān)的U、V、W相,可以同時對5個開關(guān)15個相別查找(有1個備用通道)。大大提高了開關(guān)對應(yīng)關(guān)系查找速度。小區(qū)電纜識別儀技術(shù)原理見圖2。小區(qū)電纜識別儀箱體見圖3,小區(qū)電纜識別儀配件見圖4。

圖2 小區(qū)電纜識別儀技術(shù)原理

圖3 小區(qū)電纜識別儀箱體

小區(qū)電纜識別儀面板各組成部分及功能如下。

a.信號發(fā)生裝置:采用單片機(jī)進(jìn)行信號發(fā)生控制;

b.注入指示燈:按下時進(jìn)行信號注入;

c.信號采集裝置:利用單片機(jī)進(jìn)行采集信號解析,控制邏輯分析等;

圖4 小區(qū)電纜識別儀配件

d.開關(guān):控制裝置通電與斷電;

e.保險管:1 A 保險管;

f.電源座:供電插座;

g.復(fù)位按鍵:長按2 s后松開進(jìn)行告警燈復(fù)位;

h.源燈:指示電源接入情況;

i.運(yùn)行燈:電源接入后運(yùn)行燈閃爍表示正常運(yùn)行;

j.告警燈:常滅,在檢測到特征電流信號時變亮;

k.模擬量輸入端:將電流互感器的輸出接到該端子上,進(jìn)行模擬量輸入。

3 裝置現(xiàn)場應(yīng)用及應(yīng)用效果

3.1 裝置現(xiàn)場應(yīng)用

小區(qū)電纜識別儀制作完成之后,研究人員在天津市電力公司“低壓配網(wǎng)營配融合”工作涉及的某小區(qū)現(xiàn)場對裝置進(jìn)行了現(xiàn)場測試。

首先將測試導(dǎo)線線夾夾在某小區(qū)3-1-101戶表的接線盒下口的端子上(紅色線夾夾在相線上,黑色線夾夾在零線上),線夾的另一端接到信號發(fā)生裝置的相應(yīng)接口。將信號采集裝置的配件電流互感器卡在T 接箱1號開關(guān)U、V、W 相上,電流互感器另一端插到信號采集裝置的模擬量測量接口。此時,通道1的指示燈亮,說明該戶戶表開關(guān)對應(yīng)此T 接箱1號開關(guān)的U 相。

將電流互感器卡在T 接箱2號開關(guān)U、V、W相上,此時信號采集裝置的通道指示燈均不亮,說明用戶戶表開關(guān)與T 接箱2號開關(guān)不對應(yīng)。

按照此種方法對該小區(qū)其他戶表開關(guān)及T 接箱開關(guān)進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況均一致,充分說明該裝置的準(zhǔn)確性。

利用同樣的方法,對T 接箱至配電室開關(guān)對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)證。將測試導(dǎo)線線夾夾在某小區(qū)T 接箱接線盒下口的端子上(紅色線夾夾在相線上,黑色線夾夾在零線上),線夾的另一端接到信號發(fā)生裝置的相應(yīng)接口。將信號采集裝置的配件電流互感器卡在配電室1號開關(guān)U、V、W 相上,電流互感器另一端插到信號采集裝置的模擬量測量接口。此時,通道2的指示燈亮,說明該T 接箱對應(yīng)此配電室1號開關(guān)的V 相。

將電流互感器卡在配電室2號開關(guān)U、V、W相上,此時信號采集裝置的通道指示燈均不亮,說明T 接箱與配電室2號開關(guān)不對應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果也同樣表明此裝置的準(zhǔn)確性。從實(shí)用性分析,研究的小區(qū)電纜識別儀能通過通道指示燈指示,快速精準(zhǔn)判別小區(qū)配電室各開關(guān)與單元樓開關(guān)之間的對應(yīng)關(guān)系,不再僅能依靠電纜標(biāo)識牌和電纜的規(guī)格、顏色、芯數(shù)等間接手段反復(fù)比對確認(rèn)進(jìn)行識別,可以大幅提高識別效率和準(zhǔn)確率。

3.2 應(yīng)用效果

a.不需要將用戶停電就能進(jìn)行電纜識別查找工作;

b.由于向電網(wǎng)注入的信號是頻率脈寬可智能調(diào)節(jié)的高頻特征小信號,理論上不影響供電安全可靠性;

c.電纜識別儀體積小(30 cm×22 cm×20 cm(長×寬×高)),便于攜帶工作。

4 結(jié)束語

針對供電臺區(qū)開關(guān)與居民樓對應(yīng)關(guān)系不明確的問題,研制出居民小區(qū)電纜識別儀。該裝置能解決無完整電路規(guī)劃圖的小區(qū)、用戶群的電纜識別問題;快速、準(zhǔn)確判定用戶開關(guān)到T 接箱、T 接箱到配電室的各線路、開關(guān)對應(yīng)關(guān)系;發(fā)生故障時準(zhǔn)確作出判斷,提高工作效率,提高供電可靠性,有效解決了營配融合工作進(jìn)度慢、耗費(fèi)人力物力且劃分不精確的問題。居民小區(qū)電纜識別儀信號識別準(zhǔn)確度高、便攜式設(shè)計、便于現(xiàn)場作業(yè)、操作簡單、安全性好,大大減少了人力、物力、財力的投入,建議在配電系統(tǒng)全面推廣使用。