电力信息发布系统的模式与研制

详细内容

　　石在山河南省辉县市电业局调度所(453600)

　　摘要本文介绍了电力信息发布系统研制目的，系统模式以及系统的工作原理、系统主要技术指标，系统研制成功填补了省内空白。

　　关键词信息发布系统数字编码

　　1　电力信息发布系统研制目的

　　近几年来，城镇居民生活水平不断提高，工农业生产迅猛发展，人民群众对供电、用电的可靠性要求越来越高。随着各种电力法规、政策、制度条例的出台，把电力生产与使用提高到法律高度。因此，加强电网安全、稳定、经济运行，更好地为人民生活、企业生产服务，摆在各个供电部门面前。为了满足上述需要，电力部门如何将电力供应、使用等信息及时传送给用户。急需开辟一种新的信息传送途径。达到以下目的：一是为了减少电网供电事故、缩小停电面积，缩短停电时间、加快电网事故处理和供复时间，减少用电企业损失。二是按照“电力法”及有关规定和用电企业，城镇居民生活需要，供电部门的修电设施按排计划检修或临修，应提前七天或24小时向用电企业、城镇居民通知。三是，当供电设施或供电

　　线路发生事故或遭遇自然灾害后，应随时随地向城镇居民、用电企业、基层站所广播通知、以便尽快处理事故，恢复供电，使企业能合理按排生产。四是，可通过信息发布

　　系统向用电企业和城镇居民宣传电力法规、政策、制度条例，电价政策等电力信息。五是供电部门可节省大量电话话费。

　　2　电力信息发布系统模式

　　2．1　设想模式

　　目前，县级电力调度部门对发电厂、基层站所、用电企业传送电力信息的主要途径靠电力载波、有线、市话。由于受电网设施的事故、检修、自然灾害、电话话费等制约。当电网发生异常时，电力部门不能及时准确地把有关电力信息传送到用电企业和基层站所。使事故处理时间延长、企业生产无法安排。为此，急需开发一种使用方便、可靠实用、准确及时、价格低廉的“电力信息发布系统”。模式见图1。

　　2．2　模式要求

　　(1)当电网供电发生异常或供电设施计划检修和临时检修，可通过以下三种形式将电力信息传送给用户。

　　1)调度中心的值班员可通过1—6调度电话将信息发送给本县、市供电区域内的全部或任一用户。

　　2)基层站所可通过1一N电话将电力信息发送给本供电辖区内全部或任一用户。

　　3)电网调度自动化系统，可将采集到断电线路的事故性质经过逻辑处理后，以语音形式发送给断电线路上的所有用户。

　　(2)发送信息要有录音和加密措施。

　　(3)信息发布系统驳接方式采用1一N方式。

　　(4)要操作简便、实用可靠、准确无误。．3　信息发布系统的功能及工作原理与使用

　　(1)调度中心主机，应具备如下功能：

　　1)中心主机对分机采用1一N方式。

　　2)中心主机应有群呼、组呼、选呼功能。

　　3)信息发送时能遥控控制、中心主机和电台电源的通

　　4)应有电话接口和电网调度自动化接口。

　　5)应有全部信息发布录音功能。

　　6)有数字编码和加密措施。

　　(2)调度中心主机工作原理与使用。中心主机主要有中央处理器，解调器、电台控制接口，电话和调度自动化接口，状态设置、电源等主要单元构成，

　　见图2。

　　中心主机使用前，首先应将本县市供电辖区内的用电企业、基层站所、编成四位地址码，键人中心主机进行存储。调度中心和基层站所、及调度自动化系统采集的电力信息，通过相应的接口，传送到解调器，由解调器解调出信息代码交由中处理器，中央处理器根据指令意图做出相应的判断和处理。其执行动作包括：接通和关闭电台电源，与电台建立通讯，并传送信息代码，完成诸如群呼、组呼、选呼等广播功能。

　　中心机使用方法如下：控制方(调度中心调度员或基层站值班员)通过电话话机遥控中心主机完成控制及信息发布任务。值班员摘机后，首先拔打中心主机使用的电话号码(任意指定号码)，等侯中心主机回应以与之建立通讯联系。中心主机响应后会发出时长为一秒的“哺”

　　音信号，表明其完成通信建立过程。在控制方的电话健盘上侵入“掸”键，以打开电台电源做好信息发射准备。再键入“××××”用户的四位地址码，如果需要群呼键入“0000”,如果中途输入地址码有错误，需要更改，按“*”键清除。并重新输入用户地址码。地址码输入成功后，中心主机发出时长一秒的“喃”音信号提示，此时，可通过电话话筒进行信息发布。信息发布完毕后，可通过键入“*”键。关闭电台电源。或放下电话话筒，让中心

