数字无线通信在配电网故障定位系统中的应用

唐圣发

摘要：在当前信息化时代，数字无线通信技术随着社会科技与经济的不断进步也得到了蓬勃发展，逐渐被应用于人们生产生活的方方面面。而现阶段，随着我国电力行业的高速发展，供电区域的步步扩大，配电网一旦停电或出现故障就会造成很大的经济损失，基于此，研究人员开始尝试将数字无线通信技术应用于配电网故障定位系统中，从而实现对故障的准确定位和及时处理，减小损失。本文首先介绍了数字无线通信技术的种类和配电网故障定位系统及其正常运作的主要原理，调查研究数字无线通信技术在配电故障定位系统中的应用情况和效果，分析探讨数字无线通信技术在配电故障定位系统中的应用前景和发展方向。

关键词：数字无线通信；配电网故障；定位系统；应用

目前，虽然我国电力行业发展迅猛，但其配电网系统内部仍然存在许多问题亟需解决，特别是在部分地形复杂的偏远山区，电网更容易受到自然天气的影响而出现故障，导致供电的不稳定性，同时故障检测的难度也非常大。而将数字无线通信技术运用到配电网故障定位系统则能很好地弥补这一不足，从而提高配电网故障定位系统的整体作用效果。

1. 数字无线通信技术种类概要

数字无线通信技术主要包括红外线传输和射频无线传输技术^[1]。

（一）红外线传输技术

红外线传输技术是一种以红外线为载体来实现数据信息传送的一种数字无线通信技术。由于红外线传输技术的信息数据传播受到传输功率的限制而有一定的范围限制，传输距离较短，因此不需要向相关部门申请和登记其频谱资源问题，其次，与激光等其他类型的无线传输技术相比而言，红外线传输技术比较不容易受到空间电磁波的干扰，并且具备制作简单、造价较低以及容易产生和调试等方面的优势，由此可见，红外线传输技术是数字无线通信技术中比较经济实用且方便的一种选择。但其主要不足之处在于容易受到光敏热等物体的影响，导致红外线传输容易受到干扰，并且由于光的指向性原则，红外线传输技术在传输方向上只能直线传输。

（二）射频无线传输技术

射频传输技术与红外线传输技术相比，最大的优势在于其实际传输距离比较长，在没有扩大其功率的条件下都能达到至少一百米左右的传输范围，也因此射频传输技术在现场获取测量值方面发挥了重要作用，提供了许多便利。但同时，由于射频无线传输技术由于容易受到外界电磁环境的干扰，一定程度上会影响其实际传输值，其次，射频无线传输技术主要采用的是nRF2401芯片，不仅硬件结构相对复杂，而且这种无线芯片的配置和发射接收是按位进行的，由此其软件编程也相对复杂，同时造价成本也相对较高。

2. 配电网故障定位系统概要

配电网故障定位系统内部主要由计算机主站、GPRS传控单元、定位监测器以及数据通信系统四方面组成^[2]。首先，由于GPRS传控单元采用光纤网络将其与计算机主站进行连接，而具备非常高的整体稳定性，同时，GPRS传控单元又依靠数字网络与定位监测器进行连接，功耗较低，从而具备相对较高的应用价值。且其电量获取的方式是采用的太阳能，由此可见，配电网故障定位系统的整个设备的设计模式基本上都采用的是低功耗设计，不需要额外安装电压以及电流互感器，降低了设备成本。

3. 配电网故障定位系统正常运作的主要原理

（一）监测技术方面

KLD故障监测器是目前应用范围最广的监测设备，该设备将FTU与故障指示器进行了有机结合，从而在最大程度上发挥了FTU与故障指示器的功能，同时，结合FTU自身的特殊性，该设备可以对配电系统整个线路中的每个点区采取全新的量化检测方式^[3]，监测其短路电流和负荷电流，并及时将监测获取到的信息上传至配电网故障定位系统的计算机主站中，这种在故障指示器技术种类上的重大突破，也促进了配电网故障定位系统实现数字化发展。同时，与传统的配电网故障系统相比，KLD故障监测器采取的是太阳能供电模式，不需要额外再安装电压以及电流互感器，其内部数据单元均安装于杆塔，通过操作杆就能完成全部指令和工作，使得配电网故障定位系统即使是在停电的情况下也能完成全部的调试工作，从而保障配电网系统工作的稳定性。不仅如此，由于KLD故障监测器并没有与一次线路之间直接完成电气连接工作，因而也不会存在安全隐患问题。

2. 通信方式方面

配电网故障定位系统主要采用GPRS方式实现通信，其与目前应用范围较广的光纤网络通信相比，GPRS的投资成本相对较低，并且在设备后期的建设以及日常维护工作方面的投资费用也相对较少，基本可以将其归于免维护类型系统。其次，配电网故障定位系统在运用了数字无线技术后可以通过手机将收集到的信息直接发送给相关工作人员，数字化通信操作简单且便捷。另一方面，由于GPRS已经具备故障辨别、电流测量和开关信号以及上传告警信息等一系列相关基础功能，达到了配电网故障定位系统使用的基本要求。

4. 数字无线通信技术在配电网故障定位系统中的应用情况和效果

通过讲数字无线通信技术应用于配电网故障定位系统，该系统得到了进一步的完善和发展。为考察检测该系统在正常环境下的运行是否具有可靠性和可行性，我们在实验室搭建了一个380V低压配电网物理模型来进行验证。通过实验不难发现，数字无线通信技术的应用优化了个中断处理函数之间的关系，从而实现了配电网故障定位系统内部各组成部分之间的双向通信，包含线路测量单元通过蓝牙实现与数据中转站之间的双向通信和数据中转站通过GPRS实现与系统计算机主站之间的双向通信，同时保障了配电网故障定位系统中线路测量单元和数据中转站对数据的采集、接收、处理、发送和储存等正常运作。同时，通过实践运用发现，数字无线通信技术在配电网故障定位系统中的运用，使其具备简单、便捷和安全可靠等特点，能够及时准确的采集并发送故障所在的分支以及故障的准确定位，不仅减轻了巡查监测人员的工作强度，同时也有效提高了工作效率和工作质量，系统的数字化管理能有效监测和管理数据信息同时储存设备运行信息，为后期的故障检测和科学调度提供了可靠的数据支撑。

5. 数字无线通信技术在配电网故障定位系统中的应用前景和发展方向

由于故障定位区域距离较远、耗时较长，处在分段断路器间，因此难以前往寻找和处理故障点。而数字无线通信技术的应用则很好地解决了这一难题，因此在未来的发展中，配电网故障定位系统还需继续优化，尽量实现遥控监测和通信功能，以便于满足远程监测操作。

6. 结语

综上所述，数字无线通信技术在配电网故障定位系统中的应用，有效完善了该系统的监测、定位和通信功能，同时也提升了该设备运行的稳定性和可行性，一定程度上推动了我国电力行业的健康可持续发展。

参考文献：

[1]王晨，吴俊勇，图尔荪·依明，等．基于无线通信的配电网单相接地故障定位系统及其动模实验[J]．电网技术，2017(8)：2280—2285．

[2]刘强强，李岩松，杨以涵，等．无接触数据传输技术在配电网故障定位的应用[J]．电力系统保护与控制，2015，37(12)：89．93．

[3]吴振华，郎兵，辛丽玲．基于GPRS的配电网故障定位系统的通信改进方法[J]．中国电力，2016，47(5)：155-159．