一种直接获取故障行波的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直接获取故障行波的方法及系统，在高压铁塔下部，将监测终端分布安装于杆塔上，实现与高压部分无接触；监测终端采用定向电磁场传感器识别高压输电线路的故障信号；故障信号经定向传感器识别之后，按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速A/D转换器进行信号处理；经A/D转换器高速采样后的波形数据，采用2G/3G/4G移动通信网络，上传到主站系统的服务器，实现对三相行波信号矢量的获取。本发明专利技术的监控终端与高压无接触，方便系统的安装维护；直接获取三相信号矢量，减少二次信号影响，测距更准确。

A method and system for direct acquisition of fault traveling wave

The invention discloses a method and system for directly obtaining the fault traveling wave. In the lower part of the high pressure tower, the monitoring terminal is installed on the tower to realize no contact with the high voltage part; the monitoring terminal uses a directional electromagnetic field sensor to identify the fault signal of the high voltage transmission line; after that the obstacle signal is identified by a directional sensor, The electromagnetic field is separated according to the voltage and current mode, and the signal is compatible with the power frequency signal. Then the signal processing is carried out through a high-speed A/D converter; the waveform data after the high-speed sampling of the A/D converter is used to upload the 2G/3G/4G mobile communication network to the server of the main station system to achieve the acquisition of the vector of the three-phase traveling wave signal. The monitoring terminal of the invention has no contact with the high voltage, facilitates the installation and maintenance of the system, directly obtains the three-phase signal vector, reduces the influence of two signals, and the distance measurement is more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种直接获取故障行波的方法及系统
本专利技术涉及输电线路故障测距
，特别是涉及一种直接获取故障行波的方法及系统。
技术介绍
目前，高压输电线路的故障行波的获取一般有两种方法，一种靠安装在变电站或换流站内的电压、电流互感器间接获得，称之为站端方式；另一种将互感器直接卡到高压线上获得，称之为分布式。站端设备依靠互感器获得电压或电流故障行波，对长距离输电线路或阻抗接地测距精度低或无法扑捉到有效行波信号，造成巨大的人力物力损失，对智能化变电站、T接线路等特殊系统也无效。传统分布式测距系统安装于高压输电线路，为设备的安装和维护带来诸多不便，且由于高压线路的特殊性，给系统运行带来诸多的不稳定因素。综上所述，现有技术中对于高压输电线路的故障行波在获取精度上还存在一定的不足，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种直接获取故障行波的方法，其具有方法简单、可靠、安装维护方便效果。一种直接获取故障行波的方法，包括以下步骤：在高压铁塔下部，将监测终端分布安装于杆塔上，实现与高压部分无接触；监测终端采用定向电磁场传感器识别高压输电线路的故障信号；故障信号经定向电磁场传感器识别之后，按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速A/D转换器进行信号处理；高速A/D转换器选用GPS/北斗双系统时标，接收信号经A/D转换器转换成带有GPS时标的故障记录信息，满足故障启动算法的高动态启动范围；经A/D转换器高速采样后的波形数据，采用移动通信网络上传到主站系统的服务器，实现对三相行波信号矢量的获取。进一步的，所述监测终端在安装时，采用分布式方式每隔30～60km沿线安装在距地面3～5米的杆塔位置。进一步的，所述主站系统的服务器采用双云服务器，数据双备份，稳定可靠，故障上报时间优于30秒。进一步的，所述监测终端由定向电磁场传感器、电压/电流分离装置、高速同步A/D转换器、GPS+BD时间同步系统、太阳能及电池管理系统、无线数据通信装置以及在线分析系统构成；故障信号经定向传感器识别之后，利用电压/电流分离装置按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速同步A/D转换器进行信号处理，接收信号经高速同步A/D转换器转换成带有GPS时标的故障记录信息传输至GPS+BD时间同步系统，GPS+BD时间同步系统将信息进一步的通过无线数据通信装置传输至在线分析系统。进一步的，所述监测终端利用太阳能及电池管理系统进行供电。进一步的，所述监测终端按间隔时间定时发送检测的信息和设备运行状态，设备运行状态包括现场温度、GPS信号强度、通信信号强度、太阳能电池电压和电池电压，所述监测终端还能提供检测的稳态不平衡电压数值，以及分析的基本谐波分量。进一步的，所述在线分析系统存储有信号类型，用于根据接收的信号直接分离出输电线不同的故障类型。进一步的，所述在线分析系统收集各监测终端故障数据，通过对安装拓扑结构的分析并利用分布式测距算法对故障数据进行分析和处理，最终得到故障区段和故障距离。进一步的，所述监测终端将故障结果发送至设定手机，或通过WEB、客户端或手机查看故障测距结果。一种直接获取故障行波的系统，包括：多个监测终端，在高压铁塔下部，分布安装于杆塔上，实现与高压部分无接触；监测终端由定向电磁场传感器、电压/电流分离装置、高速同步A/D转换器、GPS+BD时间同步系统、太阳能及电池管理系统、数据通信以及在线分析系统构成；每个监测终端采用定向电磁场传感器识别高压输电线路的故障信号，故障信号经定向电磁场传感器识别之后，按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速同步A/D转换器进行信号处理；高速同步A/D转换器选用GPS/北斗双系统时标，接收信号经高速同步A/D转换器转换成带有GPS时标的故障记录信息，满足故障启动算法的高动态启动范围，在线分析系统进行基本的信号分析确定故障类型；主站系统的服务器，接收移动通信网络上传的经A/D转换器高速采样后的波形数据，实现对三相行波信号矢量的获取。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的监控终端与高压无接触，方便系统的安装维护；直接获取三相信号矢量，减少二次信号影响，测距更准确。本专利技术利用非接触传感器，既与高压隔离，又提高了测量精度。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为电压传感器的极坐标方向；图2为监控终端的安装示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有高压输电线路的故障行波在获取精度上还存在一定的不足，本申请提出了一种直接获取故障行波的方法及系统。本申请的一种典型的实施方式中，本专利技术弥补了现有技术的不足，摒弃了输电线路获取行波信号需要使用电压、电流传感器或安装于高压输电线路的传统方式。监测终端沿输电线路的杆塔以一定距离分布安装，利用太阳能板为系统供电，如附图2所示，为本专利技术的现场安装示意图，该图示包括监测终端的安装位置和为装置提供电源的太阳能电池板。监测终端分布安装于杆塔上，每隔30～60km沿线安装在距地面3～5米的杆塔位置上，与高压部分无接触。高压系统输电线路一般都承载重要负荷、决定了输电线路的停电几率极小，给与高压有接触的设备的安装维护带来了难题，只能靠停电安装或带电作业来解决。需要说明的是，本专利技术中，按照一定距离将监测终端安装于高压铁塔下部，与高压输电线路完全无接触，施工人员不需要穿防护服，安装方式安全方便。另外，本专利技术中，通信系统使用移动2G/3G/4G通信，主站系统采用双云服务器，数据双备份，稳定可靠，故障上报时间优于30秒。终端采用-40℃～80℃宽温设计，满足线路多区域跨度的温度要求。可见，本专利技术与高压部分无接触，获取故障行波方式通过非接触方式，采用电磁场传感器，通过非接触方式直接获取三相行波信号矢量，与采用互感器等方式相比，减少了相移或畸变对行波测距的影响，提高行波测量精度。利用变化的电压和电流产生变化的电场和磁场，采用电磁场传感器就能获取到这一暂态行波，获取到的行波信号经过不同的处理通道进入AD通道，通过FPGA进行数据采集和运算。本专利技术的创新点在于监测终端的安装位置和非接触式行波监测。本专利技术与高压完全隔离，方便系统的安装维护；本专利技术与高压部分无接触，利用非接触传感器，既与高压隔离，又提高了测量精度。需要说明的是，本专利技术的监测终端由定向电磁场传感器、电压/电流分离、高速同步A/D转换、GPS+BD时间同步系统、太阳能及电池管理系统、数据通信以及在线分析系统构成。监测终端按一定距离分布安装于杆塔，各终端通过GPS+BDS系统达到同步数据采集，在输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接获取故障行波的方法，其特征是，包括以下步骤：在高压铁塔下部，将监测终端分布安装于杆塔上，实现与高压部分无接触；监测终端采用定向电磁场传感器识别高压输电线路的故障信号；故障信号经定向电磁场传感器识别之后，按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速A/D转换器进行信号处理；高速A/D转换器选用GPS/北斗双系统时标，接收信号经A/D转换器转换成带有GPS时标的故障记录信息，满足故障启动算法的高动态启动范围；经A/D转换器高速采样后的波形数据，采用移动通信网络上传到主站系统的服务器，实现对三相行波信号矢量的获取。

