一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，包括分布式采样终端、通信网络和行波测距分析中心，其中，所述分布式采样终端包括各个设置在杆塔处的无接触式电压电流行波采集装置，所述无接触式电压电流行波采集装置采集行波的突变信号，并将其通过通信网络上传至主站的行波测距分析中心，行波测距分析中心将各采样终端上传的信息，以故障支路两端时标为基准，结合故障支路线路参数，利用双端行波故障测距理论，计算故障点位置，实现电网的T接线路的故障测距。本发明专利技术避免了过渡电阻的影响，具有更好的测距精度，对于提高区地电网的供电可靠性具有重要的作用。

A fault location system based on generalized measurement for T line of regional power network

The invention discloses a generalized measurement area power line fault location system based on T, including the distributed sampling terminal, communication network and traveling wave analysis center, among them, the distributed sampling terminal includes various settings in the towers at the non contact voltage and current traveling wave acquisition device, the mutation signal of the non contact type voltage the current traveling wave traveling wave acquisition device, then the traveling wave communication network upload to host the analysis center, traveling wave analysis center of each sampling terminal will upload the information to the fault branch ends for reference, combining with the fault branch line parameters, using double terminal traveling wave fault location theory, fault location, fault range to achieve power grid T connection line. The invention avoids the influence of the transition resistance, and has better precision of distance measurement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统。
技术介绍
近年来，伴随社会经济的快速发展，用电需要与日俱增，特别在夏季高峰时段，电网负荷往往接近于满载运行，如何快速恢复供电，保障系统供电的持续性，对电网运检人员进行巡检提出了新的挑战。因此，在故障发生时，快速定位故障位置，从而为电网运行调控人员及时安排运检人员进行故障抢修赢得宝贵时间，将对地区电网的安全可靠供电产生重要的意义。对电网故障位置进行快速定位，传统分析方法主要为阻抗法和行波法。阻抗法具有实现简单、经济可靠等特点，在电力系统中得到了广泛的应用。近些年随着电网规模的迅速扩大，电网的供电半径也日益增大，T接线路在110kV等级以下的电网中广泛存在，当其发生故障时传统的阻抗法进行故障测距就难以为继。近几年行波法因其具有应用范围广、实用性强、定位准确等特点在电力系统故障测距与定位等领域得以快速发展。目前110kV线路及10kV以下电压等级的配电网中，阻抗法已在配电自动化系统得到广泛应用，但其仍无法实现精确定位，给电网巡检人员带来了很大的困难，本专利技术通过将基于广义测量的行波法引入110kV地区电网的T接线路故障测距中，以期待改善、解决这一问题。考虑到传统电流互感器的工作原理和电气特性，在已有线路中加装电流互感器存在诸多困难，且传统的电流和电压传感器易受饱和影响，安装与维护复杂。面对这样的瓶颈问题，有必要寻求新型的测量方式，实现安全而有效的架空输电线路电流监测。当前的110kV城市骨干电网，由于城市的快速发展，其电缆与架空线路经常同时出现在一条输电线路中，T接线路更是大量存在于该电压等级电网，诸多不利因素对110kV城市电网故障测距的实施造成了极大障碍如何能够实现快速、精确的故障测距，以减轻电网运行维护人员的工作量，迅速查找线路故障点，缩短故障排除时间，从而减少因停电所造成的经济损失，对于110kV城市电网已然迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，本专利技术针对110kv地区电网中T接线路的故障测距问题，利用一种安装维护的无接触式电压电流行波感应装置来采集行波信号，替代传统的需要接入运行线路的电压或电流互感器，利用电磁场感应原理采集到的输电线路暂态电流信息，进一步用于行波测距，实现了故障的精确定位。通过对某地区电网的一条110kV线路T接进行分析，基于广义测量的行波采集测距理论可经济可靠的解决地区电网的故障测距问题，为提高电网的供电可靠性提供有效保障。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，包括分布式采样终端、通信网络和行波测距分析中心，其中，所述分布式采样终端包括各个设置在杆塔处的无接触式电压电流行波采集装置，所述无接触式电压电流行波采集装置采集行波的突变信号，并将其通过通信网络上传至主站的行波测距分析中心，行波测距分析中心将各采样终端上传的信息，以故障支路两端时标为基准，结合故障支路线路参数，利用双端行波故障测距理论，计算故障点位置，实现电网的T接线路的故障测距。所述无接触式电压电流行波采集装布置在线路的首末端以及线路的T接点的杆塔以及杆塔与电缆连接处，负责线路故障发生时故障行波信号的采集。所述无接触式电压电流行波采集装置，包括无线通讯模块和同步时钟模块，行波采集装置由太阳能电池板进行供电。所述无接触式电压电流行波采集装置均配置GPS，通过无线网络上传统一时标的故障监测数据。所述无接触式电压电流行波采集装置采用三相不对称安装。所述行波测距分析中心包括通信前置机、服务器和工作站中心，所述通信前置机负责完成规约转换，通过系统与采集终端的数据接口，将数据发送至服务器，服务器负责处理和分析数据，其内置T接线路故障测距算法，提供数据通道，接口SCADA系统；工作站中心负责用户界面的图形处理与展示功能。所述行波测距分析中心对故障支路的判别以所有上传带时标的数据的终端确定故障区域，按照时间排序检测各故障初始行波的监测点，结合故障区域的网络拓扑分析，即可判断故障所在的支路。所述行波测距分析中心采用双端行波测距原理进行分析，利用故障初始行波分别到达故障线路两端的时间，实现故障点的测距。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术各分布式采样终端主要布置在线路的首末端以及线路的T接点的杆塔以及杆塔与电缆连接处，负责线路故障发生时故障行波信号的采集。各采样终端采用GPS统一授时，保证了数据的高度可靠性。采用GPRS通讯网络，具有传输速率高，支持IP协议，资源利用率高，成本低廉等特点；(2)本专利技术的采集装置安装、维护方便，通过场检测方式采集信号，无需接入电力系统一次侧，避免了传统PT、CT等设备安装对电网运行造成的影响，日常维护也非常方便；具有极强的适应性，其适用于架空线路、地下电缆及架空线路与地下电缆混合等各种复杂的线路模式；实现电流、电压行波信号的双采集，能够为故障测距提供最全面、准确、高精度的信号支持；低功耗与灵活的供电方式，对于野外等偏远的环境，采用装置自带的太阳能板即可满足其日常运行的耗电需求，对于城市地下线路等处可就地取电，易于实现；(3)易安装，且易推广：设备安装、维护不影响线路带电运行(传统的终端互感器由于需要一次侧串联或并联在终端电路中，安装、维护需要断电操作)；在已有的FTU、DTU等终端设备的节点处，可改造利用现有的监测终端的执行机构，只需更新其控制器，容易推广。(4)冲击强度检测：只检测信号冲击强度，低成本设备就可以实现高质量的监测，容易实现；装置耗能低，可以实现自供电：装置自带太阳能电池板，配合微型储能装置，取电便捷，耗电低，可长时间工作于各种复杂恶劣环境中。(5)基于双端故障测距原理，利用无接触式的分布式感应式电压行波采集装置采集行波信息，基于电磁感应原理进行强度检测，具有采样频率高、灵敏度高、测距精度高以及易安装等特点，可为电网巡检人员快速定位故障位置并进行故障抢修提供重要的参考。附图说明图1(a)为本专利技术的线路故障状态示意图；图1(b)为本专利技术的线路非故障状态示意图；图1(c)为本专利技术的线路故障附加状态示意图；图2为本专利技术的行波信号采集装置示意图；图3为本专利技术的行波故障测距系统示意图；图4为本专利技术的行波故障测距系统的分布构成示意图；图5为本专利技术110kV线路T接结构图；图6为电网某条110kV线路结构图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。行波采集及测距原理行波测距理论当输电线路发生故障时，可以利用叠加原理将线路故障状态图1(a)所示，可等效分为非故障状态图1(b)所示和故障附加状态图1(c)所示。图1(b)非故障状态指故障前的正常运行状态，等效电压源Uf数值为故障点无故障时的正常电压；故障附加状态是在故障后出现，且与非故障状态电压数值相等方向相反，其附加等效电压源为-Uf。故障附加状态独立于非故障状态，但受系统运行方式的影响。故障附加状态中等效电压源-Uf的存在，输电线路中将产生由故障点向线路两端传播的前进波，同时由于输电线路的分布参数特性，该前进波具有高频性质，并具有接近光速的传播速度，由此产生故障行波。本专利技术采用双端行波测距原理，其核心原理是利用故障初始行波分别到达故障线路两端的TM、TN，实现故本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，其特征是：包括分布式采样终端、通信网络和行波测距分析中心，其中，所述分布式采样终端包括各个设置在杆塔处的无接触式电压电流行波采集装置，所述无接触式电压电流行波采集装置采集行波的突变信号，并将其通过通信网络上传至主站的行波测距分析中心，行波测距分析中心将各采样终端上传的信息，以故障支路两端时标为基准，结合故障支路线路参数，利用双端行波故障测距理论，计算故障点位置，实现电网的T接线路的故障测距。

