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10kV 配电线路保护测控装置的应用设计摘要：如今，我国战略进展确立了碳达峰、碳中和进展目标，致使在开展经济活动时，电能的占比越来越大，社会生产和生活对供电有着越来越高的要求。传统模式下的配电自动化还是以三遥为主，随着对电力能源牢靠性需求不断增加已经不能够准时对配电线路故障进展处理。因此在配电线路运行过程中亟需牢靠性更强的保护设备。基于此，为了提升配电线路运行效率，提升配网安全性、牢靠性，本文对 10kV 配电线路保护测控装置的应用设计开放论述。关键词：10kV 配电线路；保护测控装置；应用设计前言：在电力系统运行过程中，10kV 配电线路是配置最广泛的，在电力系统中其发挥着合理安排电能的作用。随着系统运行，配电线路中负荷发生着不确定性变化，可能随时都有可能发生人为或者自然因素所导致的故障。因此，实时了解线路运行状态并对以此为依据进展决策是很关键的。前文所提及到的保护测控扎装置正是起到了采集配电网运行数据，将数据上传至主机并承受主机公布的指令、执行相应指令的作用。因此，本文对 10kV 配电线路保护测控装置应用设计开放探究具有重要意义。一、10kV 配电线路应用保护测控装置必要性我国配电网在进展过程中，通常先进展输变电，其次再进展配电线路的自动化。近些年来，配电网的建设工程越来越多，多数工程建设将重点放在了建设配电网架构和实现配电网自动化方向，通过 DTU、FTU 等来实现配电线路三遥自动化，却无视了对配电线路的保护问题1。 通过创立配电线路继电保护系统，并完善落实配电线路继电保护措施，能够对线路保护动作选择性起到明显提升作用， 缩短故障隔离区域和非故障区域停电时间，对故障停电范围加以把握，进而不断提升配电线路运行牢靠性。二、10kV 配电线路保护测控装置的应用设计一配电测控保护架构设计通过配电测控保护装置能够在实现三遥自动化把握的根底上，开放软件和硬件设计方面的继电保护设计，将性能强劲的软件平台和硬件平台作为核心，将多路沟通模拟信号、采集多路状态量和把握多路输出的作用充分发挥出来2。通过保护配电线路、保护变压器、保护发电机和电容器等继电保护手段，在多个供电场景中得已娴熟运用。配电测控保护装置的主要安装位置为：配电线路馈电回路的分支处、联络处和支线处的安装位置3。对 10kV 配电线路予以测控和保护。配电测控保护装置、电力系统通信系统、主站系统，三者共同搭建成了配电线路自动化系统。该系统的根本架构和配电测控保护装置的应用场景如以以下图一所示：图一：配电测控保护装置应用场景二保护测控装置总体设计在设计配电测控保护装置时，处理器为 32 位双核，操作系统能够实时对多个任务进展处理，同时配以超大容量缓存和 FLASH 存储。在设计沟通采样、把握出口、AD 转换等环节中，利用可编程规律器件，实现全方位设计的高效性、牢靠性。在通信交融方面能够通过以太网或者串口进展通信，同时支持多种通信规约， 线路保护功能及馈线自动化把握功能优势明显。如以以下图二所示为配电测控保护装 置的根本架构。图二：配电测控保护装置根本架构三硬件系统设计该系统以 32 位工业级双核 CPU 系统平台搭建主处理器板，能够计算系统核心算法和测控保护功能，借助于 CPLD 实现高效率规律运算，利用存储空间较大的 RAM 和 FLASH，采集硬件系统开入量、开出量和模拟量等信息，并对所采集的信息进展计算分析，通过保护规律，对系统的开出量进展把握。另外，系统所具备的通信数据处理力气，能够解析不同种通信规约。为了便于对设备进展调试及维护，在设计时承受了人性化较强的人机交互接口设计。在设计设备供电系统和通信接口时，主要利用电源通信板；通过兼容设计和防反接设计对电源输入接口进展设计，能够对配电线路中 24V 和 48V 两种直流供电电压加以满足。利用电源板将外部工作电压向各个板卡的工作电压所转变。为便于通信接口使用，在电源通信板上设计了两个以太网口，RS232 和RS485 两路串口。在系统主控板中网络和串口的通信信息交互过程中，欧式插座发挥着关键作用。实现配电测控保护装置的人机交互主要借助于液晶显示板，同时在液晶显示板上还能够显示装置的运行状况、保护动作、规约通信数据以及三遥数据等，读取配电测控保护装置的按键值。通过欧式插座和主处理器板的 CPLD 装置进展规律编译能够实现读取按键值和写入 LED 指示灯数据。遥测板对 PT 单元和 CT 单元所传递过来的模拟信号进展采集，利用稳压电路和滤波电路对信号进展处理，从而供 ADC 进展采集。数据经过 ADC 采集后，与主处理器板的 CPU 实现信息交互。在 CPU 对 ADC 数据进展读取之后，能够对数据进展 FFT 运算和滤波运算，将模拟量采集的功能发挥出来。通过遥信遥控板和操作回路板能够对一次开关分合状态、隔离刀闸的位置等 信息进展采集，并以主回路数据处理为依据，输出系统内的保护动作和告警信息。在操作回路板和开出量的协作下，能够将把握回路的断线检测功能、开关防跳功 能、分合闸位置等功能发挥出来。