一种配电网架空线路故障的监测系统技术方案

一种配电网架空线路故障的监测系统，属检测领域。其在配电网架空线路沿途若干个杆塔的三相线路上分别对应设置一个故障指示器，在故障指示器所在杆塔上设置一个监测通信终端；故障指示器与同塔杆上的监测通信终端之间设置有短距无线通讯网络；监测通信终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接。其通过故障指示器同步采集各段线路故障电流的故障数据，并复现故障时刻的三相电流波形，通过继保算法计算零序电压与电流，按照预定判断条件判断线路故障种类，大大提高了接地故障判断的准确性，有助于现场配电自动化实用化运行水平的提高。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线路故障的监测系统。
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。配电网作为智能电网中处于核心地位，近年来，电力公司大力发展配电网产业，致力于建立高效、稳定、可靠的配电网。当今，配电网的发展遇到了线路故障检测与故障排除的难题，尤其在偏远山区和地形极其复杂的地区尤为突出。故障指示器作为配电网故障定位有效的辅助手段，越来越被电力电网公司认可，并在将来会在配电网线路中大量装设。配电网中多发生的故障类型主要有短路故障与接地故障；短路故障有三相与两相短路之分；接地故障类型种类繁多，一般主要是单相接地故障，对其进行判断与定位一直是世界性的难题；三相线路发生接地故障时，虽然三相线路中的电流、电压及其矢量合成依然对称，不影响整个配电网的正常工作，但是小电流接地故障会产生过电压现象，极易导致严重的电力事故，配电网长期处于小电流接地故障运行状态时，会存在极大的安全隐患。短路故障可以通过简单的故障指示器进行翻牌指示定位故障点，而接地故障可以根据电容电流的幅值进行阀值判别，确定故障，但是一直以来，架空线路接地故障的电容大小受到其他因素的影响，一般接地电流较小，难以通过判断阀值的情况确定定位接地故障。
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配电网架空线路故障的监测系统，其通过故障指示器同步采集各段线路故障电流的故障数据，并复现故障时刻的三相电流波形，可以通过保护算法计算零序电压与电流，辅助判断接地故障，大大提高接地故障判断的准确性。本专利技术的技术方案是：提供一种配电网架空线路故障的监测系统，包括安装在配电网架空线路各个监测点上的故障指示器和设置在监控中心的系统主站，其特征是：在配电网架空线路沿途若干个杆塔的A、B、C三相架空线路上，分别对应设置一个故障指示器，所述的三个故障指示器分别对A、B、C三相线路进行故障监测和故障指示；在故障指示器所在的杆塔上，设置一个监测通信终端；所述的三个故障指示器与同塔杆上的监测通信终端对应设置，构成一组配电网故障现场监测单元；所述的三个故障指示器之间，以及故障指示器与同塔杆上的监测通信终端之间，设置有短距无线通讯网络；所述的监测通信终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接；在每条从变配电所至电力用户之间的配电网架空线路上，设置有多组所述的配电网故障现场监测单元；所述的故障指示器同步采集各段线路故障电流的故障数据，并复现故障时刻的三相电流波形，计算零序电压与电流，辅助判断接地故障，以提高接地故障判断的准确性；在正常运行时，故障指示器检测对应相线路的线路故障，当检测出三相线路中有一相线路发生故障时，故障相电流出现明显变化，故障指示器立即唤醒其中的CPU，记录当前时刻故障时标及对应的实时采样数据；此时，故障相线路的故障指示器触发另外两相线路的故障指示器，记录故障时标和对应相线的实时采样数据，开始数据“录波”，并将带有故障时标的三相故障指示器采样数据主动上报监测通信终端；通信监测终端对线路故障相时标基准与另外两相非故障相线路的时标计算偏差之后，重新召唤时标偏差相所在故障指示器的周波采样数据传输至通信监测终端；通信检测终端将采样的故障数据通过远程通讯系统传输至系统主站，主站系统通过数据融合复现故障时刻的三相电流波形，并计算出零序电压与零序电流，依据预定的判断条件来区分故障点线路是接地故障还是短路故障，根据故障种类的不同，采取对应的措施有效隔离线路故障，提高接地故障判断的准确性。具体的,所述的故障指示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通信检测终端，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。进一步的，所述的故障指示器按照下列预定的判断条件，来判断架空线路是否发生了短路故障：对于某个故障指示器而言：1)故障指示器前面的线路有电；2)故障指示器所在线路中出现突变电It≥200A，It为突变量电流启动；3)故障指示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；4)故障指示器后面的线路停电；当以上四个条件同时满足，所述的故障指示器检测判断该故障指示器所在位置后面的线路出现短路故障。进一步的，所述的故障指示器按照下列预定的判断条件来判断架空线路是否发生了接地故障：对于某个故障指示器而言：1)故障指示器所在相的线路中有突然增大的暂态电容电流：检测接地瞬间的暂态电容电流大于一定数值；2)故障指示器所在相的接地线路电压降低3kV以上；3)故障指示器所在相的线路未停电。以上三个条件同时满足时，则所述的故障指示器判断该故障指示器所在位置的线路后面出现接地故障。与现有技术比较，本专利技术的优点是：1.可以精确的计算出三相电流的数据，并复现故障时刻的电流波形；2.与传统的故障指示器相比，添加同步录波功能，及其复现故障时刻电流波形，可以更加精确的判断接地故障；3.拥有同步授时的触发装置，更加精确的同步授时，零序电压与电流的计算更加精确。