　　主机检测线路忙音，自动完成此过程。至此，完成一次信息发布操作全过程。另外，当供电辖区内输、配电线路发生事故跳闸，用户供电中断，调度自动化系统可根据采集到的信息。通过计算机逻辑处理，自动完成上述操作过程，把断电性质(过流、速断)通过语音形式传送给相应用户。

　　(3)用户接收机应具备功能。

　　1)接收地址码任意可调。

　　2)有声光指示。

　　3)具有3min录音能力，有电话接口，可远程提取信息。

　　4)应具有加密和抗干扰措施。

　　(4)用户接收机的工作原理与使用。

　　用户接收机主要有：无线接收器、解码器、中央处理器、自动传呼、状态显示、录音、设置、报警。电话接口：电源等主要单元构成，

　　见图3。

　　接收机使用前，先将调度中心分配的地址码键入接收机。地址码应与中心主机和调度自动化系统内存地址码互相对应。接收机平时处于待机状态，当收到中心机发出的传呼编码后由解码器、中央处理器，判断编码是否与本机的地址码或群呼、选呼码相符，若不符，继续处于待机状态，若相符，则录音电路处于工作状态，然后播放接收到的广播信息。并录音记录和通过电话电接口传到用户BP机上，接收完一条完整的信息后，接收机继续处于待机状态。然后—给出新信息声光提示。用户也直接按链提取信息或通过电接口在远方进行信信提取

　　接收机使用方法：首先，提出接收机面接收天线，接通22OV交流和6V直接电源，信息接收机发出时长为一秒墒”音信号后进入待机状态。其次，信息接收机若收到发给本机的信息。则通过扬声器播放出来，并将语音信息自动存储，同时通过电话接口传送给用户值班员BP机上一个特定编码。语音信息存储后，接收机会给出提示信号，新信息存储指示灯点亮，并每隔一段时间发出一声短促的提示音、提醒用户读取。第三，如果播放信息当时无人收听，用户可通过放音键播放存储信息，播放中途可随时停止。一旦进行了播放操作，新信息存储指示灯立即停止。最后，如果用户值班人员未在收听现场，用户可通过市话对信息

　　接收机内的信息进行远程提取，方法如下：

　　(1)用户拔打信息接收机使用的电话号码，在振铃一段时间后，信息接收机摘机，并发出提示音。

　　(2)输入信息提取密码、# # 99、信息接收机即播放出信息内容。

　　(3)信息播完后，放下话机听筒或键入# # 00，使信息机挂机，至此完成一个信息收听和远程提取信息操作过程。

　　3　系统主要技术指标

　　(1)可接收电话线路振铃信号：幅度AC48—120铃流，频率20—60H2、占空比1S／4S。

　　(2)摘机负载：3000。

　　(3)忙音检测时间7＝39。

　　(4)提示音频率21＝450Hz o

　　(5)解调信息类型：双音频信号。

　　(6)系统驳接容量1。4096。

　　(7)发射、接收频率：当地无线电管理部门申请频率。

　　(8)发射功率：40w。

　　(9)接收灵敏度：<30uV。

　　(10)录音时长：3min。

　　(11)信息发射覆盖半径：，>50km o

　　(12)平均无事故障时间：>30000h。

　　(13)电源：ACl80—240V，DC6V12V／15A。

　　4　笔者几年来根据本市电网实际和工作实践，己开发出“SzS一99电力信息发布系统“该产品经过研制、开发、使用。于2000年4月2日通过，河南省经贸委、河南省电业局、河南省电子局联台组织的技术鉴定。专家认为，该产品在河南省首家研制成功，填补了省内空白，产品设计具有国内先进水平。

　　(本文获优秀论文二等奖)

　　分级保护方式与保护装置的选择

　　周文成中国农业大学(100083)

　　

　　1　一项重大技术政策的改变国电公司农电工作部委托农电学会召开的全国漏电保护技术研讨会中所发表的论文，以全面的科学的论据说明了我国农村电网应施行分级保护的方式，这一观念，和历年来一台配变只装一台保护装置进行全网总保护的方式有着根本的区别。这一改变标志着我国农村的用电水平已经到了一个新的阶段。由单一的全网总保护变为分级保护方式，必然会带来管理上的，技术政策上的重大改变，保护装置的型式也要改变。

　　分级保护方式的核心思想是：主干线(进户电表前)与分支线(进户电表后)分别管理，根据各自的特点分别采取不同的技术措施并互相配合。

　　主干线，在一般情况下，没有人直接接触的机会，供电部门如果能严格的按规程架设，管理就不会出现触电事故，再辅之以技术手段，安装以监视线路绝缘，防止意外事故发生(如倒杆断线等等)的保护装置，就更加安全了。

