一种基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法技术

一种基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，属检测领域。其通过安装在A、B、C三相线路上的线路状态波形检测器，实时监测线路的电流和对地电场，就地检测短路故障，并在线路电流或电压异常变化时触发录波，通过安装在杆塔上的太阳能供电监测终端，将短路故障遥信信号和录波波形以遥信信号的形式上传给系统主站，系统主站软件根据遥信信号进行短路故障定位，并根据录波波形对配电网架空线路进行接地故障检测定位；特别适合中小城市配电网自动化建设模式或大型城市配电网自动化改造补充项目。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检测领域，尤其涉及一种用于配电网线路运行状态的监测方法及装置。
技术介绍
电力系统中电源来自发电厂，并通过高压或超高压输电网络传送到负荷侧，然后由电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户，这种在电力网中主要起分配电能作用的网络就称为配电网络，简称配电网。在电力系统中，配电网是影响用户供电可靠性的短板。配电网的投资相对不足，自动化水平低，是一个十分薄弱的环节，世界各国都有这个问题，在中国这一问题更为突出。根据2009年的统计数据，扣除缺电因素，目前中国用户的停电时间95％以上都是由配电网引起的。配电网常见的故障主要有短路故障和接地故障。短路故障包括三相短路和两相短路，接地故障常见类型是单相接地故障。对于短路故障的检测技术上已经很成熟，而对于单相接地故障的检测，特别是对于小电流接地配电网的单相接地故障，目前还缺乏有效的方法，被公认为世界性难题。中国和一些国家的配电网多为小电流接地配电网，绝大多数故障都是单相接地故障。小电流接地配电网主要优点在于：单相接地故障时未形成短路回路，系统中只产生很小的接地电流，三相线电压依然对称，并不影响系统的正常工作。中国电力规程规定，发生单相接地故障时，小电流接地配电网可带故障继续运行1～2小时。这样能够提高供电的可靠性，得到了广泛的应用。但是发生单相接地故障后，必须尽快找到单相接地故障点，排除故障。否则接地故障产生的过电压，可以导致电缆爆炸、电压互感器PT烧毁、母线烧毁等电力系统事故。同时接地线路如果当作正常线路长期运行，会给当地居民、家畜安全带来极大的隐患。2010年，广西河池市发生配电架空线路单相高阻接地长期运行，导致人身触电死亡事故。此类恶性事故案例时有发生，极大地威胁了电网安全生产。随着配电网线路及其设备老化程度的不断加深，生产及运行维护人员的管理压力不断加大，疲于应付线路设备故障查找及处理。配电网故障的诊断离不开数据采集的信息完备性，在人口密度低、城市化程度不高的郊区及农村，甚至部分城区都难以实现配网自动化。对于实现更为理想的故障诊断技术而言，研究信息完备、分析功能强的故障诊断技术，成为许多业内学者和技术开发人员的目标。目前，基于简单阀值法、特征量统计的传统故障指示器在技术上和可靠性上已无法满足现实需求。国内大多数配电网采用的是中性点不直接接地系统，这类系统发生单相接地故障时，因故障电流较小，故障特征复杂，因而故障点的查找非常困难。在目前是实际工作中，迫切需要提供与配电网络运行状态监测、故障隐患预警、故障识别及定位等相关的监测与故障诊断分析技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，其通过安装在A、B、C三相线路上的线路状态波形检测器，实时监测线路的电流和对地电场，就地检测短路故障，并在线路电流或电压异常变化时触发录波，通过安装在杆塔上的太阳能供电监测终端，将短路故障遥信信号和录波波形以遥信信号的形式上传给系统主站，系统主站软件根据遥信信号进行短路故障定位，并根据录波波形对配电网架空线路进行接地故障检测定位；特别适合中小城市配电网自动化建设模式或大型城市配电网自动化改造补充项目。