【技术特征摘要】
1.一种直接获取故障行波的方法，其特征是，包括以下步骤：在高压铁塔下部，将监测终端分布安装于杆塔上，实现与高压部分无接触；监测终端采用定向电磁场传感器识别高压输电线路的故障信号；故障信号经定向电磁场传感器识别之后，按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速A/D转换器进行信号处理；高速A/D转换器选用GPS/北斗双系统时标，接收信号经A/D转换器转换成带有GPS时标的故障记录信息，满足故障启动算法的高动态启动范围；经A/D转换器高速采样后的波形数据，采用移动通信网络上传到主站系统的服务器，实现对三相行波信号矢量的获取。2.如权利要求1所述的一种直接获取故障行波的方法，其特征是，所述监测终端在安装时，采用分布式方式每隔30～60km沿线安装在距地面3～5米的杆塔位置。3.如权利要求1所述的一种直接获取故障行波的方法，其特征是，所述主站系统的服务器采用双云服务器，数据双备份，稳定可靠，故障上报时间优于30秒。4.如权利要求1所述的一种直接获取故障行波的方法，其特征是，所述监测终端由定向电磁场传感器、电压/电流分离装置、高速同步A/D转换器、GPS+BD时间同步系统、太阳能及电池管理系统、无线数据通信装置以及在线分析系统构成；故障信号经定向电磁场传感器识别之后，利用电压/电流分离装置按电压、电流方式分离电磁场，保持与工频信号的兼容，然后通过高速同步A/D转换器进行信号处理，接收信号经高速同步A/D转换器转换成带有GPS时标的故障记录信息传输至GPS+BD时间同步系统，GPS+BD时间同步系统将信息进一步的通过无线数据通信装置传输至在线分析系统。5.如权利要求1所述的一种直接获取故障行波的方法，其特征是，所述监测终端利用太阳能及电池管理系统进行供电。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：车仁飞，张怿宁，朱诚，孟令军，张立泉，金运昌，王超，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，山东山大电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44