　　主干线保护装置就是分级保护方式的第一级保护。其动作电流整定值可选择得很大，300mA、500mA或者更大一些，视电网规模大小而定。

　　而分支线(线路末端)用电设备很多，人体直接接触的机会就很多，所以采用高灵敏度的保护装置，其动作电流整定值可定为15mA，最大不可超过30mA。一般家庭线路的漏电电流正常情况下小于2mA左右，最多不会超过5mA，所以整定在15mA，不会出现问题。

　　分级保护方式是提高安全用电水平，保证用电可靠性、连续性的最有效的方法。我国农村安装保护装置多年的运行经验也说明了，无论多么完善的保护装置，一台配变只装一台兼顾直接接触触电(触电保护)与间接接触电的保护(漏电保护)都是会严重影响用电的连续性，这是保护装置投速率低的根本原因所在。一台保护装置包缆全网，供电部门管到千家万户的灯头，这是根本办不到的事，所以不论是从技术上或者是从供电部门的管理上，一台配变只装一台保护装置，兼顾触电及漏电保护的观念不切实际应坚决废止。

　　2　管理上需要解决的两个问题

　　提高安全用电水平最重要最关键的问题，是加强对供用电设备的严格管理，不可以过份强调保护装置的作用，它只是供用电安全设备中的一项而且是最后一项的技术措施，片面的扩大宣传它的作用是有害的，不客观的。

　　分级保护方式确立之后，在管理上应注意下面两个问题，否则这种方式也不能起到它应有的作用和维持长久。

　　(1) 主干线的架设必须严格按规程要求完成，经常维持良好状态，特别是进户线的绝缘要良好，保证人体没有可能直接接触。

　　(2) 分支线如出现绝缘故障，导致分支保护装置动作，在故障没有排除之前，不允许强行送电(例如将分支保护器拆除)否则将引起总保护装置动作造成全网断电，其结果，分级保护形同虚设，起不到分级排除故障的效能。

　　事实上，分级保护的各级保护装置的整定值，均按线路的实际绝缘情况考虑(按阴雨天最不利情况)，所以保护装置不会发生误动，只要保护器动作，就要认真对待，认真处理，如果还和从前一样，随便动作随便重合送电不加任何追究，如何保证供电的连续性?分级保护又有何用?

　　3　保护装置的选择

　　根据分级保护的要求，选用何种保护装置作为一级保护，是一个有争议的问题，也是各生产厂家所关心的问题，必须加以研究。只要对现有的各种保护装置特性进行分析，不难得出结论。

　　许多学者对现存的两三种类型保护装置的性能特点运行特性的研究已经很充分，这些学者的很多著述都可以参照，现以这些著述中的理论为依据，研究一下，何种保护装置更适合于分级保护方式的要求。

　　3.1普通电流型保护装置

　　通常用运行特性这一概念来表示保护装置适应线路绝缘水平的能力，从而了解该保护装置的适用场合。

　　普通电流型保护装置的运行特性一般表达式为：(见有关文献)

　　Irp=-ILcosθ±①

　　式中Irp—为保护装置运行时的实际动作电流值

　　Irn—为保护装置动作电流整定值

　　IL—为线路不平衡漏电电流

　　θ—为触电电流与线路不平衡漏电电流之间的相位差角

　　可见，在实际运行中，保护装置的动作电流值Irp，随IL及θ的不同而发生变化。

　　现分下列几种情况进行研究：

　　当线路不平衡漏电电流很小(绝缘良好或三相漏电电流平衡)即IL≒0

　　由式①得：

　　Irp≒Irn

　　在此情况下，保护装置的实际动作电流值恒等于其整定值Irn，具有理想的运行特性(图1)，保护装置可稳定运行。

　　

　　当保护装置的动作电流整定值Irn很大时(例如500mA)有Irp>>IL

　　式①中具有IL的项均趋于零创式①有

　　Irp≒Irn

　　此时保护口的运行特性也如图1所示，保护装置可稳定运行。

　　当IL接近于Irn但小于Irn时，Irp将随θ的不同而发生变化，图2是当IL=30mA

　　Irn=35mA时根据式①所作的运行特性曲线。

　　

　　图2　 电流动作式触电保护运行特性曲线

　　由图可见Irp随θ的不同而变化很大，存在着触电的过灵敏相与不灵敏相的问题。在灵敏相上(例如θ=0°)Irp只有5mA就动作了，而在不灵敏相上(θ=180°)Irp达70mA才动作。在过灵敏相上，只要有微弱的干扰，使漏电电流有微弱的增加，保护装置就动作了，因此，不能稳定运行。

　　图3是根据不同的IL值所作的几条特性曲线，可见在Irn为固定值时IL越小曲线，越平坦。

　　很容易证明当Irn≥(3～5)IL　　　　②时，保护装置就可以稳定运行，起到保护作用。

　　作为分级保护中的一级保护装置均可满足Irn≥(3～5)IL的条件(例如Irn=500mA)何况一级保护装置的功能只作绝缘监视，不考虑触电的过灵敏相与不灵敏相问题，所以普通电流型保护装置完全可以作为分级保护中的一级保护装置。

