一種臺區漏電保護斷路器的遠程監控方案

王紹槐，李劍鳴，顏辰凡

（國網湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000）

0 引 言

因臺區漏電保護斷路器頻繁跳閘引起的意外停電長期困擾著配網運維人員，而間歇性接地故障是其首要原因［1-2］。目前，在全國大部分地區，只能通過人工報修獲取跳閘信息，到現場執行合閘。這種運維方式被動、低效，存在停電時間長、用戶體驗差、運維成本高等問題，嚴重影響供電可靠性和供電服務質量。

部分資金充裕的省市，通過更換為統一標準的漏電保護斷路器，建設遠程管理系統，實現了對漏電保護斷路器的遠程監控［3］，但這種方式成本高，難于在短期內全面推廣。

針對上述不足，本文基于用電信息采集系統創建了一種“集中器-單相智能電表-漏電保護斷路器”的組合運行方式，完成對漏電保護斷路器狀態變位的實時監測和遠程合閘。

1 漏電保護斷路器合閘方式

依據組成結構的不同，漏電保護斷路器可分為分體式與集成式兩大類，合閘方式也不一樣。

1.1 分體式漏電保護斷路器

分體式漏電保護斷路器的典型結構如圖1（左圖）所示，主要由三部分構成：交流接觸器、互感器、漏電繼電器。互感器檢測到漏電電流時，觸發漏電繼電器動作，切除交流接觸器供電，交流接觸器分閘，漏電繼電器閉鎖后，需通過手動切斷漏電繼電器進線電源再通電方可解除閉鎖狀態，完成交流接觸器的合閘。

分體式漏電保護斷路器由交流接觸器的輔助節點對外提供開關位置信號，無通信接口，現網存量較大。

1.2 集成式漏電保護斷路器

集成式漏電保護斷路器將互感器、斷路器及漏電繼電器一體化封裝于同一物理結構中。對外提供位置信號輔助觸點、分合閘控制觸點、通信接口，如圖1（右圖）所示。

集成式漏電保護斷路器的工作過程與分體式類似，但其控制方式有兩種：

（1）通過通信接口（如RS485接口）接收控制命令，完成合閘；

（2）向合閘觸點發出一個雙跳沿脈沖信號，直接觸發繼電器動作，完成合閘。

圖1 分體式與集成式漏電保護斷路器典型結構圖Fig.1 Typical structure diagram of ST and integrated earth leakage circuit breaker

2 單相智能表的控制方式

單相智能表端子接線如圖2所示［4］。

圖2 單相智能電能表接線端子Fig.2 Terminal of single-phase smart meter

控制方式分為直通式和觸點式兩種，直通式通過內置繼電器直接通斷出線的相線與零線，觸點控制方式由5、6端子輸出無源通斷狀態。

3 集中器輸入輸出接口

集中器位于變壓器的低壓側，與漏電保護斷路器處于同一位置，集中器輔助接線端子如圖3所示［5］。

集中器有4路遙信，其本身無控制輸出觸點，采集主站對居民戶表的控制命令是通過集中器由載波通道（或485有線）轉發到居民戶表，由居民戶表執行跳合閘。

4 漏電保護斷路器的遠程監控方案

4.1 控制方案設計

由于集中器本身無控制輸出觸點，要實現采集系統對臺區漏電保護斷路器的控制只有兩種方案。

（1）利用集中器的485接口控制漏電保護斷路器合閘，但這種方式只能控制帶485通信口的一體化漏電保護斷路器，無法控制分體式漏電保護斷路器，且需要解析不同廠家漏電保護斷路器的通信協議，對采集系統主站與集中器軟件完善的工作量大［6-10］。

（2）增加其它設備，通過電氣觸點控制，簡單可靠的辦法就是為每臺漏電保護斷路器配置一塊單相智能電表，利用采集系統控制單相智能表，再由單相智能表控制漏電保護斷路器合閘。

本文采用方案2，對于分體式漏電保護斷路器，選擇直通式的單相智能表，電表的電源出線（2、4端子）與漏電保護繼電器單元的電源端子連接，主站對電表進行拉閘再合閘，漏電保護繼電器電源斷開后再合上，相當于人工現場斷電和合閘，閉鎖解除，自行合閘，從而實現了對分體式漏電保護斷路器的遠程合閘。其方案原理圖如圖4所示。

圖4 分體式漏電保護器遠程控制方案原理圖Fig.4 Control method schematic diagram of spilt type earth leakage circuit breaker

對于集成式漏電保護斷路器，選擇觸點式智能電能表，電表的控制輸出觸點（5、6）接入漏電保護斷路器的合閘觸點，主站對電表進行拉閘操作時，觸點斷開，再對電表進行合閘操作時，觸點閉合，相當于向漏電保護斷路器的合閘觸點提供了一個雙跳沿脈沖信號，漏電保護斷路器自行合閘。其方案原理圖如圖5所示。

對于兩種漏電保護斷路器的遠程合閘，主站側操作是一致的：都是對相應的單相智能電表先執行一次拉閘，再執行一次合閘。

圖5 集成式漏電保護器遠程控制方案原理圖Fig.5 Control method schematic diagram of integrated earth leakage circuit breaker

4.2 狀態監測

將集中器的遙信端口與漏電保護器的輔助觸點常開（或常閉）連接（如圖4～圖5所示）。由于集中器具有遙信變位信息主動上報功能，當漏電保護斷路器動作時，輔助觸點變化，遙信發生變位，集中器產生變位信息，把當時遙信狀態（開或閉）主動上報到采集主站，實現對漏電保護器開閉狀態的遠程實時監測。

4.3 方案特點

基于采集系統的漏電保護斷路器遠程監控方案具有如下特點：

（1）無需更換現場的漏電保護斷路器，無需構建新的系統，保護了原有投資；

（2）創造性地引入了“集中器-電能表-漏電保護斷路器”的組合運行方式，只需根據漏電保護斷路器的數量安裝電能表，敷設遙信線、控制線，施工簡單；

（3）無需對采集系統的硬件、軟件進行升級，僅使用了單相表的遠程停送電功能，該功能經過多年應用，成熟可靠。

5 現網試驗結果

經國網湖南省電力公司運檢部批準，基于采集系統的漏電保護斷路器遠程監控方案于2015年12月起率先在株洲供電分公司郊區的200多個臺區開展試點運行。試運行期間，監測到跳閘事件300多次（圖6為采集主站接收到的遙信變位事件），遠程合閘200多次（圖7為遠程合閘操作界面）。

圖6 漏電保護斷路器跳閘后在終端形成變位事件Fig.6 Status-change events in concentrators after earth leakage circuit breaker trips

圖7 采集系統主站系統漏電保護斷路器合閘操作Fig.7 Remote closing operation for earth leakage circuit breaker in host station system

6 結束語

依托用電信息采集系統，創建的“集中器-單相智能電表-漏電保護斷路器”的組合運行方式，實現了對漏電保護斷路器狀態的實時監測，對非永久性接地故障，能進行可靠的遠程合閘，成本低、穩定可靠、易于推廣。