配电网故障定位中无接触数据传输技术的应用

【摘 要】本文针对当前配电网故障定位中存在的问题,对无接触数据传输技术在故障定位中的应用进行分析和探讨,以提高配电网的运行安全.

【关 键 词 】配电网；故障定位；无接触数据传输技术；应用

前言

就目前的来看,我国中低压配电网中性点普遍采用小电流接地方式,与国外部分配电网中性点采用大电流接地方式迥然不同.国内技术人员针对我国配电网的结构特点、接地方式等,研发出了一些列的故障定位方法和设备.但是,这些方法和设备在实际应用中存在许多的不足和问题,并不能充分满足配电网安全运行的要求.

1.配电网故障定位中存在的问题

就目前来看,对于配电网故障的定位,按照其基本原理,可以分为以下三种：

（1）行波法：对行波到达路线端的时间进行记录,结合行波速度,计算故障距离,定位的关键,在于对故障点反射行头的捕捉.但是,在实际配电网中,很难对行头进行有效辨识,从而影响了故障定位的速度.

（2）S注入法：通过母线PT,向配网母线注入交流电流,结合基波频率,通过专用信号电流探测器,对故障点进行定位.这种方法在低接地电阻以及线路较短的情况下,具有良好的可行性,但是对于线路较高的配电网,在高电阻接地时,很难对故障方向进行判断.

（3）故障指示器：通过对配电线路中故障电流的检测,对故障所在的出线和区段进行指示,从而方便对于故障点的寻找.但是,受小电流接地系统特点的影响,如果发生单相接地故障,故障信号本身较弱,且容易受到电磁和谐波的影响,信号失真严重,直接影响故障指示器的选择性和准确性.

2.无接触数据传输技术在配电网故障定位中的应用

2.1 红外无线传输技术

红外通信是无线通信的一种形式,是以红外线为载体,实现对于数据信息的传输.与无线电波相比,红外无线传输技术的传播范围受到了一定的局限,也因此不需要向相关部分申请频谱资源的分配,同时不容易受到电磁波的干扰,在中断距离通信方面,相比于其他无线通信方式,具有制作简单、调试方便等优点.

在实际应用中,需要结合实际情况,对红外传输系统进行合理设计,主要包括三个方面的内容：

（1）硬件设计：发射端和接收端的单片机选择C8051F310混合信号片上系统,生产厂家为美国Silabs公司,这种设备串行通信功能和AD采样功能,具有良好的功能性和实用性；红外发射管采用TSAL6200,接收管采用HS0038B,均为Vishay公司生产.

（2）发射端设计：红外无线传输系统的发射部分如下图所示：

AD采样指通过单片机的P2.2和P2.4输入,经单片机处理后,通过串口P0.4,将采样值输出,输出信号与由单片机产生的占空比为1：2,频率为38K的方波,通过“或非门”电路 74HC02“或非”后来控制三极管导通或截止,从而实现对红发射管的有效控制,决定是否发射红外光.

（3）接收端设计：在接收到数据信号后,HS0038B会对其进行封装处理,该接收管存在三个管脚,其中“1”为接收信号输出OUT,可以直接输出TTL电平至接受单片机的串口接收端（RX）,然后接收端单片机对串口接收的数据进行处理和显示.其接收电路图如下：

2.2 射频无线传输技术

射频无线传输系统的设计中,对于发射端和接收端的单片机,可以沿用红外传输中的C8051F310,通信模板采用nRFID2401芯片.其发射电路图如下：

其中,nRFID2401芯片集成有接收器和发射器,工作频率为2.4GHz,拥有125个频段,其发射功率、工作频率等参数全都通过软件进行设置.芯片供电电压为1.9-3.6V,可以满足低功耗设计的要求,正常情况下,数据传输的距离为100m.

在单片机实现数据采集后,可以启动收发模式,将接收机的地址以及待发送的数据信息按时序在 CLK1 的上升沿最高位开始依次送入 nRF2401 中,然后置低CE,激发nRF2401 进行 ShockBurstTM 发射.同时,对于接受模块的配置,可以参照发送端的配置方法,只是对于数据的接受采用的是查询方式.

2.3 故障定位试验与结果分析

通过相应的故障定位试验,对无接触数据传输技术的实际应用情况进行分析.将某线分为多个区段,故障点位于线路分支D,试验数据如下表所示.

可以看出,红外无线传输与射频无线传输得到的电流值存在一定的波动,这种情况一方面是由于AD采样偏差、输出电压抖动等,另一方面是受到了电磁波的干扰,但是这个波动的范围在允许范围内,并不会影响故障定位的准确性 .

3.结语

总而言之,做好配电网的故障定位工作,对线路故障进行及时发现和、快速定位和有效处理,是保证配电网安全稳定运行的基础和前提.