摘要：配电网针对的对象数量非常大，且均为空间信息研究范畴，故而传统数据库技术无法满足配电自动化要求。于是各类新技术、新设备在电力系统中得到了大力应用，而地理信息系统（GIS）在电力系统低压配电用户中的应用为电力企业供给了基于地理信息的管理与维护平台，能够更好的为电力企业发展服务。因此文章就基于地理信息系统的低压配电用户安全预警系统展开分析。
关键词：地理信息系统；低压配电用户；安全预警系统
电力地理信息系统（GIS）作为电力企业生产服务与管理的综合型平台，属于协同工作环境创设的关键性工具，实现了对企业资源的有效融合与对资源与客户关系的管理，将电力企业管理工作的开展推向更高层次，保证了高效电力运行控制系统的形成。将地理信息系统（GIS）引进配电自动化中为电力企业发展搭建了良好平台，可更好的进行空间地理信息维护与管理，在推动电力企业良性发展中功不可没，故而进一步认识与了解动态地理信息系统在配电自动化中的应用很有必要。
1 地理信息系统和低压配电网概述
1.1地理信息系统概述
地理信息系统是通过计算机图形技术和数据库技术来获取、输入、编辑、查询、分析、决策和显示空间图形及其属性数据的计算机系统。地理信息系统的将地理信息及其它系统数据动态化和可视化，可以更加方便快捷的进行数据信息的显示及分析处理。地理信息系统采用Ｃ／Ｓ（客户机／服务器）结构的系统构架，通过空间数据库ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ存储各类相关信息数据，可以对空间数据进行浏览、编辑、查询、输出、建模和分析，该系统中地理信息系统功能逻辑关系图如图１所示。在低压配电用户的应用中，地理信息系统的主要功能有以下几点：（1）数据采集功能。系统将采集到的各类电气数据、地理数据及其他相关空间数据的属性参数录入至数据库。（2）数据修改功能。由于在采集数据时可能会由于操作错误和空间信息变动导致采集的数据出现偏差，需要对数据进行修改。在低压配电用户的地理信息系统中设置图形编辑功能，可以直接在界面上对各类电气数据、地理数据及其他相关空间数据进行修改编辑。（3）数据分析功能，对相关数据进行分析统计的功能，并将分析结果直观的显示出来。
1.2低压配电网
低压配电网具有辐射状线路、配电线路多、供电半径小、配电设备复杂、相关数据量大等特点。根据以上特点，本文拟在地理信息系统的基础上构建低压配电网模块。从配电变压器开始，完成低压配电网的建模、设备与低压线路的数据初始化，最终形成完整的低压配电网模型。因此，在地里信息系统的基础上设计的低压配电网系统一般具有以下功能：（1）可以及时采集用户侧的信息及相应的变化情况；（2）可以根据低压配电网台区拓扑图，对低压配电设备及线路的性能和运行情况进行管理、查询；（3）可以报表或文本的形式输出各类信息。
2 系统设计方法
2.1整体方案原则
本文的主要目的是研发一套基于地理信息系统的低压配网用户电气量监测及控制装置，将多点采集的终端数据集中汇总后通过４Ｇ网络传输至监控中心，同时可由监控中心下发控制指令，调节开关状态。该系统目标为实现电气量、开关量及温度数据的可视化、智能化采集和远动控制，并最终可以解决以下问题：（1）解决低压表区开关状态无法远程监测和控制的问题；（2）解决低压表区电力参数无法监测的问题；（3）解决低压表区关键点温度无法监测问题；（4）解决实现表区用户是否失电无法监测的问题；（5）通过温度监测，研究基于温度值或温升速度自动跳闸，防止表区发生火灾或超温引起的事故。
2.2保护控制器设计
本文针对低压配电用户表区研发的低压配电用户保护控制器，能够实现一台装置多回路电气量数据收集及遥控指令输出，实现故障及火灾预警，在重过载时能够按照预先设定的负荷控制策略进行人工或自动负荷控制，即使消除火灾隐患。基于地理信息系统的特点，采集到的各类信息参数可以可视化的展现在系统中，并可以直接在系统中对智能断路器进行控制。
