陳揚哲，徐偉豐，呂一帆，陳偉偉，鄭文

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司松陽縣供電公司，浙江 松陽 323400）

在農(nóng)村配電網(wǎng)中，廣泛采用了跌落式熔斷器，以保證當配電線路中出現(xiàn)故障時，能夠通過跌落式熔斷器，可靠隔離故障點，保證配電線路的運行安全。但在目前的農(nóng)村配電線路跌落式熔斷器的監(jiān)測中，無法及時感知熔斷器跌落時的具體故障位置點，并且對于故障電流和故障發(fā)生的時間等信息也無法知曉，這樣就使得對配電線路中存在的故障排查不夠及時，導(dǎo)致配電系統(tǒng)停電時間過長，引起電力客戶供電滿意度下降。為此有必要采用農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，在該監(jiān)測系統(tǒng)中，通過無線通信技術(shù)，可以實現(xiàn)跌落式熔斷器、監(jiān)測功能模塊、主站監(jiān)測系統(tǒng)軟件、定位功能模塊之間的相互通信，達到對跌落式熔斷器的在線實時監(jiān)測及智能化管控的目的，以下進行系統(tǒng)的分析。

1 農(nóng)村配電線路中的跌落式熔斷器

1.1 跌落式熔斷器的運維現(xiàn)狀

跌落式熔斷器在生產(chǎn)制造成本上較低，一般當配電線路的運維人員發(fā)現(xiàn)跌落式熔斷器出現(xiàn)了故障或者是發(fā)生了誤動作，則會直接調(diào)整跌落式熔斷器或者進行更換，并沒有采取較多的在線監(jiān)測裝置。而由于跌落式熔斷器位于戶外，其運行環(huán)境較為復(fù)雜，在長期的運行過程中，跌落式熔斷器中的金屬結(jié)構(gòu)、絕緣系統(tǒng)或者是熔絲管等部件都可能會出現(xiàn)一定的問題。一旦跌落式熔斷器發(fā)生故障而使得其所在的配電臺區(qū)停電，則容易導(dǎo)致該轄區(qū)內(nèi)大量的電力用戶停電。如果改配電臺區(qū)內(nèi)含有大量的工業(yè)負荷，甚至是精密性工業(yè)企業(yè)，則會給這些工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟損失。如果情況較為嚴重，還會在更大范圍內(nèi)造成停電事故。

1.2 采用農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的必要性

跌落式熔斷器一般是安裝在配電線路中的分支線上，當線路中發(fā)生故障時，可以縮短故障停電范圍。同時當需要對配電線路進行檢修時，通過跌落式熔斷器，也能夠形成一個斷開點，給檢修作業(yè)人員提供一個安全的操作環(huán)境。跌落式熔斷器的運行原理主要是當故障電流將熔斷器中的熔絲熔斷之后，在重力的作用下發(fā)生跌落，從而切斷電路。此外跌落式熔斷器也可以安裝在配電變壓器中，可以作為變壓器的保護使用。但目前對跌落式熔斷器的監(jiān)測及管控力度相對不足，隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展以及農(nóng)村電力用戶對供電可靠性要求的提高，需要對配電線路的運行狀態(tài)信息有充分的了解，為此有必要采用農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)村配電線路的智能化高效運維。通過采用在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在配電線路事故發(fā)生前，就提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備中所存在的問題，這樣就可以避免出現(xiàn)配電線路跳閘的事故。

2 農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

2.1 農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成

在開發(fā)農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)之前，需要對在線監(jiān)測系統(tǒng)的各個功能進行分解，并設(shè)置各個功能模塊，分別完成不同的功能。在配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)中，包括了多狀態(tài)監(jiān)測傳感器和就地智能終端，可以對跌落式熔斷器運行狀態(tài)信息進行在線監(jiān)測，實現(xiàn)對熔斷器故障信息、熔管位置、熔斷前的故障電流等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測及上送，圖1為配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

圖1 配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

從圖1中的配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖中可以看出，在監(jiān)測系統(tǒng)中包括了智能監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元、數(shù)據(jù)處理模塊和遠程移動端服務(wù)器等。在線監(jiān)測系統(tǒng)在具體的應(yīng)用中，首先智能監(jiān)測模塊依靠多狀態(tài)監(jiān)測傳感器進行跌落式熔斷器運行狀態(tài)信息的采集，并通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元，將所采集到的數(shù)據(jù)通過APN無線通信專網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到遠程后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的分析和計算，將跌落式熔斷器的具體狀態(tài)信息和故障點的具體位置等數(shù)據(jù)發(fā)送到移動客戶端，或通過web界面進行瀏覽。其中在數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)功能模塊中，還具備了定位功能，使得配電線路具體的故障位置數(shù)據(jù)信息也能夠一起發(fā)送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。配電線路的運維人員掌握了故障點的具體位置信息之后，就可以直接趕赴現(xiàn)場進行處理，從而縮短了故障的處理時間，并且能夠快速恢復(fù)配電系統(tǒng)的正常供電。

同時，由于該熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用的是無線通信方式，故在通信過程中應(yīng)注意采取信息安全防護措施。在熔斷器監(jiān)測系統(tǒng)主站側(cè)，應(yīng)配置防火墻，使得主站服務(wù)器和現(xiàn)場智能監(jiān)測終端之間形成一個有效的隔離，保證數(shù)據(jù)信息的安全性。對防火墻中的訪問控制策略，應(yīng)采取最小化的原則進行設(shè)置，嚴格限制訪問網(wǎng)絡(luò)地址及網(wǎng)絡(luò)端口。