本专利技术的技术方案是：提供一种基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，包括安装在配电网架空线路各个监测点上的监测设备和设置在监控主站中的主站软件，其特征是：在配电网架空线路杆塔的A、B、C三相线路上，分别对应设置线路状态波形检测器；在配电网架空线路的杆塔上设置太阳能供电监测终端；每个线路状态波形检测器与一个太阳能供电监测终端成对地设置成一组；所述的线路状态波形检测器与对应的太阳能供电监测终端之间设置短距离无线通信网络；每个太阳能供电监测终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接；所述的配电网故障监测方法，通过安装在A、B、C三相线路上的线路状态波形检测器，实时监测架空线路的电流和对地电场，就地检测短路故障，并在线路电流或电压异常变化时触发“录波”，通过安装在杆塔上的太阳能供电监测终端，将短路故障遥信信号和录波波形以遥信信号的形式上传给系统主站，系统主站软件根据遥信信号进行短路故障定位，并根据录波波形对配电网架空线路进行接地故障检测定位，指导运维检修工作，提高电网的可靠性。具体的，所述的线路状态波形检测器包括采集单元，采集单元依托小电流自取电技术和无线通信技术，实施上报线路检测数据；采集单元同时具备故障定位，故障隔离后自动重构，故障处理自动恢复功能和故障处理功能自动投退功能。进一步的，所述的采集单元将线路电流、对地电场、故障状态、是否带电、线缆温度、取电功率、电池电压等信息通过无线发送模块，与太阳能供电监测终端中的汇集单元进行周期性的同步授时。具体的，当有单相线路故障时，触发故障所在相的采集单元录波、采集故障时标和实时采样数据，同步触发其他两相的采集单元采集故障时标和实时采样数据；录波数据按照规定的通信格式通过无线传输至太阳能供电监测终端，太阳能供电监测终端中的汇集单元接收数据帧后，在此前已采样带时标的数据中提取故障时刻非故障电流采样数据，及时复现故障时刻电流波形，更精准判断线路故障；在同步触发录波过程中，采集单元处于无线接收状态。使用规定的应答机制，确保采集单元与汇集单元链接正常。具体的，所述的太阳能供电监测终端包括汇集单元，汇集单元借助短距离无线和远程无线混合组网技术，使得太阳能供电监测终端具有通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能；太阳能供电监测终端具备无线通信能力，可通过远程控制来修改设备参数、整定值；通过采用太阳能和免维护蓄电池主备供电的高可靠电源系统，保证系统稳定可靠，主站工作人员可对线路工况信息和故障信息实时监测。进一步的，所述的汇集单元利用短距离无线网络技术接收采集单元发送来的线路故障信息、负荷电流数据，支持星形拓扑网络结构；借助基于2.5G/3G无线网络的电流VPN专网与设置在监控主站中的主站软件建立通信联系，将线路运行数据信息上传至主站，实现对配电网络的故障信息和运行工况的监测；汇集单元具备通道监测、通道切换和故障报警功能，支持系统诊断和自愈；支持通信中断恢复后数据续传，防止数据丢失。具体的，所述位于监控主站中的主站软件，依托大数据综合处理系统，将高精度、高采样率的电流录波数据和负荷电流检测数据，进行软件处理和分析，得到转供、线路拓扑调整的谐波电流监测曲线，进而分析故障发生、演变的过程，进行故障溯源馈，准确识别短路、接地故障，精确定位故障区段；并将处理好的故障信息和定位故障区段通过GPRS通信方式，下发给巡线工作人员，指导故障巡线、运维检修工作，以提高供电可靠性。本技术方案所述的配电网故障监测方法，借助基于大数据的配电线路波形综合监测主站和分析技术，对包括线路故障、线损、电能质量等线路状态进行分析，为优化配电网结果提高全面可靠的数据支撑。更进一步的，所述的配电网故障监测方法采用如下短路故障判据条件：对于某个线路状态波形检测器而言：1)线路状态波形检测器前面的线路有电；2)线路状态波形检测器所在线路中出现突变电It≥200A，It为突变量电流启动；3)线路状态波形检测器所在相的线路中大电流持续时间0.02s≤△T≤3s，△T为电流突变时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，包括安装在配电网架空线路各个监测点上的监测设备和设置在监控主站中的主站软件，其特征是：在配电网架空线路杆塔的A、B、C三相线路上，分别对应