一种中压配电网故障快速定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了电力设备领域内的一种中压配电网故障快速定位装置，包括监测前端、监测后台以及供电模块，检测前端包括数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块，监测后台包括服务器和计算机系统，数据采集模块的输出端经数据处理模块连接数据传输模块，数据传输模块连接监测后台，供电模块为监测前端以及监测后台供电，本实用新型专利技术解决了传统配电网故障定位方法精度不高、可靠性低且复杂耗时的问题，可用于配电网监测中。

【技术实现步骤摘要】
一种中压配电网故障快速定位装置
本技术涉及一种配电网故障定位技术，特别涉及一种配电网故障快速定位装置及定位方法。
技术介绍
配电网直接运行在复杂的自然环境中，各类故障无法避免。配电网发生故障时，为提高配电网安全性和可靠性，将电力系统损害降至最低，需及时排除故障，减小停电范围，而故障点的快速、准确定位则是及时排除故障的前提。配电网拓扑结构复杂，分支众多，其故障定位一直是一个难点。过去的人工线路故障排查方式工作量大，耗时较长，容易导致短期内无法恢复供电。目前，基于暂态行波的故障定位方法具有较强的适应性以及较高的定位精度，在输电线路的故障定位中已得到较好的应用。但对于较复杂的配电网络结构，特别是当故障点距离配电网络分支节点较近时，传统单端和双端行波定位方法的计算误差会明显影响定位结果的可靠性，而传统多端行波定位法虽然适用性强，不存在伪故障点的问题，却仍需进行复杂的矩阵计算，难以有效应用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种中压配电网故障快速定位装置，以解决传统配电网故障定位方法精度不高、可靠性低且复杂耗时的问题。本技术的目的是这样实现的：一种中压配电网故障快速定位装置，包括监测前端、监测后台以及供电模块，所述检测前端包括数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块，所述监测后台包括服务器和计算机系统，所述数据采集模块的输出端经数据处理模块连接数据传输模块，数据传输模块连接监测后台，所述供电模块为监测前端以及监测后台供电。作为本技术的进一步限定，在监测前端中，所述数据采集模块包括多个高速数据采集通道，用以将前端线路的运行状态信号经电压/电流传感器、信号调理电路和高速模数转换电路送至高速并行数据采集系统，高速并行数据采集系统连接存储器和定位模块。作为本技术的进一步限定，所述电压/电流传感器采用互感线圈以实现输电线路上电压/电流的非接触式测量，信号调理电路对电压/电流传感器输出的电压信号进行处理以满足模数转换电路的模拟电压输入范围，模数转换电路采用采样速率为20MHz的12位ADC以满足行波信号的实时高速转换，高速并行数据采集系统采集所得数字信号并进行判断，当判断为故障信号时，调用定位模块，获取故障发生的时间、位置等信息，与故障电压/流波形数据一起存储在高速存储器中。作为本技术的进一步限定，所述监测前端中，数据采集模块选用ARM芯片，用以将数据采集模块所得数据信息分析处理后，通过数据传输模块与监测后台进行交流，所述数据传输模块采用GPRS无线通讯方式。作为本技术的进一步限定，所述监测前端中，系统供电模块与远程终端单元提供的标准电源接口兼容，从远程终端单元设备上获取电能，为各模块提供相应条件的电源驱动。作为本技术的进一步限定，所述监测后台的计算机系统和服务器用以提供基于LABVIEW的实时监测管理系统，接收、记录并分析前端传回的电压/流波形、时间、位置等数据信息，实现输电线路电压/流的实时在线监测和基于地理信息系统的故障定位，并根据实时监测信息和后台工作要求下达相应的控制和保护指令。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术采用互感线圈作为电压/电流传感器，实现了输电线路电气信号的非接触式测量；采用高速并行数据采集系统作为高数据采集模块的核心控制芯片，高速并行数据采集系统这种纯硬件系统以并行方式工作，在高速数据采集方面明显优于DSP、ARM等控制芯片，而且基于高速并行数据采集系统的大规模集成电路近几年来发展迅速，在速度、规模和性能不断提升的同时，价格不断下降，性价比很高；采用SDRAM作为存储器，第三代SDRAM的存取时钟速率可达800MHz，存储容量近乎数个GB，非常适合高速数据缓存；同时，本系统前端数据采集模块具有多路数据采集通道，其GPS模块还可以提供故障发生的时间、位置等信息，使本故障定位系统的数据可进一步用于故障类型判断，故障点定位等后续分析和处理；采用ARM作为数据处理模块的核心控制芯片，当前的ARM系统以其低功耗、高性价比和强劲的数据处理能力，在无线通讯领域的地位日益巩固；定位方法不存在伪故障点问题，准确性高，适用性强，且避免了复杂的矩阵计算。附图说明图1为本技术中定位装置的结构示意图。图2为图1所示定位装置中监测前端的硬件系统结构框图。图3为典型的多分支配电网络拓扑结构。