一种电力线路故障在线监测与定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力线路故障在线监测与定位系统，具体涉及电路故障排查领域，包括电力传输线路，所述电力传输线路由主线和多个支线组成，多个所述支线并联在主线上，所述主线开始端、主线末端和多个分支的末端均设有数据采集终端。本发明专利技术通过在主线开始端、主线以及各分支的末端均安装行波采集装置，通过算法分析，确认故障相并估算出故障发生距离区间，之后精确排查，不再盲目巡线定位，可大幅度缩短故障修复时间，提高效率，提升供电可靠性，利用精确定位查询端巡线，在估算区间内通过检测电磁、声音信号之间的时间差，判断故障点的远近，找到声磁时间差最小的点，即故障点，有利于提高定点效率，精确定点。

An On-line Monitoring and Locating System for Power Line Faults

【技术实现步骤摘要】
一种电力线路故障在线监测与定位系统
本专利技术涉及电路故障排查领域，更具体地说，本专利技术涉及一种电力线路故障在线监测与定位系统。
技术介绍
电力系统的电能输送分为输电和配电。输电线路采用高电压(110kV以上)，距离长(可达几百公里)，一般无分支，中性点直接接地，发生故障后直接跳闸。配电线路采用中低压(35kV，10kV等)，距离短(十几或几十公里)；一般多分支(尤其是10KV线路)，多采用中性点不直接接地方式(如经消弧线圈接地)，发生单相接地故障后不跳闸，但须尽快修复。对于高压长距离输电线路，现在有比较成熟的双端法(D型)行波故障测距系统。两端各配置一台行波采集装置，装置有严格的时间同步措施(如GPS)，记录故障行波波头时刻，结合线路长度和波速度，可以计算出故障距离。对于复杂的配电线路网络(复杂在于中性点不直接接地、多分支、可能会是架空线/电缆混合线路)，简单的双端法并不适用。对于配电线路故障，现在的一般做法为：先选线(拉路排除法，或经小电流接地选线装置的指示)，再人工巡线(肉眼、望远镜或登杆排查)，也有较先进的小电流接地故障定位仪，站端加特定信号，沿线用接收机接收，信号从有到无的转折点即为故障点。其缺点为：拉路法会造成非故障线路停电；小电流接地选线装置品种和原理繁多，但选线可靠性并不是很高；人工巡线耗费大量时间和人力，也有些情况靠巡线不能发现故障点；定位仪的问题在于没有相应的测距手段，而只是一种定点手段，工作时比较盲目，只能采用1/2分段法逐步逼近，比较繁琐。现也普遍采用故障指示器方案，指示器挂在线路上，供电侧到故障点之间的故障指示器有指示动作，故障点之后的没有动作，巡线时观察指示器逼近故障点。其对相间短路故障非常有效，但对占故障绝大多数的单相接地故障一般无效，且其作用为故障分段，并不能指明具体的故障位置。因此，专利技术一种电力线路故障在线监测与定位系统来解决上述问题很有必要。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种电力线路故障在线监测与定位系统，通过在主线开始端、主线以及各分支的末端均安装行波采集装置，通过算法分析，确认故障相并估算出故障发生距离区间，得到故障位置信息后，再去精确排查，不再盲目巡线定位，可大幅度缩短故障修复时间，提高效率，提升供电可靠性，利用精确定位查询端巡线，利用声磁同步定点方式，在估算区间内通过检测电磁、声音信号之间的时间差，判断故障点的远近，找到声磁时间差最小的点，即故障点，有利于提高定点效率，精确定点，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电力线路故障在线监测与定位系统，包括电力传输线路，所述电力传输线路由主线和多个支线组成，多个所述支线并联在主线上，所述主线开始端、主线末端和多个分支的末端均设有数据采集终端，所述数据采集终端的连接端设有网络模块，所述网络模块的连接端设有监测主站；所述主线和支线上均设有在线监测模块，所述在线监测模块包括三个电压及行波传感器，所述主线和支线均采用三相电，三个所述电压及行波传感器均匀分布在主线和支线三个交流电势上；所述数据采集终端包括中央处理单元，所述中央处理单元的连接端设有数据采集模块，所述数据采集模块包括三相工频电压采集单元和三个行波高速数据采集单元，所述三个行波高速数据采集单元分别采集三个交流电势上的电压及行波传感器监测行波信号，所述三相工频电压采集单元用于采集三个交流电势上的工频电压信号；所述中央处理单元的连接端设有GPS/北斗精确定时单元，所述GPS/北斗精确定时单元的连接端设有授时天线，所述GPS/北斗精确定时单元用于获得行波传播时间，所述中央处理单元的连接端设有网口，所述网口的连接端连接有3G/4G无线路由器，所述3G/4G无线路由器的连接端设有3G天线，所述数据采集终端通过网络与监测主站无线连接；所述中央处理器的连接端设有指示灯，所述指示灯的数量设置为三个，三个所述指示灯对应三个交流电势，且三个指示灯分别显示三相电路故障信息，所述中央处理器内部设有伪故障点剔除算法，该算法用于将正确的真实故障点提取出来，所述伪故障点剔除算法设置为矩阵算法，所述矩阵算法中还包括混合线路定位算法，该混合线路定位算法用于计算各线路上故障点的距离范围；所述数据采集终端的连接端还设有精确定位查询端，所述精确定位查询端包括高压冲击信号发生器、定点主机、定点传感器和耳机，所述高压冲击信号发生器的高压输出端与电缆故障相相匹配，该高压冲击信号发生器用于对故障电缆进行直流高压冲击，使故障点击穿放电，所述定点传感器和耳机均与定点主机电性连接，所述定点传感器用于接收故障点磁场波形，所述耳机用于监听故障点放电声音。在一个优选地实施方式中，所述数据采集模块的连接端设有A/D转换器，所述三相工频电压采集单元和三个行波高速数据采集单元均与A/D转换器电性连接，所述三相工频电压采集单元采集三相工频电压信息数据，并使用工频基波电压失压作为数据上传的启动判据，其依据具体如下：当发生单相接地故障时，故障相电压跌落，非故障相电压升高；两相接地故障及其引发的相间故障，两故障相电压均跌落，非故障相电压升高；三相短路故障，三相均电压跌落；在电压跌落的瞬间，故障行波向线路两端进而通过分支点传播，工频电压、行波在持续采集中，一旦电压跌落到设定的阀值以下，将把此时刻前后一段时间的工频电压、行波数据锁定并上传中央处理单元，由中央处理单元综合分析计算，得出故障线路段及其故障相，并将计算结果发送给监测主站。在一个优选地实施方式中，所述GPS/北斗精确定时单元利用授时天线计时，所述混合线路定位算法利用行波高速数据采集单元采集行波信号的传播速度和传导时间，并由此计算故障点大致距离，算法具体如下：Lx＝VΔt其中，所述Lx为故障点大致距离，V为行波传导速度，Δt为故障点距离数据采集终端的行波传导时间。在一个优选地实施方式中，所述定点主机设置为WNDL6000电力电缆故障综合测试仪，使用该定点主机在测算故障点范围内定位查询，在选定的区域，根据检测电磁、声音信号之间的时间差，判断故障点的远近，以较小的间隔不断改变传感器的位置，并测量声磁延时，直至找到延时值最小的点，即是故障点。在一个优选地实施方式中，所述电压及行波传感器设置为非接触感应式电压传感器，所述非接触感应式电压传感器设有两个输出端，一个所述输出端进行低通滤波用于工频电压取样，另一个所述输出端进行高通滤波用于电压行波取样，还可以使用高压带电指示传感器作为工频及行波传感器。在一个优选地实施方式中，所述数据采集终端的连接端设有电池，所述电池的连接端设有电池充电管理单元，所述电池的连接端还设有电源稳压及分配单元；所述电池用于配电线路故障失电后的供电，该电池平时处于浮充状态，所述电池设置为卷绕蓄电池。在一个优选地实施方式中，所述中央处理单元的连接端还设有维护口，所述维护口用于系统运行自检与安全维护。在一个优选地实施方式中，所述中央处理单元的连接端还设有应急处理单元，所述应急处理单元用于故障相电路危险预警。在一个优选地实施方式中，所述精确定位查询端的连接端设置有绝缘防护单元，所述绝缘防护单元用于故障相电路实地检测时的安全保障，同时绝缘防护单元还用于对故障点的绝缘防护预处理。本专利技术的技术效果和优点：1、通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力线路故障在线监测与定位系统，包括电力传输线路(1)，其特征在于：所述电力传输线路(1)由主线和多个支线组成，多个所述支线并联在主线上，所述主线开始端、主线末端和多个分支的末端均设有数据采集终端(2)，所述数据采集终端(2)的连接端设有网络模块(3)，所述网络模块(3)的连接端设有监测主站(4)；所述主线和支线上均设有在线监测模块(5)，所述在线监测模块(5)包括三个电压及行波传感器(51)，所述主线和支线均采用三相电，三个所述电压及行波传感器(51)均匀分布在主线和支线三个交流电势上；所述数据采集终端(2)包括中央处理单元(21)，所述中央处理单元(21)的连接端设有数据采集模块(22)，所述数据采集模块(22)包括三相工频电压采集单元(23)和三个行波高速数据采集单元(24)，所述三个行波高速数据采集单元(24)分别采集三个交流电势上的电压及行波传感