遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)10 kV水電共線并網(wǎng)的雙向調(diào)壓系統(tǒng)裝置

引 言

隨著農(nóng)網(wǎng)的不斷發(fā)展，BSVR 能夠自動(dòng)識(shí)別線路潮流并實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)壓，解決了線路電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題 [1]。但目前BSVR上沒(méi)有任何監(jiān)測(cè)設(shè)備，當(dāng) BSVR 出現(xiàn)故障時(shí)，供電部門(mén)無(wú)法及時(shí)得知，因此為調(diào)度和搶修人員提出了新的要求，要求他們清楚BSVR 的實(shí)際運(yùn)行方式，以免導(dǎo)致延長(zhǎng)線路停電時(shí)間、增大故障巡線人員工作量等狀況出現(xiàn)，甚至發(fā)生誤調(diào)度、誤操作等事故（輕則引起配網(wǎng)事故，重則發(fā)生人身傷亡事故）。因此，對(duì) 10 kV 水電共線并網(wǎng)雙向調(diào)壓裝置的改良研究就成為目前急需解決的問(wèn)題。

1 10kV水電共線并網(wǎng) BSVR使用現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題

本文以廣西永福縣堡九槽 10 kV 長(zhǎng)距離輸電線路為例進(jìn)行分析。10 kV 堡九槽線主線長(zhǎng)度為 62.908 km， 總?cè)萘繛? 500 kVA，同時(shí)該線路上有 2 個(gè)小水電站接入，變電站出口電壓為11kV，豐水期有功功率為1490kW，功率因數(shù)為 0.85。豐水期時(shí)，線路電壓過(guò)高，而線路上的低壓用戶(hù)電壓不合格， 給小水電及變電站的安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的隱患[2]。根據(jù)用戶(hù)要求和線路的實(shí)際情況，在主干線 46# 桿前端安裝容量為 3 000kVA的BSVR（調(diào)壓范圍為－ 15% ～+15%）。豐水期電壓示意圖如圖 1所示。

安裝BSVR 前后，豐水期線路各點(diǎn)電壓見(jiàn)表 1 所列。

在主干線 46# 桿處安裝BSVR 饋線自動(dòng)調(diào)壓器，使得線路在豐水期工作在降壓狀態(tài)，保證調(diào)壓器靠近變電站一側(cè)電壓保持現(xiàn)有狀態(tài)，降低調(diào)壓器二次側(cè)輸出電壓，從而降低小水電向主網(wǎng)輸送電能的門(mén)限電壓，經(jīng)調(diào)壓器升高后電能可送向變電站，既保證了送電又使得線路上的低壓用戶(hù)用電合格 [3]。

2 解決方案

BSVR 安裝在野外配電線路，與供電部門(mén)距離較遠(yuǎn)。通過(guò)分析目前BSVR 存在的問(wèn)題以及供電部門(mén)的工作模式可以發(fā)現(xiàn)，造成問(wèn)題的原因主要是供電部門(mén)并不知道 BSVR 出現(xiàn)故障或某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。所以提出一種遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [4]， 使供電部門(mén)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)BSVR 的運(yùn)行狀況，在第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)維修，最大限度減少對(duì)用戶(hù)用電的影響。

遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖如圖 2 所示。

2.1 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及工作原理

為了實(shí)現(xiàn) BSVR遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)， 系統(tǒng)必須具備監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)BSVR信息提取、存儲(chǔ)、備份，監(jiān)測(cè)信息加工，遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)傳輸， 信息接收和監(jiān)測(cè)信息的輸出等功能。因此，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為信息采集與處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警等三部分。

此系統(tǒng)采用 4G物聯(lián)網(wǎng)，配合使用花生殼軟件進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，可更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)。物聯(lián)網(wǎng)是（Internet ofThings，IoT）通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)就是 物物相連的互聯(lián)網(wǎng) 。其中，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)， 是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，可進(jìn)行信息交換和通信[5]。花生殼軟件是一個(gè)動(dòng)態(tài)域名簡(jiǎn)析軟件，如果使用花生殼服務(wù)，無(wú)論在任何地點(diǎn)、時(shí)間、線路，均可通過(guò)固定的花生殼域名訪問(wèn)遠(yuǎn)程主機(jī)服務(wù)。

