王雅 尹浩 丁乐
国网荆州供电公司 湖北 荆州434000
摘要：随着智能电网高速发展，传统的核相技术已经跟不上时代的潮流。本文介绍了一种基于4G传输的配网统一相色标示系统，阐述了它的结构组成、设计思路、工作原理以及它在实际工作中发挥出的作用。
关键词：统一相色，4G，智能电网
一、基于4G传输的配网统一相色标示系统产生的时代背景
随着智能电网概念的提出，我国正在大力推进智能电网。智能电网的理论和思路在现阶段已非常成熟。在追求创新的时代背景下，基于4G传输的配网统一相色标示系统也就应运而生了。
目前，电力行业绿色低碳发展将是贯穿我国“十三五”全局的重点工作，规划围绕“调整优化、转型升级”， 将着力调整电力结构、优化电源布局、升级配电网、增强系统调节能力、安全高效、灵活智能的现代电力工业体系。在电力建设中，原始的核相方法已经跟不上时代的潮流，（原有：有线核相、无线核相、远程无线核相等核相方式装置多、人员多、范围小、安全性差等因素）基于4G传输的配网统一相色标示系统已成为这一新时期的领航技术。
传统核相方法的现状、原理、缺点：
1、传统核相
（1）本地有线核相
第一代：国内高压电力线路核相均采用有线方式，装置多，核相时至少需要4人进行操作。
核相工作根据指挥人员的命令进行，高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上，用绝缘棒引高压线接触高压电源点时，动作协调，以免出现差错，造成危险，这种方法存在的问题是对高压架空线路的相位检测时，要求两个装置同时与两根导线接触，采用有线方式使用很不方便，且具有一定的危险性。
（2）本地无线核相
第二代：无线核相系统进行核相时，对电网无任何特别的干预，电网仍能保持正常工作，而且能使核相工作在几分钟内正确完成。无线核相器是通过无线电信号来通讯，使用范围可以扩展到10米左右，并可以穿过围墙和隔板使用，一个人可以轻松和安全地操作两个仪器，减少了费时费力的麻烦。
但无线核相有地域的局限性，核相范围很小，对于离得较远的电力线网络无法完成核相。
（3）远程无线核相
第三代：利用GPS卫星授时技术和无线传输技术，使核相距离可以达到500公里以上，包含本地无线核相仪器的所有优点，解决了核相范围小的难题。同时还能针对环网柜、分接箱、变压器等电力设备的特点进行核相。
2、随着现代化城镇建设过程中，大量的开关站、环网柜、电力电缆投入了使用，加上老城区一些年代久远的架空线路，造成供电网络复杂、分支繁多，形成了配网中许多的“合环点”，这些“合环点”两侧的标识、标色错误，无法清晰的分辨，或由于相序牌丢失、原始相位不完善，造成线路相位的不符。标识、标色及相序错误将会导致电力系统恶性事故的发生（最直接的就是相间短路），导致大面积停电事故，造成重大的经济损失和社会不良影响。且传统核相装置多、人员多、范围小、安全性差等不稳定因素，技术落后在应对大量复杂线路测量时显得十分吃力。
3、为提高用户供电可靠性，目前10kV配网接线方式由原有的放射状单电源线路逐步升级为单换网、双环网、多分段多联络等接线方式，配网需不同电源点的短时合环运行条件，所以对相位一致性要求较高；
（1）配电系统因线路分支多，常有一回线路经过几段电缆和几段架空线路，或由于相序牌丢失、原始相位图不完善、相色及字迹不清、难以保证线路的前段和后段的相位相同，容易造成变电站的A、B、C和线路的A、B、C相位不相符,通过服务器与远程定相终端的连接，使相色标识更加统一、完善，从而提高了供电的安全性和可靠率，避免了经济损失。
（2）在一个电力网络区域内，只要具有一个高低压定相手持核相仪即可在任何场合、任何时间进行定相及相色标识工作。减少了设备采购成本，提高设备使用率。
（3）由于标准互联网定相基站已安装在客户指定的基准定相点，且24小时自动不间断采集相位信号，在另一端定相点只需要一个定相操作人员即可进行定相，减少了人员配置。
（4）由于基准定相点的相位信息是绝对正确的，在定相过程中可以保证结论的准确性，保证了电力设备的安全，避免了财产的损失。
（5）采用互联网与无线宽带传输技术，理论上可以满足任何距离内的定相要求。