器(51)监测行波信号，所述三相工频电压采集单元(23)用于采集三个交流电势上的工频电压信号；所述中央处理单元(21)的连接端设有GPS/北斗精确定时单元(25)，所述GPS/北斗精确定时单元(25)的连接端设有授时天线，所述GPS/北斗精确定时单元(25)用于获得行波传播时间，所述中央处理单元(21)的连接端设有网口，所述网口的连接端连接有3G/4G无线路由器，所述3G/4G无线路由器的连接端设有3G天线，所述数据采集终端(2)通过网络与监测主站(4)无线连接；所述中央处理器的连接端设有指示灯，所述指示灯的数量设置为三个，三个所述指示灯对应三个交流电势，且三个指示灯分别显示三相电路故障信息，所述中央处理器内部设有伪故障点剔除算法，该算法用于将正确的真实故障点提取出来，所述伪故障点剔除算法设置为矩阵算法，所述矩阵算法中还包括混合线路定位算法，该混合线路定位算法用于计算各线路上故障点的距离范围；所述数据采集终端(2)的连接端还设有精确定位查询端(6)，所述精确定位查询端(6)包括高压冲击信号发生器(61)、定点主机(62)、定点传感器(63)和耳机(64)，所述高压冲击信号发生器(61)的高压输出端与电缆故障相相匹配，该高压冲击信号发生器(61)用于对故障电缆进行直流高压冲击，使故障点击穿放电，所述定点传感器(63)和耳机(64)均与定点主机(62)电性连接，所述定点传感器(63)用于接收故障点磁场波形，所述耳机(64)用于监听故障点放电声音。...

【技术特征摘要】
1.一种电力线路故障在线监测与定位系统，包括电力传输线路(1)，其特征在于：所述电力传输线路(1)由主线和多个支线组成，多个所述支线并联在主线上，所述主线开始端、主线末端和多个分支的末端均设有数据采集终端(2)，所述数据采集终端(2)的连接端设有网络模块(3)，所述网络模块(3)的连接端设有监测主站(4)；所述主线和支线上均设有在线监测模块(5)，所述在线监测模块(5)包括三个电压及行波传感器(51)，所述主线和支线均采用三相电，三个所述电压及行波传感器(51)均匀分布在主线和支线三个交流电势上；所述数据采集终端(2)包括中央处理单元(21)，所述中央处理单元(21)的连接端设有数据采集模块(22)，所述数据采集模块(22)包括三相工频电压采集单元(23)和三个行波高速数据采集单元(24)，所述三个行波高速数据采集单元(24)分别采集三个交流电势上的电压及行波传感器(51)监测行波信号，所述三相工频电压采集单元(23)用于采集三个交流电势上的工频电压信号；所述中央处理单元(21)的连接端设有GPS/北斗精确定时单元(25)，所述GPS/北斗精确定时单元(25)的连接端设有授时天线，所述GPS/北斗精确定时单元(25)用于获得行波传播时间，所述中央处理单元(21)的连接端设有网口，所述网口的连接端连接有3G/4G无线路由器，所述3G/4G无线路由器的连接端设有3G天线，所述数据采集终端(2)通过网络与监测主站(4)无线连接；所述中央处理器的连接端设有指示灯，所述指示灯的数量设置为三个，三个所述指示灯对应三个交流电势，且三个指示灯分别显示三相电路故障信息，所述中央处理器内部设有伪故障点剔除算法，该算法用于将正确的真实故障点提取出来，所述伪故障点剔除算法设置为矩阵算法，所述矩阵算法中还包括混合线路定位算法，该混合线路定位算法用于计算各线路上故障点的距离范围；所述数据采集终端(2)的连接端还设有精确定位查询端(6)，所述精确定位查询端(6)包括高压冲击信号发生器(61)、定点主机(62)、定点传感器(63)和耳机(64)，所述高压冲击信号发生器(61)的高压输出端与电缆故障相相匹配，该高压冲击信号发生器(61)用于对故障电缆进行直流高压冲击，使故障点击穿放电，所述定点传感器(63)和耳机(64)均与定点主机(62)电性连接，所述定点传感器(63)用于接收故障点磁场波形，所述耳机(64)用于监听故障点放电声音。2.根据权利要求1所述的一种电力线路故障在线监测与定位系统，其特征在于：所述数据采集模块(22)的连接端设有A/D转换器，所述三相工频电压采集单元(23)和三个行波高速数据采集单元(24)均与A/D转换器电性连接，所述三相工频电压采集单元(23)采集三相工频电压信息数据，并使用工频基波电压失压作为数据上传的启动判据，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宜波，韩仁章，
申请(专利权)人：淄博威纳电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37