農村剩余電流動作保護器智能終端的運用探討

張延德

【摘 要】智能用電屬于智能電網構建與發展中的重要內容，智能電流動作保護器的應用有助于提升日常用電管理的靈活性，同時也能夠促使電力事業的發展迎合節能環保理念。論文首先對總保跳閘的主要原因進行了分析，將此作為后續研究的理論基礎；其次，闡述了剩余電流動作保護器的應用價值；最后，從兩個方面對農村剩余電流動作保護器智能終端的應用進行了分析，包括基礎架構與功能設計、結構設計。

【Abstract】Intelligent power consumption is an important content in the construction and development of smart grid. The application of intelligent current action protector is helpful to improve the flexibility of the daily power consumption management， and can also promote the development of the power industry to meet the concept of energy conservation and environmental protection. In this paper， the main reasons of the total protection trip are analyzed， and this is the theoretical basis of the follow-up study. Secondly， the application value of the residual current action protector is expounded. Finally， the application of the smart terminal of the rural residual current action protector is analyzed from two aspects， including the basic structure， function design and structure design.

【關鍵詞】剩余電流動作保護器；智能終端；通信方式

【Keywords】residual current operated protective device； smart terminal； communication mode

【中圖分類號】TM7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0152-02

1 引言

從低壓故障原因來分析，基于故障而導致停電的主要原因是農村地區配電變壓器臺區剩余電流動作總保護器的跳閘。在保護器頻繁發生跳閘情況之后，對故障的排查難度會有所提升，且維護費用也會不斷增長，為此，有必要對控制總保跳閘情況加以控制，而智能剩余電流動作保護器便是一種較為有效的措施，對提升供電安全與穩定性具有重要應用價值。

2 總保跳閘原因分析

總保的作用是對線路中剩余電流給予監測，在線路接地或是人身接觸電等因素導致線路中剩余電流處于臨界值時，保護器動作，此線路會被切斷電源，確保線路設備與人身安全。引發總保跳閘的因素眾多，主要包括線路上設備故障、雷擊、終端設備故障等。就農村地區而言，低壓絕緣化發生率不斷上漲，而基于線路設備故障所引發的跳閘情況相對較少[1]。另外，為控制雷擊所產生的過電壓損害用戶用電設備，在配電線與配電設備中會裝備避雷器設備，為此，基于雷擊而引發的總保跳閘情況也較小?？偨Y而言，基于用戶端原因的總保跳閘發生率最高。針對此，本次研究中提出一種剩余電流動作保護器智能終端設計方案，安裝智能保護器后可在家保沒有進行正確動作時，避免越級跳閘情況的發生。

3 剩余電流動作保護器智能終端功能

剩余電流動作保護器智能終端的功能性體現在以下幾個方面：其一，對線路中的剩余電流給予保護，動態檢測剩余電流情況，在剩余電流達到臨界值時自動發布跳閘指令。其二，自動實現用戶端跳閘報警，將用戶端跳閘信號經由移動通信網絡發布到遠程監控中心。其三，中心監控跳閘，監控中心可隨時掌握用戶端所發布的跳閘報警信息，同時會自動顯示出故障信息與用戶位置等，管理人員可依據此信息快速地對故障問題進行處理[2]。其四，對通信狀態的監控，在發生通信故障時，可及時進行故障識別并發布報警信息。其五，擴展功能，可經由相應借口與智能電表進行連接，收集電能數據同時發送到指定的服務器，實現無線電能信息的遠程獲取。

4 農村剩余電流動作保護器智能終端基礎設計

4.1 基礎架構設計

智能終端需要裝配在用戶電表進線一側，經由電力線進行取電，同時配備直流備用電源。其構成部分包括動作保護模塊與監控報警模塊以及遠程監控中心。其結構應用原理為，日常工作中對線路剩余電流給予監控，一旦剩余電流超出臨界值，能夠及時識別線路設備故障從而自動跳閘，同時將報警信息發布到遠程監控中心。

