姜全
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摘要：现阶段，应用最广泛的输电网络故障检测系统的工作原理是:故障发生时线路内会出现故障信号，电路内出现过流现象，通过前置的电流传感器来获取电路内的异常信号，然后将此类信号处理后传入主控单元，由主控单元设定的阀值来判断线路内是否发生故障。当异常信号值超过阀值时，主控单元会认定线路内出现短路故障，从而做出保护动作。这一故障检测系统存在明显的不足。
关键词：物联网；输电线；故障检测
1 基于物联网技术的输电网故障检测系统
1.1 基本组成
基于物联网技术的输电网故障检测系统可以弥补传统电子故障检测系统的不足，具备安装便捷、定位快速、可识别多种故障的功能，同时还能够满足基本的输电线路电流、电压监控需求。遵从上述思路，对物联网环境下输电网络故障检测系统进行了设计:(1)试图利用三相零序电流和电压对故障进行诊断和筛查，检测三相零序电流和电压变化，来判断是否存在故障。(2)利用中央主控编程，对故障检测功能进行优化，使其具备基础的“学习”能力，能够根据监控到的电流、电压情况进行工作信号判断，自主产生故障阀值。(3)利用簇级结构，形成中央宏观控制、子控自主控制。故障数据由子控获取，传输至中央控制单元后进行识别和判断，期间自控可根据信号类型进行切断线路操作。将整体设计思路落实后，对整个故障检测系统进行配置。首先，故障检测终端至少包括三台终端机，一台母机，两台子机。母机为中央主控核心，一台子机由微控模块、电源以及传输模块组成，是故障发生后的保护单元;另一台子机由报警模块、故障检测模块、无线传输模块、通讯模块和电源组成，是故障发生后识别故障信号并与母机联系的通讯单元。其中，通讯单元子机线路中接入编程后的单片机，负责记录和分析电流、电压数据，形成自学习功能。(如图1)
1.2 工作流程
故障检测和识别单元由中央控制母机和终端子机组成。终端子机和母机都可悬挂于高压三相输电线上，由输电线作为电源供给。母机具备子机所有功能的同时还具备无线网络通讯、超远程信息传输功能，当子机检测到故障信号后传回母机，母机通过有线传输和无线通讯两种途径将故障信号传回远程监控中心，然后由远程监控中心将故障信息反馈给维护人员，维护人员可根据信号传回母机的位置和信息内容判断故障情况和故障发生地点，从而及时维护。为提高通讯效率，可使用GSM手机模块、GPRS通讯模块组成无线传输系统，提高信息传递效率。(如图2)
图1 系统基本构成?
图2 基本工作流程
1.3 优势分析
A.加入具备自学习能力的单片机组建故障检测单元，可提高故障的识别效率，增加报警准确率，尤其是可以有效鉴别短路、接地故障以及断路故障，提高故障检修效率。
B.自学习能力的加入，可省略人工设置警报阀值的工作量，节省安装成本并提高检测系统的通用性。
C.物联网技术、无线通讯技术以及计算机信息网络技术的联合使用，可提高通讯效率，在结合GSM、GPRS等技术后，子机可实时将获取到的故障信息传给维护人员，维护人员可直接从信息中获取到故障位置、故障类型，大幅度缩短故障排查时间，有利于降低故障引起的停电范围，降低经济损失。
2 故障检测技术实现路径
2.1 单相接地故障
单相接地故障发生时，接地相电压会大幅度下降，线路内产生谐波;非故障相线路内电压大幅度增加，不会产生谐波，电流也不会有明显变。因此，单相接地故障中，非故障线路的供电状态不会中断。
对于单相接地故障的单片机编程流程大体如下。首先，判断线路内是否存在电压异常，单相接地故障的首要特征就是故障线路电压大幅度下降。其次，判断相邻相线路内是否电压升高，若存在电压升高且电流未明显改变时，则大概率发生单相接地故障。为提高检测的准确性，需要对基本算法再进行优化。首次检测到某一相内电压降低后，延迟4 s再进行检测，若4 s内电压未恢复，则以5 s一个周期对内线路内谐波分量进行连续5次分析。若连续5次检测到谐波分量增大，且仍保持供电状态，则为单相接地故障。接下来的流程是:收集故障信息------传回终端机------传回远程控制终端------发布给维护人员------实施故障排查。
2.2 相间短路故障
相间短路故障发生后，故障线路内会突然出现过流现象，在几秒钟之内，过流现象会触发继电保护，线路跳闸，过流现象消失。
根据故障发生后线路内电流变化，确定是否发生相间短路故障:检测模块获取到线路内过流信号，即刻又获取到过流现象消失，且线路内电流迅速降低至0，未在短时间内恢复，则为相间短路故障。
单片机程序设置如下:获取到过流信息未恢复正常------电流归0------未恢复正常------短路故障发生------收集故障信息传回终端机------传回远程控制终端------发布给维护人员------实施故障排查。
2.3 断路故障判断
对于断路的理解较为简单。输电线因多种因素发生供电断裂，此时故障线路内电流、电压均会迅速归0。根据断路故障发生时线路内电流、电压特点，设计以下断路故障检测思路:检测模块获取到线路内电流迅速归0，短时间内未恢复正常，即刻判断线路内电压情况，电压也迅速归0，则认定为断路。
单片机程序设置如下:获取到电流突变------未恢复正常判断电压是否归0------电压归0------未恢复正常------认定断路发生------收集故障信息------传回终端机------传回远程控制终端------发布给维护人员实施故障排查。
参考文献
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