TAS (Terminal Automation System)配电线路故障诊断及运行监控系统(以下简称TAS系统),由软件管理系统、前端采集装置、接地故障点巡查装置三部分组成,是针对配电线路单相接地故障、过流故障、相间短路故障进行查找的多功能自动化系统。其利用现代电子技术、计算机网络技术实现配网系统的监测、保护和控制,可实现在线采集线路负荷电流、单相接地故障和相间短路故障信息,通过GSM/CDMA通信将监测数据上传至软件管理系统,及时掌握线路运行状态。当发生单相接地或相间接地短路故障时,可远程控制断路器分合闸,将故障区段的电源隔离或切除。利用该系统,可及时准确地判断并切除故障,为配网管理人员提供一双智慧的眼睛。
1 TAS系统方案
1.1 TAS系统主要网络设备
通信服务器:接收前端采集系统装置发回的实时监测数据,将数据上传数据库服务器。
数据库服务器:保存数据接收终端采集的数据,以供客户端查询、分析、显示。
客户端:完成数据的查询、判断、统计、分析、显示等功能。
1.2 TAS系统方案设计
TAS系统是由后台监控管理软件、无线通信网络、一体化真空断路器和前端采集装置四部分组成。
(1)后台监控管理软件。主要用于接收、分析处理线路上各前端采集装置(FTU, DTU)发回的在线监测数据,实时监控线路运行状况。当线路发生故障时系统可快速确定故障区段,并通过前端采集装置(FTU )远程控制断路器分合,隔离或切除相应故障区段。
(2)无线通信网络。无线通信网络在系统中的主要功能是实现对指令的传达,以提高用电的可靠性。在电网运行过程中,调查配网系统的整体运行情况,然后将系统合理地分为多个不同的运行阶段,在每个阶段都配置监控终端,从而实现下位同上位之间的直接连接。在工作过程中,电网上位就是电力技术人员将指令发送到监控终端,再将上位指令传送给具有承载能力的输送设备上。当然,在实际运行过程中,也可以整理下位数据,然后将数据合理地反馈给上位。
(3)一体化真空断路器。一体化真空断路器与通信系统连接时,可以实现自我控制,检测线路中存在的问题,确定线路出现故障的所在区域,并对故障区域进行隔离,避免故障范围扩大,从而确保非故障区域内线路的稳定运行。在一体化真空断路器与通信系统进行连接时,可以把运维人员纳人到控制系统中,这样一方面确保运维人员对线路整体情况的了解程度,一方面使得设备可以对自身存在的缺陷进行弥补。
由真空断路器本体、取电单元、测量单元以及前端采集装置结合的一体化真空断路器,可以方便地完成线路运行状态的信息监测,支持移动GPRS无线数据传输通信方式,支持监测数据上传至监测管理软件,实现运行线路的监测、保护和控制。一体化真空断路器主要特点如下:①具有无线GPRS/SMS数据传输通信功能,可接入馈线自动化主站系统;②采集三相电流、电压以及断路器状态信号;③可监测线路接地、短路、过负荷、三相不平衡等故障信息,根据系统设置完成跳闸或报警输出;④支持保护定值的远程修订,支持远程分合闸操作;⑤绝缘套筒与真空灭弧室一体化设计,结构小,安装方便;⑥取电单元与真空断路器本体一体化设计,采用小型化、轻量化的高压电容直接从10 kV导线取电提供设备工作电源,受环境位置、天气及负荷大小等外界因素的影响小,彻底解决了雷电引起的铁磁谐振造成电压互感器炸裂的问题;⑦具有良好的抗电磁干扰能力,保证数据的正常采集、处理和发送工作不受干扰;⑧自带储能设备,保证线路停电时储能设备能正常工作不低于120 h,并满足断路器连续分、合闸10次以上操作。
(4)前端采集装置(FTU,DTU)。在线监测线路运行状况,并通过GPRS网络将实时监测数据发送到软件管理系统;在线采集线路负荷电流、电压、断路器状态信息;可监测单相接地故障、过流故障、相间短路故障并将故障信息上传监控管理软件;可实现断路器的远程控制操作。其主要功能和特点如下:①可以准确监测单相接地故障区段和相间短路故障区段,故障定位快速,比逐段推拉、逐级杆塔检查等传统方法省时省力;②可根据控制命令远程控制断路器分合,切除故障区段,缩小停电范围,减少停电时间;③可实时监测线路负荷电流,对过负荷、缺相运行、负荷三相不平衡度越限等情况进行报警;④投资少,系统只需对原有断路器进行改造,不用购置新的断路器;⑤施工简单方便,前端装置自带取能电源,不需额外安装电压互感器提供低压电源。
1.3支持移动互联服务模块
通过移动互联带来的便捷,可以实现配网运行信息和线路故障信息的快速共享,减少信息逐层传递所耗费的时间。通过安装在手机等移动终端上的APP进行系统数据展示,移动终端通过专用SIM卡,通过APN访问TAS系统,既保证了数据的安全,又打破了传统系统依靠电脑客户端获取数据的束缚。可以让运检人员随时随地获取运行数据,降低了系统使用门槛,消除了获取信息的环境限制。
2TAS系统主要特点
(1)系统不需要采用专用智能型断路器,通过与普通户外柱上真空断路器组合,可对现有真空断路器进行改造利用。
(2)前端采集系统装置工作电源取自运行线路,避免了受自然环境的影响,使用简便、可靠、免维护。
(3)系统采用GPRS网络完成通信,不用自行建设通信网络,通信费用低廉,网络稳定可靠、免维护。
(4) GPRS网络传送数据速度快,系统采集数据量大,可实时分析线路运行状况,使用方便快捷。
(5)系统人机界面友好,效果直观,操作简单,使用方便。
3 实施效果分析
该系统在岐山县供电分公司运行以后,运维人员可及时、准确地了解线路运行状态,对线路运行过程中出现的故障和突发事件第一时间做出反应,根据实际情况,及时调整电网运行方式。线路发生故障时,能准确地定位故障区段,判断出故障类型,为维护人员迅速排除故障提供了可靠的科学依据,极大地缩小了停电范围、缩短了停电时间,并成功避免了铁磁谐振引起的电压互感器炸裂现象,提高了配电管理和服务水平,取得了良好的经济效益和社会效益。
3.1提高供电可靠性
由于岐山县供电分公司开发区配网覆盖范围大,支线多,线路较长,经过对线路的合理分段,以及适时调整定值,线路出现故障后,可以及时隔离故障区域,避免全线停电。由于系统可以直观、清楚、准确地反映线路运行状况,运维人员可以缩短故障处理时间,减少人力物力的投人,减少了停电损失。缩小停电范围和减少停电时间如表1所示。
3.2降低巡线工作强度
接地故障是线路故障中最常见最难排除的,线路运行环境复杂,以前接地故障只能采用逐级推拉的方式,费时费力。有了该系统,线路发生故障后,系统就发出警报,明确标出故障区段,线路相关人员根据故障提示信息,有目的地排除故障,减少了巡线工作量。系统运行后节约时间和人力如表2所示。
3.3经济效益分析
处理一次故障,人100元/人,出车费用按300元/次计算。每次可节约定员2人,出车费用减少50%,节约费用350元/次;减少停电时间2h。