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是本专利技术同步技术故障录波的流程示意图；图3是短路电流故障判据示意图；图4是接地故障检测判据示意图；图5是短路故障示意图；图6是短路故障录波结果示意图；图7是线路运行方式拓扑视图；图8是线路运行方式意图。图中1为故障指示器，2为监测通信终端，3为配电网架空线路，4为GPRS无线网络，5为系统主站，6为故障点。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。传统的故障抢修主要通过调度下发或用户报修得知线路有故障发生，然后花费大量人力、物力对线路进行拉网式巡查或逐级排查找到故障点，再将故障处理后恢复供电，这种盲目式的配网故障处理方式导致故障抢修较为被动，需要花费大量的时间确定故障点，费时费力；尤其是配网系统的单相接地故障，单相接地故障查找难度大，故障监测系统准确率不高，成为影响故障停电的主要因素。图1中，本技术方案提供了一种配电网架空线路故障的监测系统，所述的监控系统包括安装在配电网架空线路各个监测点上的故障指示器和设置在监控中心的系统主站，其专利技术点在于：在配电网架空线路沿途若干个杆塔的A、B、C三相架空线路3上，分别对应设置一个故障指示器1，所述的三个故障指示器分别对A、B、C三相线路进行故障监测和故障指示；在故障指示器所在的杆塔上，设置一个监测通信终端2；所述的三个故障指示器与同塔杆上的监测通信终端对应设置，构成一组配电网故障现场监测单元；所述的三个故障指示器之间，以及故障指示器与同塔杆上的监测通信终端之间，设置有短距无线通讯网络；所述的监测通信终端经GPRS无线网络4与系统主站5进行远距离无线网络连接；在每条从变配电所至电力用户之间的配电网架空线路上，设置有多组所述的配电网故障现场监测单元；所述的通信监测终端与故障指示器利用超声波或红外辅助同步授时装置进行同步授时；当通信监测终端发送授时命令时，三相线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网架空线路故障的监测系统，包括安装在配电网架空线路各个监测点上的故障指示器和设置在监控中心的系统主站，其特征是：在配电网架空线路沿途若干个杆塔的A、B、C三相架空线路上，分别对应设置一个故障指示器，所述的三个故障指示器分别对A、B、C三相线路进行故障监测和故障指示；在故障指示器所在的杆塔上，设置一个监测通信终端；所述的三个故障指示器与同塔杆上的监测通信终端对应设置，构成一组配电网故障现场监测单元；所述的三个故障指示器之间，以及故障指示器与同塔杆上的监测通信终端之间，设置有短距无线通讯网络；所述的监测通信终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接；在每条从变配电所至电力用户之间的配电网架空线路上，设置有多组所述的配电网故障现场监测单元；所述的故障指示器同步采集各段线路故障电流的故障数据，并复现故障时刻的三相电流波形，计算零序电压与电流，辅助判断接地故障，以提高接地故障判断的准确性；在正常运行时，故障指示器检测对应相线路的线路故障，当检测出三相线路中有一相线路发生故障时，故障相电流出现明显变化，故障指示器立即唤醒其中的CPU，记录当前时刻故障时标及对应的实时采样数据；此时，故障相线路的故障指示器触发另外两相线路的故障指示器，记录故障时标和对应相线的实时采样数据，开始数据“录波”，并将带有故障时标的三相故障指示器采样数据主动上报监测通信终端；通信监测终端对线路故障相时标基准与另外两相非故障相线路的时标计算偏差之后，重新召唤时标偏差相所在故障指示器的周波采样数据传输至通信监测终端；通信检测终端将采样的故障数据通过远程通讯系统传输至系统主站，主站系统通过数据融合复现故障时刻的三相电流波形，并计算出零序电压与零序电流，依据预定的判断条件来区分故障点线路是接地故障还是短路故障，根据故障种类的不同，采取对应的措施有效隔离线路故障，提高接地故障判断的准确性。...

【技术特征摘要】
1.一种配电网架空线路故障的监测系统，包括安装在配电网架空线路各个监测点上的故障指示器和设置在监控中心的系统主站，其特征是：在配电网架空线路沿途若干个杆塔的A、B、C三相架空线路上，分别对应设置一个故障指示器，所述的三个故障指示器分别对A、B、C三相线路进行故障监测和故障指示；在故障指示器所在的杆塔上，设置一个监测通信终端；所述的三个故障指示器与同塔杆上的监测通信终端对应设置，构成一组配电网故障现场监测单元；所述的三个故障指示器之间，以及故障指示器与同塔杆上的监测通信终端之间，设置有短距无线通讯网络；所述的监测通信终端经GPRS无线网络与系统主站进行远距离无线网络连接；在每条从变配电所至电力用户之间的配电网架空线路上，设置有多组所述的配电网故障现场监测单元；所述的故障指示器同步采集各段线路故障电流的故障数据，并复现故障时刻的三相电流波形，计算零序电压与电流，辅助判断接地故障，以提高接地故障判断的准确性；在正常运行时，故障指示器检测对应相线路的线路故障，当检测出三相线路中有一相线路发生故障时，故障相电流出现明显变化，故障指示器立即唤醒其中的CPU，记录当前时刻故障时标及对应的实时采样数据；此时，故障相线路的故障指示器触发另外两相线路的故障指示器，记录故障时标和对应相线的实时采样数据，开始数据“录波”，并将带有故障时标的三相故障指示器采样数据主动上报监测通信终端；通信监测终端对线路故障相时标基准与另外两相非故障相线路的时标计算偏差之后，重新召唤时标偏差相所在故障指示器的周波采样数据传输至通信监测终端；通信检测终端将采样的故障数据通过远程通讯系统传输至系统主站，主站系统通过数据融合复现故障时刻的三相电流波形，并计算出零...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴俊，姚明，韩浩江，吴昊，周鸣，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