　　

　　当Irn=IL时由式①得Irp=0

　　即保护装置将无法投运。

　　3.2　脉冲型保护装置

　　如上所述，普通电流型保护装置作全网触电及漏电保护时，在Irn≤(3～5)IL的区段内或者不能投运，或者出现触电时的不灵敏相与过灵敏相的问题。为满足式②的要求，可放大所作电流位，Irn但做为具有触电保护功能的保护装置，这样作是不允许的。用于直接接触的保护装置，其所作电流值不允许超过人体的安全电流值30mA，这是世界公认的数值。

　　我国农村电网很多地方，其不平衡漏电电流均大于30mA，特别是下雨天，漏电电流会更大。在这些地方，普通电流型保护装置，将不可能做为全电网防止直接接触触电的保护装置。

　　脉冲型保护装置，可以解决上述问题，能够运行在漏电电流很大的电网，而触电动作电流整定在30mA，或更小。这是它最大的特点。

　　脉冲型保护装置的设计基础, 是认为人触电所引起的是线路漏电电流的突然变化。保护装置根据此突变信号而动作，和线路绝缘的缓慢变化无关(仅设一个绝缘监视电路)所以线路漏电电流再大，它都可以投入运行。

　　但是，引起线路漏电电流的突然变化的因素是很多的，如某相电压的突然变化，拉合绝缘不良分支，树枝扫线等等，它们所产生的突变量，和人触电时产生的突变量没有区别，达到保护装置整定值时，也会动作，所以这种保护装置产生的误动作机率较多。

　　此种保护装置的另一个问题是：其动作电流整定值只能按人体摆脱电流考虑(即15mA)，放大动作电流整定值，应当被严格禁止。因为放大动作电流整定值后的保护装置，在很大范围内将不起任何保护作用。这是由于此种保护装置是依据人触电时所产的漏电电流变化量ΔIL而动作的。当人触电所产生的突变量ΔIL小于其整值ΔIrn时，保护装置自然不会动作，但是值得注意的是人触电后即使通过人体的电流再增大，保护装置也没有可能再动作。(因无突变量)而普通电流型保护装置则没有这个问题，只要触电电流增加到它的整定值，它就动作，这是两者的根据区别。

　　目前有的厂家，将此种保护装置的动作电流整定值放大到50mA，这是非常危险的。

　　触电时，触电电流在50～15mA范围之内，人即不能摆脱电源，保护装置又不能动作而且即使此时触电电流再增加到100mA或更大也不会动作。人触电时，触电电流落在这一区域内的可能性是很大的。

　　脉冲型保护装置的运行特性表示式为：

　　Irp、1、2、3=-ILcosθ±③

　　式中Irp、1、2、3——是此种保护装置的三种实际动作电流值(即方程③的三个解)

　　ΔIrn——为动作电流整定值

　　图5为IL=100mA

　　ΔIrn±20mA时

　　根据式③所作的运行特性曲线可见并不理想，也有一个不动作区。

　　

　　图5　 脉冲动作式触电保护运行特性曲线

　　为克服脉冲型保护装置的不动作区问题，采用了对输入信号进行鉴相的技术措施，出现了鉴幅鉴相型保护装置。它是在脉冲型保护装置互感器的输出端，引进一个和被保护电网电源的幅值或者相位有关的比较参数，对信号进行鉴相处理使Irn和θ无关，或者说令θ≈0于是式③即为：Irn≌ΔIrn，具有理想的运行特性。

　　和脉冲型保护装置相比，鉴幅鉴相型保护装置消除了不动作区，具有理想的运行特性。但是由于它从信号输入端又引进了一个和电网电源有关的参数，所以电网电压的波动(引进电源幅值比较时)或者电网电源相位及频率的变化(引进相位比较时)都会导致保护装置误动。

　　3.3　结论

　　(1) 实现分级保护后，作为一级保护的保护装置，其动作电源整定值很大(例如500mA)

　　可以完全满足Irn＞(3～5)IL的要求，在这一绝缘区段内保护装置无不保护死区的问题。所以应选用普通电流型保护装置。由于Irn很大，此保护装置的结构可大大简化。

　　所以作为一级保护的保护装置，应以结构简单，坚固耐用，寿命长久，动作可靠，造价低廉为制造目标。

　　(2) 脉冲型或其他更复杂的保护装置，在实现分级保护后，已经无用武之地，没有任何必要，保护装置的运行特性，和普通电流型基本没有区别。将这类保护装置的动作电流整定值放大(例如50，100mA)是十分危险的。

　　(收稿日期：2000—07—06)

　　(本栏编辑周大鸣)