设置线路状态波形检测器；在配电网架空线路的杆塔上设置太阳能供电监测终端；每个线路状态波形检测器与一个太阳能供电监测终端成对地设置成一组；所述的线路状态波形检测器与对应的太阳能供电监测终端之间设置短距离无线通信网络；每个太阳能供电监测终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接；所述的配电网故障监测方法，通过安装在A、B、C三相线路上的线路状态波形检测器，实时监测架空线路的电流和对地电场，就地检测短路故障，并在线路电流或电压异常变化时触发“录波”，通过安装在杆塔上的太阳能供电监测终端，将短路故障遥信信号和录波波形以遥信信号的形式上传给系统主站，系统主站软件根据遥信信号进行短路故障定位，并根据录波波形对配电网架空线路进行接地故障检测定位，指导运维检修工作，提高电网的可靠性。

【技术特征摘要】
1.一种基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，包括安装在配电网架空线路各个监测点上的监测设备和设置在监控主站中的主站软件，其特征是：在配电网架空线路杆塔的A、B、C三相线路上，分别对应设置线路状态波形检测器；在配电网架空线路的杆塔上设置太阳能供电监测终端；每个线路状态波形检测器与一个太阳能供电监测终端成对地设置成一组；所述的线路状态波形检测器与对应的太阳能供电监测终端之间设置短距离无线通信网络；每个太阳能供电监测终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接；所述的配电网故障监测方法，通过安装在A、B、C三相线路上的线路状态波形检测器，实时监测架空线路的电流和对地电场，就地检测短路故障，并在线路电流或电压异常变化时触发“录波”，通过安装在杆塔上的太阳能供电监测终端，将短路故障遥信信号和录波波形以遥信信号的形式上传给系统主站，系统主站软件根据遥信信号进行短路故障定位，并根据录波波形对配电网架空线路进行接地故障检测定位，指导运维检修工作，提高电网的可靠性。2.按照权利要求1所述的基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，其特征是所述的线路状态波形检测器包括采集单元，采集单元依托小电流自取电技术和无线通信技术，实施上报线路检测数据；采集单元同时具备故障定位，故障隔离后自动重构，故障处理自动恢复功能和故障处理功能自动投退功能。3.按照权利要求2所述的基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，其特征是所述的采集单元将线路电流、对地电场、故障状态、是否带电、线缆温度、取电功率、电池电压等信息通过无线发送模块，与太阳能供电监测终端中的汇集单元进行周期性的同步授时。4.按照权利要求1所述的基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，其特征是当有单相线路故障时，触发故障所在相的采集单元录波、采集故障时标和实时采样数据，同步触发其他两相的采集单元采集故障时标和实时采样数据；录波数据按照规定的通信格式通过无线传输至太阳能供电监测终端，太阳能供电监测终端中的汇集单元接收数据帧后，在此前已采样带时标的数据中提取故障时刻非故障电流采样数据，及时复现故障时刻电流波形，更精准判断线路故障；在同步触发录波过程中，采集单元处于无线接收状态。使用规定的应答机制，确保采集单元与汇集单元链接正常。5.按照权利要求1所述的基于配电线路动态信息的配电网故障监测方法，其特征是所述的太阳能供电监测终端包括汇集单元，汇集单元借助短距离无线和远程无线混合组网技术，使得太阳能供电监测终端具有通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能；太阳能供电监测终端具备无线通信能力，可通过远程控制来修改设备参数、整定值；通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛俊，吴昊，李昕，韩浩江，莫颖涛，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31