4.2 功能設計

智能終端的主要工作是動態檢測線路中剩余電流，需要具有后備保護、監控報警、其他輔助作用等功能。首先，后備保護功能。智能終端能夠動態的檢測線路中剩余電流，一旦用戶內部線路或是設備發生故障，導致線路中剩余電流過大時，家保未動作，則智能終端會行跳閘動作，達到保護用電安全作用。其次，監控報警功能。遠程監控中心可隨時掌握到用戶端所發布的故障信息，可自動進行信息的識別與顯示，輔助維修人員進行可靠處理。最后，其他輔助功能。其他輔助功能包括經由相應接口與智能電表連接實現數據采集與上傳；經由大量數據的分析，在短時間內篩查頻繁違規用電并對其違規用電行為給予分析；對無線傳輸節點給予監測，及時發現故障及時處理。

5 農村剩余電流動作保護器智能終端結構設計

5.1 通信方式設計

現階段比較常用的通信方式為光纖通信、衛星網絡通信、移動互聯網通信等，光纖通信與衛星網絡通信所需要投入的成本相對較高，不適合智能終端建設選擇。進程無線通信是建立在工業無線網絡的通信技術，具有可靠性高、功耗低等優勢，能夠有效地改善集中式用戶報警與通信問題。電力載波通信的抗干擾性能較低、通信速率較低，但能夠滿足常規報警通信的需求。電力用戶群體較大，且分布范圍較廣，針對智能終端的通信具有多樣化的要求，應依據相關標準，將其細分為近端用戶、遠端集中用戶、遠端分散用戶、極偏遠用戶等。針對不同類型的用戶，應選擇具有針對性的通信方式，能夠有效地提升智能終端廣泛適應性。

5.2 遠程監控中心軟件設計

遠程監控中心軟件的運行處于電網管理端，所能夠發揮的作用包括以下幾個方面：其一，對用戶端保護跳閘動作給予監控，獲取到跳閘節點的用戶地質與違規用電情況等相關信息，及時做出響應。其二，在用電故障進一步發展之前，結合自身所積累的大數據針對部分地區用戶違規用電行為給予預測。其三，監控無線傳輸節點的日常工作情況，若發現其出現異常情況則及時對相關信息進行獲取，以便于對異常情況做出分析，為維修工作人員提供可靠的依據。遠程監控中心軟件由四層結構，如圖2所示。第一層，數據庫層。此層結構能夠對用戶的無線傳輸節點線管信息進行獲取，并進行存儲，以便于維修工作人員定期進行故障信息或是日常運行狀態的查詢，同時也有助于統計查詢工作的開展。第二層，基礎數據服務層?？蓪o線傳輸節點所發布的違規用電信息給予存儲與分析等。第三層，動態監控層。其主要作用是獲取傳輸節點所發布的違規用電信息。第四層，統計分析層。對各階段或是其他終端設備所上傳的信息做出分析與處理。

5.3 動作保護與監控報警模塊設計

將智能終端動作電流整改為常規家保的2-5被，若家保故障沒有進行正確動作，而線路中剩余電流超出既定標準，則智能終端系統中的動作保護模塊會自動進行跳閘動作，將所發生的故障進行隔離。監控警報模塊的組成結構包括電源、備用電池、存儲單元等。動作檢查單元能夠實現對交流電壓的檢測，若剩余電流動作保護模塊自動跳閘，則動作檢測單元能夠及時地獲取到跳閘信息，經由微控處理器對信息進行分析與處理，經由通信網絡將信息發送到遠程控制中心，同時發布報警信息，遠程監控中心接收到報警信息之后會依據實際情況做出針對性的處理。存儲單元能夠將事件實現本地存儲，便于檢修工作者進行日常檢測記錄的查詢。

現代各種智能化技術的應用，推動著供電安全性的提升，但從另一個方面來看，農村地區的故障停電情況仍然頻繁發生，降低了農村供電服務質量。從農村的故障停電發生原因分析能夠看出，基于用戶端原因的總保跳閘發生率最高。為對此種情況加以限制，本次研究中提出了剩余電流保護智能終端的應用方案，經由智能終端的應用能夠動態地對線路中的剩余電流情況進行監測，以便于及時發現故障及時處理，對用電安全與穩定性具有重要意義。

【參考文獻】

【1】張長營，袁雯雯.農村剩余電流動作保護智能終端設計方案探討[J].供用電，2015，32（12）：54-57.

【2】張長營.剩余電流動作保護器智能化應用研究及設計[J].農村電工，2015，05（12）：33-34.