【技术特征摘要】
1.一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，其特征是：包括分布式采样终端、通信网络和行波测距分析中心，其中，所述分布式采样终端包括各个设置在杆塔处的无接触式电压电流行波采集装置，所述无接触式电压电流行波采集装置采集行波的突变信号，并将其通过通信网络上传至主站的行波测距分析中心，行波测距分析中心将各采样终端上传的信息，以故障支路两端时标为基准，结合故障支路线路参数，利用双端行波故障测距理论，计算故障点位置，实现电网的T接线路的故障测距。2.如权利要求1所述的一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，其特征是：所述无接触式电压电流行波采集装布置在线路的首末端以及线路的T接点的杆塔以及杆塔与电缆连接处，负责线路故障发生时故障行波信号的采集。3.如权利要求1所述的一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，其特征是：所述无接触式电压电流行波采集装置，包括无线通讯模块和同步时钟模块，行波采集装置由太阳能电池板进行供电。4.如权利要求1所述的一种基于广义量测的地区电网T接线路故障测距系统，其特征是：所述无接触式电压电流行波采集装置均配置GPS，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学清，卢刚，刘斌，陶旭嫣，阎秀光，王英武，刘志洋，田书然，郝德荣，韩振兴，陈洪立，韩日东，胡国洋，于慎航，李欣唐，王成福，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司烟台供电公司，山东山大电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37