配电网监测系统使用说明书.docx

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配电网监测系统使用说明书

配电网监测系统使用说明书

1概述

我公司生产的“基于移动网络的配电网监测系统”是应用于6KV~60KV架空线的配电网自动化系统，能够实现集中监测配电线路的电流、温度及故障状况，提高配电网的运行安全可靠性能。

该系统包括三个部分：

1.新型故障指示器。

2.GPRS数据传输终端（GPRS-DTU）。

3.后台监控软件部分。

通过新型故障指示器完成线路电流、温度、故障信息的监测，并利用无线通信的方式将信息发送给附近线杆上的DTU；GPRS数据终端接收新型故障指示器发来的数据，进行校验处理后，通过GPRS网络将数据传送到后台软件；后台软件监控部分收集整个电网中安装在各处DTU送来的线路信息，实现信息的处理存储及打印等功能，用户根据系统中DTU及新型故障指示器的安装情况绘制监控系统图，系统图绘制好后，系统的状态就能直接反应到系统图上，实现对配电系统的直观管理。

2结构及工作原理

2.1新型故障指示器结构及工作原理

我公司生产的新型故障指示器是在传统“短路接地二合一”故障指示器的基础上增加了电流测量、温度测量及无线通信功能。

故障指示器采用低功耗设计，待机模式下工作电流小于30微安，单纯由内部电池供电的情况下可以运行5年以上，指示器挂到线路上工作时，当线路电流大于20安时，指示器通过感应线圈从电力线路取得电能，不再消耗内部电池的能量。

新型故障指示器外形结构如下：

图1.新型故障指示器外形图

该指示器包括：

（1）导磁线夹。

（2）导线固定部分。

（3）指示器本体。

（4）翻牌显示部分。

导磁线夹用于环绕导线形成闭合磁路，增大感应电流；导线固定部分包括卡线弹簧和卡线槽，用于将指示器固定到导线上，并使导线紧贴指示器卡线槽；指示器本体由环氧树脂浇注，内部是指示器所有电路和感应线圈等；翻牌显示部分用于实现故障指示，当发生故障时翻牌显示红色，用于报警。

本指示器具有传统“短路接地二合一”指示器功能，能够监测到系统的短路故障和接地故障，当监测到线路发生这两种故障时故障线路上故障点前的指示器翻牌报警，工作人员通过查看指示器翻牌报警情况可以确定故障点。

指示器通过内部感应线圈测量线路电流，测量范围是0~600A误差不超过±2.5%，电流在300A附近时比较准确，该电流只能作为线路工作状态判断的辅助条件，不能用于计量。

指示器具有导线温度测量功能，通过安装于卡线槽内的温度传感器测量导线温度，实时了解线路的温度情况，为实现线路动态增容提供依据，正常情况下该温度测量误差不超过±2℃，在20℃左右时比较准确，当线路温度变化较快时，温度测量误差较大。

指示器通过内如无线通信模块将测量值和报警情况发送给附近的GPRS-DTU，其发送间隔可在3~30分钟间调整，该间隔调整是通过设定GPRS-DTU参数来实现的。

2.2GPRS数据传输终端（GPRS-DTU）结构及工作原理

GPRS数据终端安装在线杆上，与新型故障指示器距离不超过5米，通过高频无线模块接收指示器发来的测量和报警数据，并对数据进行存储和处理，利用手机模块连接GPRS通信网络，并通过GPRS网络连接到后台服务器，根据约定的通信协议将监测数据通过GPRS网络发送到后台服务器。

并接收后台服务器发来的控制指令，实现整个监测系统的双向可控运行。

GPRS数据传输终端部分包括数据传输终端本体和太阳能电池板，如下图：

图2.GPRS-DTU图3.太阳能电池板

GPRS-DTU利用铅酸蓄电池作为工作电源，当有太阳时太阳能电池板对蓄电池充电，从而满足常年野外独立工作的要求。

安装时GPRS-DTU垂直安装在横担的一侧，其天线与新型故障指示器之间不能有障碍物，GPRS-DTU与新型故障指示器之间的垂直角度不要超过30°。

太阳能板安装在横担上DTU的另一侧，太阳能板面朝南，水平夹角45°。

太阳能板与GPRS-DTU之间通过充电导线连接。

GPRS-DTU内部结构如下：

图4.GPRS-DTU内部结构

GPRS-DTU内部主要包括：

（1）控制主板。

（2）高频无线模块。

（3）手机模块。

（4）铅酸蓄电池。

控制主板实现对整个DTU的工作控制，包括电池电压测量、充电控制、无线模块控制、GPRS联网通信控制等。

高频无线模块实现与新型故障指示器之间高频无线通信，接收监测数据。

手机模块实现GPRS联网，通过GPRS网络双向传输信息。

铅酸取电池用于提供DTU工作电源，本DTU采用低功耗设计，平均工作电流小于50毫安，当蓄电池充满电后，在与太阳能板断开的情况下能够稳定工作10天以上。

2.3后台监控软件部分

后台监控软件部分作为整个系统的服务器端，实现接收所有GPRS-DTU发来数据的功能，并将监测情况以图形方式直观显示出来，用户在服务器端就可以很方便地了解整个配电网络的工作状态。

