10 kV配网故障定位系统中传输通信方案设计

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[摘 要] 随着用户对电能质量和可靠性要求的提高，快速、准确的故障定位技术就显得愈加重要。该文采用的10 kv配网故障定位系统是基于零序电流相位的故障定位方法，它利用GPS秒脉冲进行同步采样，将得到的信息经无线通信方式将其传输到中心站，并最终判断出故障区段。在本故障定位系统中，无线通信的实现是不可或缺的部分。该文针对该系统的特点，采用多跳传输方式，设计实现了该系统的传输通信方案。

[关键词] 10kV配网；故障定位；传输通信；多跳传输

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2015 . 17. 034

[中图分类号] F270.7；TM72 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2015）17- 0068- 02

0 引 言

在10 kV配电网故障中，单相接地故障发生的机率很大，同时，现在人们对供电可靠性的要求越来越高，所以，快速、准确的故障定位技术就显得越来越重要。本文的10 kv配网故障定位系统是采用零序电流相位的故障定位方法，它通过零序电流互感器采集零序电流，并用GPS秒脉冲进行同步采样，将得到的时间相位信息经无线通信方式传输到中心站，并最终判断出故障区段。

1 10 kV配网故障定位系统

在10 kV架空线的A、B、C三相线路上分别挂一个设备系统作为监测点，其原理实现框图如图1所示。

（1）电源提取模块。它是从高压线路上通过电流互感器直接提取电能从而给电路板上各个芯片提供稳定的电源。

（2）零序电流相位的采集。首先，零序电流互感器在线路上提取零序电流，然后经放大、整流滤波等一系列处理，通过GPS秒脉冲进行同步采样，将采样到的相位数据信息暂存。

（3）无线传输模块。这部分包括近距离传输模块和远距离传输模块，其中远距离传输模块只在B相线路上存在。短距离无线通信，线路上同一位置三相间数据的传输，主要任务是将A相和C相采集到的电流相位等信息传到B相数据单元。远距离无线传输是将数据传送到中心站。

（4）中心站。对传输上来的数据进行分析，并定位算法，将故障呈现于人机界面。

2 传输通信方案

本系统的通信传输特点如下：①传输距离远，2个设备节点的距离最远可达1 000 m。②每个通信节点具有固定性，即安装好之后不需要移动。③每次传输都需要一定的数据比特流，因此传输的数据总量较大。针对本系统特点设计一种简单适用的传输通信方案。

首先，介绍一下数据的传输方案。如图2所示为数据的传输路径图：在主干线路上有2条分支，共有10个不同的通信节点，箭头代表数据的传输方向， 本系统采用的方案即利用GPS秒脉冲进行分时发送。其具体的传输过程如下述所示：刚开始各个节点均处于接收状态，当第1个GPS秒脉冲来的时候，节点1发送数据到中心站；当第2个GPS秒脉冲来的时候，节点2发送数据通过节点1到中心站，此时，其他节点同样处于接收状态；以此类推，各个节点的数据都是通过逐跳方式传送到中心站的，并且需要注意的是当某个节点处于发送状态时，其他节点均处于接收状态。另外，在遇到分支的时候，要进行分支上的数据传输，然后再传送到主干数据。如图2所示，当第3个GPS秒脉冲来的时候，节点3先启动发送，然后是节点4。

采用上述方案进行数据传输的过程中，我们需要解决以下问题：

（1）通信节点4进行发送时，它的目的是通过节点2将数据传输到中心站，但节点3也处于接收状态，因此也能收到节点4发送的数据，而这是不允许的，只能由节点2接收数据。

（2）节点3的数据向节点2发送时，节点1可能也会收到，从而造成数据的重传，影响传输效率。

（3）在分支处，节点4发送数据时，节点2收、3不能也收到数据，同样节点3发送数据时，节点2收、4不能也收到数据。

为解决这些问题提供了一种思路就是对节点编码地址的设计。首先，对各个通信节点进行5位数的地址编码，前两位用于表示主线与各个分支（例如00表示主干线路，01表示第一条分支，02表示第二条分支等），后3位表示各个不同的通信节点，并从001开始依次递增。在接受数据的时候只需判断后3位数，只要比本身地址大1就接收，否则放弃。这样就能解决上述提到的前2个问题。在分支问题上，将分支上第一个节点和分支点处于主干线上游第一个节点的后3位数设为相同的编码，如图2中，节点3和4的后三位数均是003。另外，还需注意在分支处若第3个秒脉冲到来时，为了确保是节点3启动发送而不是4，我们设计了区别于编码地址的设备编号，即数字1到10。当运行程序的时候，通过秒脉冲的计数判断其是否等于本设备号，从而确定传输次序。

3 结 语

本文的10 kV配网故障定位系统中的传输通信方案是在符合本系统的内在和外在条件下设计而得，所以，针对不同故障定位系统的传输通信方案宜根据实际需求进行设计。

主要参考文献

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[2]Chen He， Chen Weixian. Zero-sequence Current and New Method of Fault Line Location in Distribution Network[J]. High Voltage Engineering，2007， 1（33）：49-65.

[3]杨鹏，戚宇林，杨景，等.基于60Hz交流法的配电网单相接地故障定位研究[J].电气应用，2008，27（14）：57-60.