应用于智能变电站的输电线路行波故障测距装置制造方法及图纸

一种应用于智能变电站的输电线路行波故障测距装置，本实用新型专利技术主要由ＧＰＳ接口单元１、光电转换单元２、Ｉ／Ｏ接口单元３、信号线板４、触摸屏５、双端测距单端采集控制电路板６、中央数据处理单元７、采集第一条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元８、采集第二条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元９、采集第三条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元１０、采集第四条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元１１等部分构成。本实用新型专利技术可直接采集电子式互感器输出的光数字故障信息，实现与传统测距同样的测距精度，满足测距需要；本实用新型专利技术应用于１１０～５００ＫＶ智能变电站的输电线路行波故障测距。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于智能变电站的输电线路行波故障测距装置，属电力系 统继电保护

技术介绍
随着智能电网的发展，变电站的数字化、智能化已经成为一种趋势。在智能变电站 中，由于一些一、二次设备以及运行方式不同于常规的变电站，原有一些设备已经不能正常 工作，只有在改进后才能继续应用于智能变电站。输电线路行波测距装置就存在这方面的 问题。在数字化变电站中，行波测距装置在测距原理上与传统变电站一样，两者主要差异在 于信号提取及处理方式的改变。在传统变电站中，主要是利用电磁式电流互感器和电压互 感器获取行波故障信息，而智能变电站中主要依赖电子式互感器提取电气信息，那么如何 从电子式互感器提取可用的行波故障信息就成为实现行波测距的关键。
技术实现思路
本技术的目的是，为了解决输电线路行波测距装置在智能变电站应用中存在 的一些问题，本技术从电子式互感器提取可用的行波故障信息，提供一种应用于智能 变电站的输电线路行波故障测距装置，提供电子式互感器的数字信号输入、处理和输出模 块，实现与智能变电站二次系统的无缝集成。本技术的技术方案是本技术故障测距装置主要由GPS接口单元1、光电转换单元2、I/O接口单元 3、信号线板4、触摸屏5、双端测距单端采集控制电路板6、中央数据处理单元7、采集第一条 线路6路电子式互感器电流量的高速数据采集单元8、采集第二条线路6路电子式互感器电 流量的高速数据采集单元9、采集第三条线路6路电子式互感器电流量的高速数据采集单 元10、采集第四条线路6路电子式互感器电流量的高速数据采集单元11构成。GPS对时装 置对时信号通过GPS接口单元1与信号线板4接口相连；被监测线路电子互感器信号通过 光电转换单元2与信号线板4接口相连；装置异常告警信号通过I/O接口单元3与信号线 板4接口相连；触摸屏5、双端测距单端采集控制电路板6、中央数据处理单元7分别与信号 线板4的相应接口相连；采集第一、二、三、四条线路的6路电子式互感器电流量的高速数据 采集单元8、9、10、11分别与信号线板4的相应接口相连。其中，中央处理单元实现定值整定、系统参数的输入，形成故障数据文件，协调各 个子板的工作，实现机间通信、显示和键盘控制等功能。高速数据采集单元实现故障检测， 行波故障数据的采集、记录和处理，并把采集到的数据传送给中央处理单元。GPS接口单元 把由GPS同步时钟提供的GPS时间信息传送给测距装置，同时记录下被硬件行波启动元件 所触发的时刻，并传给中央处理单元，为故障初始时刻贴上时间标签，用于实现两端行波测 距并作为事故后故障分析的时间依据。I/O接口单元将保护出口信号或中央事故信号输入 到本装置，可作为装置启动的依据，并可将装置启动或自检异常的信息送至变电站监控系统或故障信息处理系统。本技术的根本特征是，所述数字量采集板可直接采集电子式互感器输出的数 字故障信息；通过构建合适的综合处理算法，实现与传统的行波测距系统一样的测距精度， 满足测距需要；提供遵循IEC 61850标准的测距结果输出接口，实现与智能变电站二次系 统的无缝集成。本技术应用于智能变电站的输电线路行波故障测距装置采用以下技术本技术采用了区别于传统行波测距系统的信号输入处理单元。由于不同于 常规站中行波测距装置采集的是模拟信号，从电子式互感器上采集的是数字信号，因此，对 于原有的故障测距装置的信号输入模块，也要改为适用于电子式互感器的数字信号输入模 块，包括行波信号合并单元、行波信号处理单元和基于IEC 61850标准的数据传输单元。本技术装置采用了区别于传统行波测距系统的数据处理算法。即使在进行相 关互感器改造后，采样频率也只能满足行波故障测距的基本需要，为了达到和传统的行波 测距系统一样的测距精度，需要采用新的数据处理算法，以满足测距需要。