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2.2.1测温数据采集功能
本文设计的保护控制器对表区和台区总开关进出线及中性线进行温度监测，均设置７点测温；对户表出线侧火线进行温度监测，具体点数与电表数相同。在低压设备监测位置安装热敏电阻传感器进行温度测量。
2.2.2保护功能
本文设计的保护控制器对表区实现超温、过流、过压自动跳闸，超温报警需研究多种模式，包括绝对温度报警、温升变化率报警、相间对比温差报警，预留设置功能，具体报警值可根据用户需求设置。保护控制器采用１６位数字信号控制器ＤＳＰＩＣ３０Ｆ６０１１Ａ作为核心控制，可以实现多通道电参数高速准确检测和实时多重保护控制等功能。
2.2.3电气量采集功能
本文设计的保护控制器实现表区总进线电流、电压、谐波采集功能，同时采集表区电表出线侧电流，带电状态信息。
2.2.4远传功能
低压用户保障控制器需具备ＲＳ４８５、ＷＩＦＩ、４Ｇ、载波通讯功能。表区数据及开关状态通过宽带载波或４Ｇ信号远传至台区，再经４Ｇ信号传送至控制中心，同时控制中心可通过４Ｇ信号下发控制指令，远程控制开关分合闸。
2.2.5备用电源功能
低压用户保障控制器整体装置需提供后备操作电源，当台区断电后，可至少保障操作断路器动作分合１次及２４小时待机要求。
2.2.6录波功能
低压用户保障控制器具备录波功能，可以实现电流、电压波形记录，并将波形存储在系统中，方便后续调用。系统的采样间隔为0.1ｍｓ，即在一个工频周期内有200个采样点。系统检测带宽为１ＭＨｚ，可以有效的检测到各类谐波信号。
2.2.7就地存储功能
低压用户保障控制器具备就地存储功能，可保存波形数据。一般正常的电流、电压波形会存储48小时，故障电流、电压波形会一直存储在系统中，便于后续的故障分析。
2.2.8地理位置信息
采集传感器监测点与断路器的位置信息，并发送至基于地理信息系统的低压配电用户安全预警系统中。便于后续在系统中查找故障点位置及进行及时故障处理。
2.3系统设计
本文设计的低压配电用户安全预警系统总体架构如图４所示，系统通过对表区进线负荷、温度监测，采集各类运行数据，进行综合分析评估，预防火灾等各类事故的发生，保障用户用电安全。在系统中，复合型传感器将表区出线温度、带电状态、电流信息传入低压保护控制器；无源无线测温传感器通过无线将表区总开关温度、电流数据传入低压保护控制器；断路器通过ＲＳ－４８５通讯接口将低压用户信息接入低压用户故障控制器；低压用户保障控制器集成４Ｇ／载波／ＷＩＦＩ模块，通过载波将低压用户信息传输到台区并通过台区的低压保护控制器将数据发送至系统后台，进行统一的数据显示，统计和分析。该系统基于地理背景基础上的台区监视，在地理背景信息上实时监视全部台区的运行状态，通过颜色区分正常与报警站点，并以画面、音响等多种报警手段，向管理人员提供站端设备的运行状态异常信息的实时告警，并通知疑似故障点位置。此外，系统通过采集问数据，同时分析低压用户表区负荷情况，判断低压配电用户是否具有火灾隐患并提前发出预警。
总之，本文基于地理信息系统研制了一套低压配电用户安全预警系统，该系统可以对各低压配电用户电气量、开关量及温度数据进行实时采集，并将用户的地理位置和对应数据显示在系统中。通过对数据进行分析，判断各低压配电用户是否具有火灾隐患，并及时发出报警。
参考文献：
[1]周健，吴琳，梅进，顾建全，柳江涛.配电自动化中的动态地理信息系统研究[J].通信电源技术，2020，37（02）
[2]吴智红，翟华，姚强.低压配电系统智能监控系统搭建[J].天津科技，2019，46（S1）
论文作者:王宇1,王雪姣2
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：低压论文; 数据论文; 用户论文; 地理信息系统论文; 控制器论文; 系统论文; 功能论文; 《基层建设》2020年第1期论文;