4、分析结论：传统核相方式不能满足配电网运行检修的现状，急需一种高效准确的相位核对方法。
二、基于4G传输的配网统一相色标示系统的结构组成
包括一台服务器、若干基准定相仪、以及多个手持终端三个部分组成；
1.服务器
服务器设立在某一电网或子电网的范围内，提供这个范围内的数据储存、交换功能。
2.基准定相仪
基准定相仪包括基准定相仪主机、信号采集线，GPS卫星天线，4G天线，网线。
3.手持终端
包括手持终端主机，通用采集器，绝缘杆。
三、基于4G传输的配网统一相色标示系统的技术关键及原理说明
1.4G互联网技术
基于4G互联网技术的工频线路定相系统借助于4G互联网平台在基准定相仪和手持终端间进行数据交换，通讯采用TCP传输控制协议，它能够最大的保证数据的完整性。
2.GPS时钟同步
时钟的同步指的是基准定相仪和手持终端之间时间一致的过程。在这里我们便用到了GPS时钟同步，因为通常它的误差会小于100ns。
3.信号采集
在进行网络定相时，只需要将采集器通过绝缘杆挂在架空线上即可。当有电压信号时，采集器会自动进入工作状态，采集器会间隔一秒采集一次工频电压波形初相角信号。信号处理完成后，会通过2.4G无线传输模块将其传送给手持终端。
4.系统的运行模式
首先对我们基准定相仪的信号进行修正，使得基准信号变电站出线端取得标准的A、B、C信号同步，然后在每次进行定相时，基准定相仪所采集到的标准相位都会通过互联网保存到服务器中，可以确定在统一的时间里当地电网A、B、C三相的相角。同时，服务器提供网络连接功能，手持终端可以通过TCP/IP方式同服务器建立连接，服务器通过将该信息同基准校相终端采集到的在同一GPS秒时间当地电网的A、B、C三相的工频电压波形初相角比对就可以确定远程测量点线路为A相、B相还是C相。
由于手持终端具有记录功能，我们可以将测量结果存储下来，适当的时候再将校相仪同服务器建立TCP连接，自动进行比对。
四、基于4G传输的配网统一相色标示系统的优点
基于4G传输的配网统一相色标示系统，它在实际工作中避免了接触式核相操作过程中存在的安全隐患，提高了核相工作的工作效率；可以实现俩地间远距离电力线之间的核相及停电线路的校线，可覆盖统一电网，突破地域局限性。
简化了操作过程，使作业人员简单、便捷、安全地完成核相作业。同时避免了在同一条线不同点核相时出现角度偏差很大的问题，提高了作业效率，减少了供电系统在施工作业中的能源损耗，提高了电能的使用效率.
可完成停电核相，在进行停电线路的校线、核相以及接地点查找过程中，采用了卫星授时、无线传输和信号接收等先进的高新技术，安全稳定，可准确快速判断结果。避免了由于并网线路接错造成的不必要损失，有效的减少了人力及物力的浪费。
五、基于4G传输的配网统一相色标示系统的特点
基于4G传输的配网统一相色标示系统是一套基于互联网技术与传统核相技术之上而研发的一款定相设备，它远远的超越了传统的核相设备，传统的核相以作业人员的主观意识为主的核相，在不同的时间、地点及操作人员的主观因素的作用下导致了最终的核相结果各不相同；而基于4G传输的配网统一相色标示系统在使用时，会在一固定地点安装一台作为今后校相标准的基准定相仪， 24小时不间断的采集工频电压波形初相角信号，并在修正后将此信号作为以后工频电压波形初相角对比的标准，完成定相工作。
一套基准定相仪可以供多台手持终端在同一时间进行定相工作。系统具备修正相角差功能，能够自动检测由于变压器接线组别不同所出现的30°、60°角等现象。内置GPS地理信息存储模块与GPS卫星授时技术，可以记录测量点的地理位置信息。
六、基于4G传输的配网统一相色标示系统的应用效果和带来的效益
基于4G传输的配网统一相色标示系统使用统一相色标识后，使配网的定相准确率得到根本性保证，从而提高了供电的可靠率，减少了停电时间和不必要的经济损失。实现了远距离电力线之间的初相角差值的测量，突破了地域局限性。减少定相操作人员配置，简化操作流程，提高定相效率和定相的准确性，确保了人员的安全性以及供电可靠率。不仅为供电系统带来方便，减少了电能损耗，提高供电效率，还能够提供适应未来经济社会发展需要的优质电力服务。全面提升了电网的安全控制水平、经营管理水平和事件突发时的应急反应能力。