电力输送故障远程监测系统研究与设计

电力输送故障远程监测系统研究与设计

卢莹峰

浙江小兰智慧科技有限公司 浙江 杭州 310000

摘要：在电气系统的各种设备中，输变电设备占据主导地位，一旦设备出现故障，将直接导致电气系统停止正常有序工作，带来不可估量的经济损失。随着社会的快速发展，我国电力系统企业在电气设备维修中的故障诊断取得了良好的效果。然而，诊断并不及时和准确，因此当务之急是深入分析研究输变电设备故障远程监控系统，以期及时监测和处理输变电设备故障，提高经济效益。

关键词：电力输送故障；远程故障监测系统；故障诊断

一、系统综合构架分析

该系统主要围绕STM32处理器，采用GSM远程信息处理技术，全面采集各节点的故障监测信号，集中控制室及时接收各种数据信息，有效实现在线监测和远程故障诊断。在健康有序运行的情况下，集中式数据接收器一般集中控制各个故障监测节点，按照一定的时间采集各个监测节点的信号，当出现故障信号时，此时的故障节点具有较高的优先级，因此集中控制室应及时接收故障信息，并要求相关工作人员采取必要措施进行有效处理，减少故障造成的巨大损失。

首先，对输电设备的电压电流信号进行完整的采集和处理是故障监测节点的主要任务，准确判断当前设备的安全性和可靠性。任何故障节点都有一个唯一的代码。当发生故障时，相关人员可以及时找到具体的故障点。这是分步搜索方法无法实现的，可以使丢失率降低到最小范围。

其次。集中式数据接收器在一定时间内综合收集所有节点的信息，及时发现故障点。只有在规定时间内完成采集，才能保证各节点的安全性和成本合理性。采用在线监控、数据存储和故障通知技术，集中的数据接收方不再过多关注指定时间内数据和信息的收集；在规定时间内采集，不仅可以了解当前输电设备运行状态，还可以定期完成监测节点工作状态，从而降低节点故障率，保证收益不受影响。

最后，上位机显示所有监控节点的数据信息。只要相关人员配备一套计算机，就可以实时监控电网中所有运行节点的状况，不仅减轻了劳动强度，节约了成本，而且具有显著的应用性能。

二、故障监测节点硬件设计

2.1电流感应电路设计

对于强电流的检测，一般采用电流互感器，因为经过变比计算后，可以将大电流转换成便于测量的小电流，实现电与电之间的有效隔离。二次输出的电流通过采样电阻得到交流电压波形，从滤波电路、运放和精密整流电路传输到A/转换器D，单片机就知道具体相关计算后的当前值。

2.2 电压检测电路设计

高压检测和大电流检测工作基本相同，主要是以电压互感器为主要工具，将原本较高的电压转变为低电压来完成相关检测。

2.3 数据存储

根据故障监测节点，本系统以串行Flash为主要方式。由于便携式数据接收器中的数据量较大，为了更好地存储大量的数据信息，一般采用TF卡。至于标配的FLASH，型号必须是AT45DB642D，因为容量够大。

2.4节点电源电路监控

节点供电监控常见于多路供电，要注意电源的设计工作。电源将380V交流场电直接通过变压器、整流器和滤波器，最终得到15V直流电压。在LM317的作用下，将15V的电压降到12V，既保证了后续电路以稳定的电压供电，又为GSM模块提供所需的电源。在LM2940的作用下，12V电压降到5V，主要是提供报警指示电路所需的电源，最后通过662K超低压降稳压芯片稳压到3.3V，为报警指示电路提供所需的电源，保证CPU供电始终处于稳定状态。此外，大量滤波电容投入实际使用，实现高稳定直流电压，促进电力系统稳定有序运行。

2.5手持数据接收器硬件设计

便携式数据接收器的硬件设计非常重要。在规定的时间内全面采集所有监测节点的数据信息，深入分析，有效处理，综合存储和展示各种数据，及时接收故障节点信号，准确获取节点信号，并完成节点ID标记工作，为维护人员提供方便和快捷。

2.6 USB通讯模块

在USB通讯的设计过程中，我们主要使用CP2102作为实现USB转串口通讯的手段。之所以选择这种方式，是因为USB协议复杂繁琐，开发难度大。 CP2102芯片内部的USB协议速度也比较理想，性价比高，STM32自带多组串口，可以提高本设计的数据通信效率。

三、故障监测系统软件设计

3.1 GSM远传方案设计

GSM远传是在GSM网络的基础上完成的，其功能是将各种信号传输到任何地方。 GSM网络在许多蜂窝系统中非常重要，并且与全球通信有关。为了更好地控制GSM模块，必须执行AT命令。AT命令集是Hines发布的第一个调制解调器命令集，是行业标准的调制解调器通信接口，可以进行调制解调器软件和设置的同步操作，完成远程通讯。

3.2 故障监测节点程序设计

故障监测节点的职责是整体采集各种电压和电流，准确监测和判断故障点，并及时存储所有采集到的数据。故障发生时，优先获取最高优先级，第一时间将故障情况发送给主机，在工业现场进行声光预警。

3.3 数据收集程序

数据收集程序主要利用STM32内部的高精度12位AD全面采集现场运行设备的电压和电流，同时进行相关故障的存储和分析。

结语

本文的研究内容是可靠稳定地进行输电系统故障在线监测。监测节点实时监测电力传输过程中的电压和电流，采集并存储数据，并配合便携式主机接收和处理数据。当发生故障时，及时产生报警信号，并通过GSM远程通知人员，及时处理故障，使损失最小化，获得较好的经济效益。

参考文献

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