由于采集信号频 率的限制，因此需要对行波故障信号采用曲线拟合方法进行不同于常规站的处理，以使最 终数据同常规变电站中行波故障测距数据，以实现双端测距和单端测距分析功能，同时保 证测距精度。本技术采用了高速数据采集存贮技术。由于采集频率高，因此数据量特别大， 为了实现对暂态行波信号的不间断采集，需要一种高灵活性(采样时间长度、采样通道数、 触发方式等都可以在线设置)、连续性(多次数据记录之间无死区)以及低成本的高速数据 采集存贮系统，以满足高速数据处理所需。本技术采用了行波采集装置间的精确时间同步。为了保证测距可靠性，电子 式互感器所采集信息实时送往行波故障测距装置，但只有在检测到故障时，行波测距装置 才起动。为了实现双端测距功能，同常规站中的装置一样，行波测距装置需接入时间同步信 号。采用基于GPS/北斗技术的电力系统同步时钟，对行波采集装置内部的高稳定度硬件实 时时钟(分辨率为ι μ S)系统进行精确秒同步，使其走时误差始终不超过1 μ S，满足了双端 时间同步的要求。本技术对行波浪涌到达时刻能准确标定。故障初始行波浪涌只在其波头起始 点表现为奇异点，并且这种奇异性不受行波频散和冲击电晕等因素引起的行波波形衰减和 畸变的影响。因此，应该用暂态行波浪涌波头的起始点来表征行波浪涌的到达时刻，而对应 于该点的传播速度就是行波浪涌的整体传播速度。由于实际故障行波信号存在一定的上升 时间，行波采集装置直接检测到的行波浪涌到达时间与实际的行波浪涌到达时间之间存在 一定的偏差，需要采取数字信号处理方法予以修正。采用小波模极大值分析方法可以用于 行波浪涌到达时刻的标定，选取具有2阶消失矩的基小波函数，以消除线路本身以及行波 采集装置中模拟低通滤波电路对行波浪涌波头起始点奇异特性的影响。本技术与现有技术相比较的有益效果是，①可直接采集电子式互感器(经改 造)输出的数字故障信息；②采用专门的数字信号处理算法，提高测距精度；③采用嵌入式 系统技术和插件式结构，不需要配置后台工控机，提高了测距装置的可靠性；④采用专门的 高速数据存贮处理单元对行波信号进行缓存、记录与实时处理。⑤采用小波变换技术检测 行波波头起始点所对应的绝对时间，从而将双端现代行波测距原理的测距误差控制在300米以内。本专利技术方法适用于智能变电站的行波故障测距。附图说明图1为本技术的基本组成结构示意图；图2为本技术的数据处理流程示意图；图3为本技术的具体实施方案示意图。图中图号表示为1是GPS接口单元；2是光电转换单元；3是I/O接口单元；4是 信号线板；5是触摸屏；6是双端测距单端采集控制电路板；7是中央数据处理单元；8是采 集第一条线路6路电子式互感器电流量的高速数据采集单元；9是采集第二条线路6路电 子式互感器电流量的高速数据采集单元；10是采集第三条线路6路电子式互感器电流量的 高速数据采集单元；11是采集第四条线路6路电子式互感器电流量的高速数据采集单元； 20是电子式电流互感器；21是电子式电流互感器传感头；22是原低频信号采集线路板；23 是原二次处理系统；对是行波信号高速采集处理板；25是光纤J6是行波故障测距装置； 27是行波信号合并单元；观是行波信号处理单元；四是61850标准行波数据传输单元；31 是智能变电站；32是母线；33是GPS天线；34是被监测线路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于智能变电站的输电线路行波故障测距装置，其特征是，所述装置由ＧＰＳ接口单元（１）、光电转换单元（２）、Ｉ／Ｏ接口单元（３）、信号线板（４）、触摸屏（５）、双端测距单端采集控制电路板（６）、中央数据处理单元（７）、采集第一条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元（８）、采集第二条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元（９）、采集第三条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元（１０）、采集第四条线路６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元（１１）构成；ＧＰＳ对时装置对时信号通过ＧＰＳ接口单元（１）与信号线板（４）接口相连；被监测线路电子互感器信号通过光电转换单元（２）与信号线板（４）接口相连；装置异常告警信号通过Ｉ／Ｏ接口单元（３）与信号线板（４）接口相连；触摸屏（５）、双端测距单端采集控制电路板（６）、中央数据处理单元（７）分别与信号线板（４）的相应接口相连；采集第一、二、三、四条线路的６路电子式互感器电流量的高速数据采集单元（８、９、１０、１１）分别与信号线板（４）的相应接口相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辛建波，黄瑶，毛鹏，
申请(专利权)人：江西省电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：36[]