摘 要:  介绍了输电线路杆塔突发电流在线监测系统，它是用于检测、记录输电线路杆塔工频接地故障的专用智能型系统。该系统能24小时全天候记录保存杆塔在发生工频接地短路时的接地电流值，并通过GPRS传输平台将实时数据发送至远程业务监管中心。
    关键词: 电流监测；  射频网络；  通用分组无线业务

    随着电力工业的迅速发展，输电线路覆盖面不断扩大，因雷击、大雾、污秽而引起的输电线路跳闸事故日益增多。在电力输送线路中最常见的故障主要有电磁瓶击穿产生的对地短路、线与线之间的搭线短路和人为短路等情况的短路故障。而一旦某处发生短路会使整条线路跳闸，造成大面积停电，而排除故障就需在整条线路上寻找故障点，所以，能否迅速发现故障点是排除故障恢复供电的关键。目前发现故障点的方法主要有两种，一种是人工寻找，另一种用机械式短路故障指示器悬挂在各处的电力线上，可以在地面逐杆检查，但是检查时间也很长，都不能及时发现故障点。
1 系统总体结构
    输电线路杆塔突发电流在线监测系统主要由突发电流监测网络、远程数据发送终端、手持机和远程业务监管中心组成。结构如图1所示。

2 远端电流采集及传输
    电流监测器是专用于110kV及以上电压等级交流输电线路的杆塔短路突发电流监测装置。电流监测器置于架设输电线路的杆塔上，当输电线路正常运行时，杆塔上没有任何电流，电流监测器中的传感器输出信号为零或接近零。电流监测器结构如图2所示。

    一旦发生故障，突发电流会经杆塔流向大地，电流监测器中的传感器会检测到流过杆塔的突发电流，射频网络将以无线接力通讯方式自动在各杆塔故障电流监测器之间将此故障电流信息送至远程监管终端。基于无线射频的数据传输原理如图3所示。

    无线射频数据传输模块是采用高效FEC前向纠错技术结合高性能的无线射频IC及高速微处理器而开发出的一款无线通信模块。最大发射功率23dBm（200mW）。ISM频段工作频率，载频频率429MHz～438MHz。基于FSK的调制方式，采用高效通信协议，在信道误码率为10^-2时，可得到实际误码率10^-5～10^-6。具有低功耗及休眠功能，接收电流<32mA，发射电流<300mA，休眠时电流<30μA。该无线通信模块具有很强的抗干扰能力, 全透明传输、体积小、功耗低、传输距离远。射频传输网络工作原理如图4所示。

3 远程数据传输终端
    远程数据传输终端主要由电源管理单元、数据采集单元、数据控制传输单元组成。其硬件系统结构如图5所示。

    远程数据传输终端采用嵌入式网络模块，可以控制采集模块采集数据、处理远程监控中心请求指令和采集模块上传的数据，通过GPRS/CDMA无线网络将数据上传给远程监控中心。电源控制模块是整个系统的动力供给，分为220V交流市电和直流12V、24V供电。正常运行时由市电为其供电，但遇到市电电压波动或停电情况，备用电源开始启动，其切换过程由电源模块自动完成，无需人工干预，为系统正常工作提供能源保证。其工作状态图如图6所示。

4 数据存储及传输方案
    对采集的数据和远程数据传输终端产生的与告警相关的数据，系统提供远程数据传输终端本地存储和监管中心数据库存储两种方式。数据存储方案如图7。

    由图7可知，采集到工作参数首先存储在本地存储器中，当监管中心向数据传输终端发送数据读取指令时，当前数据和历史数据通过GPRS网络上报给数据传输终端写入远端数据库，如果采集的数据异常，则数据传输终端自动向远程监管中心发送告警信号，此告警信号存储在历史告警信息中，同时利用数据网络SMS功能将故障信息发送至存储在嵌入式模块中的SIM卡号码，可及时通知相关人员，便于异常状态及时处理。传输原理如图8所示。

    采用GPRS数据传输和射频信号组网相结合的方案，对多点分布式小数据量数据通信具有组网方便、灵活、建设和运维费用低等优点，非常适合对输电线路杆塔进行远程数字监测。
5 监管中心系统
    监管中心的主要功能是收集、存储数据和对运行参数的管理。监测中心设备由网络接入设备、管理监控终端、数据库存储设备等组成，如图9所示。监管中心通过GPRS和INTERNET网络接受来自数据传输终端的数据，依据数据的类型先将接收到的数据以文件方式分类保存，然后将数据文件转换为相应的标准数据库文件并保存到数据库中，实现监测中心对远端数据的接收和存储。

    监管中心数据的传输对象主要是远程数据传输终端，传送的数据有如下几种：①远程数据传输终端基本信息和参数，被监测的杆塔基本信息；②远程数据传输终端查询数据（如授权密码等）；③监测中心控制指令；④远程数据传输终端运行程序文件（如程序升级文件）。
    电力系统的运行状况和国计民生息息相关，该系统提供智能检测装置，可记录瞬间的线路故障电流及时间，引导工作人员迅速找到工频接地故障点，能很好解决电力系统线路故障点寻找问题，射频传输网络在保证长距离有效通信的前提下，同时兼顾了实施成本问题，为提高工作效率、减轻工作人员劳动强度等提供了一种强有力的手段。
参考文献
[1]  YD/T 1093—2000 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）隧道协议技术规范.
[2]  RFC 1180 TCP/IP tutorial.
[3]  电网安全运行准则与争议处理规定应用手册.
[4] GB4208-93. 电器产品外壳防护试验标准.
[5] DL/T992-2006冲击电压测量实施细则.