2.2 熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)中的智能檢測終端

根據(jù)圖1在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖，智能檢測模塊是關(guān)鍵組成，能夠為監(jiān)測系統(tǒng)提供豐富的原始數(shù)據(jù)，也是實現(xiàn)在線監(jiān)測功能的關(guān)鍵。為了更好地實現(xiàn)對熔斷器的在線監(jiān)測功能，智能檢測終端采用模塊化的設(shè)計思想，這也就可以使得熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)中的智能檢測終端具備較強的抗干擾能力、運行功耗也相對較低。熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)中的智能檢測終端在實際的施工安裝中，可以安裝在熔斷器中的熔絲管處，這樣就可以直接實現(xiàn)對熔斷器運行狀態(tài)的監(jiān)測，圖2為在線監(jiān)測系統(tǒng)中的智能檢測終端結(jié)構(gòu)圖。

圖2 在線監(jiān)測系統(tǒng)中的智能檢測終端

從圖2中可以看出，在監(jiān)測系統(tǒng)智能檢測終端的組成結(jié)構(gòu)中，主要包括了電磁場感應(yīng)單元、電流及電壓檢測單元、供電單元、位置信息采集單元、數(shù)據(jù)儲存單元、時鐘單元、本地通信單元以及狀態(tài)顯示單元等。這些都是監(jiān)測系統(tǒng)中智能檢測終端的重要組成部分，需要各個組成部件之間的相互協(xié)調(diào)運行，才能夠保證整個監(jiān)測系統(tǒng)中的智能檢測終端安全可靠運行。其中對于智能檢測終端中的主處理器，可以根據(jù)電壓及電流信息采集單元所采集到的參數(shù)信息，判斷配電線路故障類型是否為接地、雷擊或者是短路等。時鐘單元可以用來記錄電流、電壓等模擬量的時間信息，經(jīng)過主處理器的分析和處理之后，就可以將數(shù)據(jù)進行存儲，并通過通信單元將數(shù)據(jù)進行發(fā)送。其中最為關(guān)鍵的為主處理器中的故障判斷模塊，可以根據(jù)獲取到的暫態(tài)電流信號，將信號中的分量幅值進行對比，進而判斷該信號是否屬于故障電流的信號。同時，還可以通過波形匹配電路，觀察配電線路中的物理量的波形是否出現(xiàn)了明顯的變化，來對熔斷器的運行狀態(tài)進行監(jiān)測。如果配電線路中的電壓或者電流的波形發(fā)生了突變，則表明該配電線路可能出現(xiàn)了故障。

3 農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用功能

農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)在實際的應(yīng)用中，主要的應(yīng)用功能包括以下幾點：一是遙信，可以對跌落式熔斷器的工作狀態(tài)進行分析，發(fā)送熔斷器的分合位置信息給主站監(jiān)控系統(tǒng)，這樣監(jiān)控系統(tǒng)主站就可以實時掌握跌落式熔斷器是處于正常工作狀態(tài)還是出現(xiàn)了故障。二是遙測，可以實時上送熔斷器中流過的正常負荷電流，當配電線路中發(fā)生了故障時，還可以通過配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，上送跌落式熔斷器中所流過的故障電流數(shù)據(jù)。三是遙調(diào)，可以遠程給智能監(jiān)測終端下發(fā)故障整定值、故障復(fù)位時間等，從而強化對熔斷器的在線管控，這樣就可以方便對跌落式熔斷器進行維護，而不必去現(xiàn)場進行操作。

3.2 農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果

將本文所分析的農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用在某山區(qū)配電網(wǎng)中，驗證在線監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用性能。由于該地區(qū)的負荷較為分散，所需要的供電半徑較長，在該山區(qū)配電線路中采用了較多的跌落式熔斷器。以往山區(qū)配電網(wǎng)運維人員無法及時獲知哪個位置的熔斷器發(fā)生了動作，導(dǎo)致停電時間較長，對供電企業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)產(chǎn)生了較大的影響。通過在該山區(qū)配電線路中部署了20套智能監(jiān)測設(shè)備，在遠程瀏覽端可以詳細展示分布在各個不同位置熔斷器的運行數(shù)據(jù)。當配電線路發(fā)生了故障時，移動終端也收到了系統(tǒng)自動發(fā)送的短信信息，表明該農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)具有較好的實際應(yīng)用效果。一般整個配電線路故障處理時間在30min左右，和傳統(tǒng)的配電線路運維模式相比，通過采用在線監(jiān)測系統(tǒng)，明顯縮短了停電時間，提高了供電企業(yè)的概念收益，經(jīng)濟效益較為突出，取得了很好的實際應(yīng)用效果。同時該監(jiān)測系統(tǒng)具有故障判斷準確及時、數(shù)據(jù)采集真實、通信可靠等優(yōu)點，可以在實際的農(nóng)村配電線路運維中加以推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語

通過采用本文所分析的農(nóng)村配電線路熔斷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以輔助農(nóng)村配網(wǎng)運維人員實時掌握熔斷器的運行狀態(tài)，并根據(jù)所接收到的熔斷器運行狀態(tài)信息進行分析判斷，及時發(fā)現(xiàn)熔斷器中的故障并快速定位故障點，以便恢復(fù)農(nóng)村配電系統(tǒng)故障側(cè)的正常供電，在實際中具有較大的應(yīng)用價值。