图4为图3中端口或分支节点处的故障快速定位装置系统示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，本技术提出一种中压配电网故障快速定位装置，包括监测前端①与监测后台②；监测前端①由数据采集模块1、数据处理模块2、数据传输模块3以及相应的系统供电模块4组成；系统供电模块4连接数据采集模块1、数据处理模块2和数据传输模块3，用于向数据采集模块1、数据处理模块2和数据传输模块3供电；数据采集模块1的输出端通过数据处理模块2连接数据传输模块3，数据传输模块3连接监测后台②；监测后台②由计算机系统和服务器数据库系统组成。如图2所示，监测前端①的硬件系统配置结构如下：数据采集模块1包括电压/电流传感器(1)、信号调理电路(2)、高速模数转换电路(3)、以FPGA为核心的高速并行数据采集系统(4)、存储模块(5)以及GPS定位授时模块(6)；电压/电流传感器(1)的输出端依次经过信号处理电路(2)和模数转换电路(3)连接FPGA(4)，FPGA(4)连接存储器(5)和北斗/GPS(6)；电压/电流传感器(1)为基于互感线圈的非接触式传感器，该传感器检测精度高，可以在符合故障电压/电流频谱范围内依据故障电压/电流特性制造特定的线圈，并能实现电气信号的非接触测量；信号调理电路(2)对电压/电流传感器输出的电压信号进行处理，使之满足模数转换电路(3)的模拟电压输入范围；高速模数转换电路(3)采用采样速率为20MHz的12位ADC，足以满足行波信号的实时转换；前端信号经模数转换后，FPGA(4)采集所得数字信号并进行电压/电流信号判断，当判断为故障电压/电流信号时，调用GPS模块(6)，获取故障发生时刻的时间、位置等信息，与故障电压/电流波形数据一起存储在扩展高速存储器(5)中。数据处理模块2以ARM为核心，控制输电线路节点电压/电流数据的采集与传输，ARM连接FPGA和数据传输模块3，数据传输模块3可以采用GPRS通信方式或其它无线通信技术。工作于在线监测模式时，数据处理模块2实时地将数据采集模块1采集到的数据经数据传输模块3传至监测后台②。系统供电模块4可与RTU设备提供的标准电源接口兼容，从RTU开关设备上获取电源，保证其他各模块的供电需求。如图3所示，典型的多分支配电网络拓扑结构十分复杂，可在其端口或分支节点处安装本技术提供的故障快速定位装置监测前端①。如图4所示，监测前端①安装于RTU柜上，其传感线圈安装于户外输电线路节点上。该监测前端①可以同时采集多相线路的电压/电流波形，并通过GPRS等无线通讯模式与监测后台②进行信息传递。监测后台②的计算机接收、存储并分析监测前端①传回的电压/电流波形、时间、位置等数据信息，通过LABVIEW操作平台，实现输电线路电压/电流的实时在线监测和基于GIS的故障定位，并根据实时监测信息和后台工作要求下达相应的控制和保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中压配电网故障快速定位装置，其特征在于，包括监测前端、监测后台以及供电模块，所述监测前端包括数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块，所述监测后台包括服务器和计算机系统，所述数据采集模块的输出端经数据处理模块连接数据传输模块，数据传输模块连接监测后台，所述供电模块为监测前端以及监测后台供电，在监测前端中，所述数据采集模块包括多个高速数据采集通道，用以将前端线路的运行状态信号经电压/电流传感器、信号调理电路和高速模数转换电路送至高速并行数据采集系统，高速并行数据采集系统连接存储器和定位模块，所述电压/电流传感器采用互感线圈以实现输电线路上电压/电流的非接触式测量，信号调理电路对电压/电流传感器输出的电压信号进行处理以满足模数转换电路的模拟电压输入范围，模数转换电路采用采样速率为20MHz的12位ADC以满足行波信号的实时高速转换，高速并行数据采集系统采集所得数字信号并进行判断，当判断为故障信号时，调用定位模块，获取故障发生的时间、位置信息，与故障电压/流波形数据一起存储在高速存储器中。

【技术特征摘要】
1.一种中压配电网故障快速定位装置，其特征在于，包括监测前端、监测后台以及供电模块，所述监测前端包括数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块，所述监测后台包括服务器和计算机系统，所述数据采集模块的输出端经数据处理模块连接数据传输模块，数据传输模块连接监测后台，所述供电模块为监测前端以及监测后台供电，在监测前端中，所述数据采集模块包括多个高速数据采集通道，用以将前端线路的运行状态信号经电压/电流传感器、信号调理电路和高速模数转换电路送至高速并行数据采集系统，高速并行数据采集系统连接存储器和定位模块，所述电压/电流传感器采用互感线圈以实现输电线路上电压/电流的非接触式测量，信号调理电路对电压/电流传感器输出的电压信号进行处理以满足模数转换电路的模拟电压输入范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：金炼，路灿，徐启贵，周浩然，邱伟，席磊磊，何小莉，汤晓君，唐福礼，吴学海，
申请(专利权)人：江苏亚开电气有限公司，西安交通大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32