沈耀洪

国网福建诏安县供电有限公司

一种基于无线中继传感网络的10kV线路故障检测系统

沈耀洪

国网福建诏安县供电有限公司

现阶段，输电线路和配电线路故障发生率较高。在此种情况下，一种基于无线中继传感网络的10kV线路故障检测系统便应用而生。本文首先对无线传感器的网络体系进行了概述；其次对于无线传感器在配电线路故障当中的工程实践进行了针对性研究；最后在无线传感器的网络基础上出现的单相接地故障研究方案进行了总结。

无线中继传感网络；线路故障；检测系统

在我国的供电系统当中，无线传感网络技术得到了广泛的应用，尤其是在当前的智能电网当中，可以有效实现对无线信息的收集、处理以及传输等技术，同时对于电网运行过程当中的转台可以进行实时监控，从而为电网的整体运行提供可靠的理论依据。

1　无线传感器的网络体系

无线传感器网络，即为涵盖了多种学科知识和技术高度集成的研究领域，将信息和现实的物理世界进行有机结合，从而对周围的事物进行改变。其中，是有大量的种类繁多、体积微小以及价格低廉的传感器节点以某种自由行使的组织形成的，在传感器的节点之间利用单跳或者多跳的无线通信方式来实现对数据层面的交换。

2　无线传感器在配电线路故障当中的工程实践

在本文当中，以某个地区当中的10kV线路故障检测系统项目为例，进行了基于无线中基传感网络的有效研究，在当地对电网进行区域性的划分，按照可靠性进行划分，城市核心区为A类，在配电网络方面需要进行自投设备的配置；城市和郊区的交汇处可以用B来进行表示，需要实现配电的故障隔离和有效的恢复；当地的县城和农村地区为C类，需要进行经济型的考虑的同时，还需要对配电故障进行检测和定位。

在该地区当中的无线中继传感网络当中，设置了配电故障定位系统，在该系统当中，是由带通信功能的故障指示器、配电终端和主站系统这三个部分组成。在发生配电线路的故障的时候，分别布置在配电线路上方的故障指示器就会向配电终端发出故障信息，并且利用安装在变压器上方的配电网终端进行故障定位，工作示意图如图1所示。

图1　无线中继传感器网络故障定位流程图

在上图当中，A，B，C为三只为一组的故障指示器，分别安装在其三相电力线上，从而实现故障指示器以三只为一组的布置状态。一般情况下配电线路的传输距离是相对较远的，尤其是山区，周围的环境因素也会受到很大的限制，比如复杂的地形、建筑物以及树林等，都会对配电线路故障定位系统当中的故障指示器组网的有效通信性能产生一定的影响。在上图当中，配电终端的安装位置是没有安装在主变的出口的，而是安装在了适合组网组网的台区。在此基础上，就形成了以配电终端为圆心的无线组网，其中的半径就是配电线路，从而实现了对配电线路运行过程当中所产生的故障进行有效定位。

在上图当中可以看出，故障指示器里配电终端最近的位中继第一级，即为第1’组，第1’’组，并且从远到近中继的级数是在不断增加的。在配电线路运行过程当中如果大声故障的话，就会从最远级数的故障指数器进行故障信息的发出，逐步向级数较低的故障指示器进行传输，最终达到配电终端。如果在第2级和第3级的BC相发生故障的时候，第2级当中的BC相故障指示器就会进行故障信息的优先发送，最终达到第1级的BC相的故障指示器部位当中。当第1级的故障指示器对故障信息接收到之后，就会将接收到的所有故障信息进行统一向配电终端进行发送，最终配电终端利用各种介质将故障信息进行传输到主站，比如光纤通信等。主站就可以根据配电终端所传输过来的故障信息，对其发生故障的位置进行有效定位，从而根据其原因进行解决。

3　无线传感器的网络基础上出现的单相接地故障研究方案

在配电网的单相接地故障定位系统当中，主要包含变电站控制中心、长距离传输GPRS网以及无线传感器这三个部分构成。

在此基础上，在电网当中发生单相接地故障的时候，如果为永久接地故障，此时的监控中心就会发送采集线路电流信息的指令给协调器的节点，之后协调器的节点就会对所有电流传感器的子节点进行电流信息的收集，在进行三相电流数据的采集之后，就会发送给协调器的节点，之后再将数据传输到监控中心。在此基础上，进行再次采集电流信息，将两次的结果进行对比，从而根据电流信息的数据判断配电线路当中发生故障的区域位置。

因此，在无线传感器网络的故障定位系统当中，需要将零序电流传感器进行小型化的设计，从而实现低成本的目标，在配电线路各参数运行过程当中对其进行有效监控的同时，也可以实现对零序电流的监控。同时，还要对无线传感器当中的网络节点进行供电的相关设计，从而实现在无线传感网络当中的电路传感器的节点功能可以满足配电网的单相接地故障定位系统的稳定运行。在节点的时钟方面，需要进行分布式零序电流传感器的设计，从而帮助节点协调器可以对电流信息进行有效监控的同时，还可以实现协调器能够在满足时间同步的基础上进行电流的采集。在系统的抗干扰措施方面，需要将无线传感器的网络节点布置在配电线路以及杆塔上的同时，还需要对其进行可靠稳定的抗干扰措施的设计，使其无线传感器的节点可以进行正常工作，保障无线传感器故障定位系统正常稳定的运行状态，保障配电线路的故障检测系统可以最大限度地发挥其作用。

综上所述，我国的电力市场的进程在不断的推进，因此电力供应的安全稳定性需求也在逐渐增加。无线传感器网络具有成本相对低廉、容错性良好以及部署相对快速的特点，可以对电网当中的运行状态和参数等一系列的物理信息进行实时监控，从而为电网的运行和管理人员提供更加完整可靠的电网运营数据，提升了我国供电企业的经济效益以及电能的质量。

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