2.1.1 信息采集與處理部分

信息采集與處理部分由前置電壓互感器，調(diào)壓器本體內(nèi)置電壓互感器，電流互感器，油溫檢測(cè)模塊，瓦斯氣體濃度檢測(cè)模塊及數(shù)據(jù)采集箱組成，由其采集信息并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理。由于 4G 物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定性高且費(fèi)用低，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，所以本裝置配備 4G 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸[6]。

2.1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理部分

監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)自動(dòng)把上傳數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，在 BSVR 發(fā)生故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)接收信息自動(dòng)更新，可供供電局后續(xù)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)檢索， 并完成相關(guān)統(tǒng)計(jì)工作。

2.1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警

BSVR 與監(jiān)測(cè)中心通過(guò) 4G 物聯(lián)網(wǎng)連接，使監(jiān)測(cè)點(diǎn)工作人員能夠看到BSVR 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況，當(dāng)BSVR 發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)測(cè)中心會(huì)收到報(bào)警信號(hào)。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后臺(tái)監(jiān)測(cè)狀態(tài)如圖 3 所示。

2.2 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

2.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

采集BSVR 調(diào)壓前后的實(shí)時(shí)（采樣時(shí)間間隔 1.5 ms）電壓、電流、有載分接開(kāi)關(guān)檔位、調(diào)壓器油溫、油箱內(nèi)瓦斯氣體濃度以及正常/ 旁路狀態(tài)信號(hào)，然后送入控制器，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并完成數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)以及顯示，最后通過(guò) 4G 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)軟件系統(tǒng)的通信，以便監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。

2.2.2 報(bào)警

當(dāng)BSVR 發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控終端在第一時(shí)間自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，包括故障原因、主站管理軟件等。供電局值班人員立即通知線路搶修技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有針對(duì)性的維修，盡快解決故障，使 BSVR 盡早恢復(fù)正常。為用戶(hù)提供經(jīng)濟(jì)、可靠、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

圖 3 后臺(tái)監(jiān)測(cè)狀態(tài)

2.2.3 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理

上報(bào)的數(shù)據(jù)可自動(dòng)記錄、自動(dòng)儲(chǔ)存，歷史數(shù)據(jù)不丟失， 過(guò)后可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)檢索，有利于提高供電局的工作效率。

2.3 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)

2.3.1 內(nèi)設(shè)工業(yè)時(shí)鐘，精確計(jì)時(shí)

系統(tǒng)內(nèi)部安裝工業(yè)時(shí)鐘，可精確計(jì)時(shí)，每隔 1.5 ms 采集并更新一次數(shù)據(jù)。

2.3.2 自動(dòng)定時(shí)上報(bào)和事件觸發(fā)報(bào)警功能

系統(tǒng)具有自動(dòng)定時(shí)上報(bào)功能，每隔 1.5 ms上報(bào)一次數(shù)據(jù)。如果 BSVR 發(fā)生故障，則報(bào)警功能啟動(dòng)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.3.3 通信協(xié)議完善，組態(tài)軟件支持，用戶(hù)免開(kāi)發(fā)

傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要固定的IP 地址，而使用花生殼軟件傳輸數(shù)據(jù)則無(wú)需固定IP 地址，用戶(hù)無(wú)需自行開(kāi)發(fā)。

2.3.4 4G物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定性高費(fèi)用低，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸

由于傳統(tǒng)收取固定資費(fèi)的運(yùn)營(yíng)商寬帶網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用昂貴，而此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上報(bào)無(wú)需較高的實(shí)時(shí)性無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，故采用費(fèi)用更低的 4G 物聯(lián)網(wǎng)，穩(wěn)定性更高。

2.3.5 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小，無(wú)需承擔(dān)通道的維護(hù)費(fèi)用。

2.3.6 便于改造安裝和系統(tǒng)擴(kuò)展

本系統(tǒng)采用 4G 物聯(lián)網(wǎng)作為傳輸通道，安裝時(shí)只需要在監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)中心安裝就地設(shè)備即可，安裝和系統(tǒng)擴(kuò)展十分方便。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)BSVR 在 10 kV 水電共線并網(wǎng)配電線路使用中存在的問(wèn)題，提出了加入遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的解決方案。通過(guò)分析論證遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)，表明此遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于BSVR 在 10 kV 水電共線并網(wǎng)配電線路中的使用，可快速發(fā)現(xiàn)并解決故障，為用戶(hù)提供經(jīng)濟(jì)、可靠、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。