四软件系统设计在设计软件系统时，保护测控装置基于 FreeRTOS 操作系统，能够实现多任务同时操作，能够实现 CPU 资源更高效的利用。通过任务调整机制对系统的牢靠性和实时性得已保证。在此次软件系统设计中，设计任务主要包括：人机交互界面、通信系统、数据处理、监听设计。通过人机交互界面能够实现高效率人机交互，在液晶显示板上能够显示出电 气设备运行数值，比方：电流、电压、功率的因数。通信设计则能够解析网络、 串行通信等通信规约。数据处理则能够存储程序运行过程中，由规律保护所产生 的电气参数。监听任务指的是监控上述任务运行状态。以以下图所示为主程序流程图。图三：主程序流程图考虑到应用场景的需求，为了确保该装置保护动作的牢靠性和实时性在。不能在执行任务时执行开入量状态和保护规律，此时需要利用到 FreeRTOS 系统中的定时器功能。在采样定时器中能够通过定时器中段方式对 16 路沟通模拟量同时采集，每隔 156.25s 产生一次中段。在对现场电压和电流信号通过转换并抗干扰处理后将其接入到高精度的 16 位 AD 转换器中。将采集的数据存在缓存数组中，利用全波傅里叶算法将电气量基波和谐波进展解析，目前，以基波值为保护值，以基波和谐波的累加值为测量值，从而确保保护动作的时效性。在采集开关状态量时利用 1ms 定时器，本文的保护测控装置能够实现每 1ms 对 40 路遥信开关量进展中断采集。在系统的 10ms 定时器中，对电压和电流的保护值和测量值进展计算，依据所计算的电压值和电流值对功率进展计算，从而对保护规律进展运算处理，在保护动作过程中能够产生事项和出口把握。另外，本装置中存在故障录波功能，能够在发生故障时录波沟通信号。五装置保护功能保护测控装置能够对电力系统进展过流保护、重合闸功能保护、小电流接地保护、过载保护以及零序保护，并且能够实现电压型馈线自动化和智能分布区域自动化。三、10kV 保护测控通信装置通信中断故障分析及处理一故障概况某 110kV 变电站在 2023 年 3 月到 2023 年 7 月期间，10kV 配电线路母线价格均消灭了不少于 5 次的通信中断故障，并且通信信号中断故障能够通过对保护测控装置进展重启而消退，装置中并没有特别信号表达。经过现场勘查，该 10kV 配电线路的保护测控装置为国电南自 PSL641；交换器型号为华为 S5500，上次更换时间为 2023 年 8 月。二故障分析1、初步分析经过初步分析，本次通信中断故障的保护测控装置为 10kV 配电线路 I 段间隔装置，并且 10kV 配电线路 II 段间隔装置为同一批设备，并没有消灭类似故障， 初步将故障缘由确定为交换机消灭故障。分析所应用的华为 S5500 型号交换机刚刚使用半年多，交换器故障可能性较低，且在 2023 年 6 月尝试将交换机更换为宝讯科技的 BX-5024 型号交换机，照旧没有消退通信故障问题。再次对该系统网络构架、装置状态等因素进展分析，分析可能是网络架构不合理导致的，10kV 配电线路 I 段间隔装置的通信信号没能够实时传递给后台机或者远动机。2、交换机丢包分析2.1 强电磁干扰经过现场查验觉察，10kV 配电线路 I 段间隔装置和 II 段间隔装置的交换机摆放位置为 10kV 高压室的开关柜里面。在电气设备运行过程中，会对交换机产生较强的电磁干扰。尤其是断路器进展分合时电压电流变化、电气设备故障所产生的短时强电流和电气设备自身的电磁场，会影响交换机进展高效率数据发送， 进而致使文中消灭报错字段，导致丢包现象的发生。2.2 网络堵塞间隔交换机和后台交换机在运行过程中，需要对站内全部数据进展传播，一旦很多装置同时发送数据，数据量过大将致使网络堵塞的产生。在 TCP 协议下， 传输数据时实施队列治理，传输过程中数据应当一次排队等待发送，代发送数据存在交换机的内存中，一旦缓存内存用完，将不能承受需要传输的数据，进而导致数据丢包。三故障处理对策首先，对该 110kV 变电站内交换机配置进展检查，10kV 配电线路 I 段间隔交换机并没有配置联口自动协商，随机对交换机配置进展更改，确保站内交换机配置全都性。其次，10kV 配电线路 I 段间隔交换机与主把握室交换机是用光缆直接连接的，再通过网线加工主把握室交换机和远动后台交换机进展连接，随即进展改装，实现了 10kV 配电线路保护测控装置数据通过交换机直接向后台机和远动机发送，很好的避开了交换机消灭网络堵塞现象，也对网络延时问题进展了优化。完毕语：综上所述，本文论述了 10kV 配电线路保护测控装置的应用设计， 保护测控装置具备传统配电自动化设备和继电保护装置的优势的同时，还能够对配电线路实现自动化保护和故障自愈，确定程度上表达了其功能强大和技术的成熟性，能够明显提升配电网供电牢靠性。参考文献：1 闫拂晓,刘冰寒. 10 kV 配电线路保护测控装置的应用设计J. 通信电源技术,2023,38(2):241-242,245.2 张奕昭. 10kV 保护测控装置通信中断故障分析及处理J. 机电信息,2023(8):63-64.3 郭亮,安义,邓才波,等. 10kV 配电线路保护配置方法争论J. 江西电力,2023,42(10):14-19.