后台监控软件主要包括：

系统图主界面、监测数据的显示打印界面、GPRS-DTU控制界面等。

软件开启后进入系统图主界面，如下图：

图5.系统图主界面

该界面包括：

系统菜单、监控系统图、绘图工具栏、状态显示栏和状态栏等五个部分。

在系统工作之间，首先要根据配电网中DTU和新型故障指示器的安装情况绘制监控系统图，绘图前要首先根据DTU编号（唯一的，在19000~19999之间）确定线路编号，如果一个DTU对应于两条或三条线路，则第二条线路后加A第三条线路后边加B。

指示器编号是由线路编号确定的。

当添加DTU时要输入DTU中SIM卡的手机号码，用于实现短信控制DTU，当添加指示器时，要输入线路的最大允许电流，用于实现线路过载识别。

当线路工作正常时线路颜色和指示器颜色为蓝色，当线路过载时，线路和指示器颜色变位黄色，当线路故障（接地或短路）时，线路和指示器颜色变为红色。

并且具有声音报警功能。

绘图工具栏用于实现系统图的绘制和控制，如果要修改系统图，需要输入管理员登录密码，管理员登录后可以实现系统图元素的添加和修改，否则实现缩放和查询功能，当修改完系统图后，点击菜单中的“刷新系统图”，监控软件才能按新的系统图进行监测显示。

监测数据显示栏用于显示系统中所有DTU的工作状态、指示器的工作状态、实时通信数据及错误数据。

当系统图数据通过该栏可以使用户对监测系统状态有更准确的掌握。

状态栏在界面的最下边，用于显示鼠标位置及当前时间等数据。

数据的显示和打印界面用于实现接收数据的列表显示，还可以根据需要进行查询检索，以及对检索的数据进行图形显示或打印。

其界面如下：

图6.数据的显示和打印界面

该界面包括线路监测数据的显示和查询部分、DTU数据的显示和查询部分以及控制按钮部分。

可以根据用于需要按照线路编号、时间及状态信息查询监测数据。

查询完后，意义以曲线的形式显示监测数据，如下图为某一天线路的监测数据：

图7.线路监测电流曲线

图中，红、黄、蓝分别代表A、B、C相得监测电流，当鼠标移动到线路的活跃点上时，会显示出该点的具体测量数据。

通过短信控制DTU界面，用户可以实现通过短信方式控制DTU，可以实现DTU的重新启动、查询DTU网络参数配置、重新配置DTU网络参数等。

其界面如下：

图8.短信控制DTU界面

打开串口后，操作按钮变为可用状态，选择DTU，选择相应命令，然后发送配置短信，实现DTU的控制，稍后将收到配置信息修改结果。

3技术参数

3.1新型故障指示器技术参数

该指示器工作于6KV~60KV架空线路，用于指示单相接地故障、短路故障，并能够实现线路电流及温度测量。

短路检测判据：

（1）突变电流启动值：

It≥195A

（2）电流变化率：

ΔI≥0.5I0

（3）线路故障后电流：

I=0

（4）电流突变时间：

0.02S≤Δt≤3S

接地检测判据：

（1）接地相电压Upe≤3KV

（2）架空线路长度超过10Km，接地电阻小于500Ω。

电流测量：

（1）测量范围：

0~600A

（2）测量精度：

±2.5%

温度测量：

（1）测量范围：

-50℃~125℃

（2）测量精度：

±2℃

测量时间间隔：

（1）调节范围：

3~30分钟

（2）调节精度：

1分钟

技术参数：

参数名称

数值

适用电压等级

6KV~66KV

适用导线电流

I≤600A

适用导线线径

16mm2≤d≤240mm2

动作相应时间

0.02S≤t≤3S

静态功耗

10μW

动作复位时间

0.5~24小时可调，由DTU设定

适用环境温度

-35℃≤T≤+75℃

动作次数

≥500次

工作年限

＞5年

可靠通信距离

＞10m，无障碍

重量

500g

3.2GPRS数据传输终端技术参数

GPRS数据传输终端安装于电线杆上，接收新型故障指示器送来数据，通过GPRS联网的方式将数据发往后台软件，并且接收后台软件的控制数据。

其相关技术参数如下：

参数名称

数值

适用环境温度

-35℃≤T≤+45℃

适用海拔高度

0km≤H≤3km

使用手机卡

中国移动

移动信号强度

大于5（手机能正常接通）

日照强度

≥100lx（超过太阳刚出地平线亮度）

无充电工作时间

≥10天

与指示器可靠通信距离

≥10m（无障碍）

整机工作年限

＞5年（电池3年）

重量

4Kg

3.3后台监控软件

后台监控软件用来接收处理系统监测数据，运行的服务器计算机要求有固定公网IP地址（ADSL或专网APN），对计算机要求如下：

运行环境：

WindowsXP

内存容量：

≥1G

硬盘容量：

≥100G

CPU速度：

≥1G

4系统安装使用过程

1）设置新型故障指示器相位（出厂前已经设定好，用户也可以根据需要重新设定），设定相位需要控制器。

2）设置GPRS-DTU联网参数，包括服务器IP地址、端口号、对应指示器组数、主控手机号、发送数据的间隔（分钟）、对应指示器故障恢复时间长度等，设定DTU参数需要控制器，也可以通过服务器软件用短信设定（这部分也可以根据要求出厂前设定好）。

3）购买中国移动电话卡，将电话卡安装到DTU中，记录每个DTU的电话号码及DTU编号。

4）在配电网中配置DTU，根据配置的DTU对线路进行编号。

5）绘制配电网监控系统图。

6）安装DTU和新型故障指示器。

7）运行后台软件，实现对配电网的监测。

8）发生故障时根据服务器监测状态确定故障地点，到故障地点维修线路。