配电线路故障监测系统技术方案

一种配电线路故障监测系统，包括若干监测点和一与各监测点用电力电缆进行连接的主站，在各监测点内安装有内含载波通讯卡的ＤＴＵ，以及电感耦合器，各监测点的载波通讯卡将ＤＴＵ采集到的数据进行调制后，通过耦合器将调制信号分别耦合至电力电缆屏蔽层；在主站内安装有主载波机、协议转换器，以及电感耦合器，将各监测点输出的调制信号通过电力电缆传送至主站后，耦合至主载波机，主载波机将调制信号解调，送到协议转换器，实现相应的规约转换，经由主站内ＲＴＵ转发到外围的ＳＣＡＤＡ系统，或直接经过Ｍｏｄｅｍ传送到外围的ＳＣＡＤＡ系统。本发明专利技术在各监测点安装故障监测装置，在ＳＣＡＤＡ系统中对监测点的故障信息进行分析，确定故障区段后，进行故障隔离和恢复送电，提高整个供电系统的可靠性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种配电线路故障监测系统。
技术介绍
目前部分变电站、配电站内安装了远动RTU(远方终端装置)，通过光纤或MODEM(调制解调器)通道将监测数据送往SCADA系统(调试自动化系统)。但是部分早期建设的配电站，如1型、2型、3型配电站，结构相对简单，在配电站中没有安装远程监测设备。为了提高供电的可靠性，提高对故障判断的及时性，加快故障解决的速度，需要对1型、2型、3型配电站也进行实时的监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配电线路故障监测系统，从而将没有安装RTU的配电站与已经安装RTU的配电站一起组成严密的配电监控网，及时有效的应对突发的各种问题，从而有利于提高整个供电系统的可靠性。本专利技术所提供的一种配电线路故障监测系统，包括若干监测点和一与各监测点用电力电缆进行连接的主站，其特征在于在所述各监测点内安装有内含载波通讯卡的DTU(故障监测采集装置)，以及电感耦合器，各监测点的载波通讯卡将DTU采集到的数据进行调制后，通过电感耦合器将调制信号分别耦合至电力电缆；在所述主站内安装有主载波机、协议转换器，以及电感耦合器，所述各监测点输出的调制信号通过电力电缆传送至该主站后，耦合至所述主载波机，该主载波机将调制信号解调，送到所述协议转换器，实现相应的规约转换，经由该主站内的RTU转发到外围的SCADA系统，或直接经过Modem传送到外围的SCADA系统。上述的配电线路故障监测系统，其中所述电感耦合器将调制信号耦合至电力电缆的屏蔽层。上述的配电线路故障监测系统，其中所述主载波机采用101规约采集各监测点的数据，通过多串口卡送至协议转换器。上述的配电线路故障监测系统，在系统的环网柜内，是通过信号线搭桥方式绕过电力电缆开关柜实现信号的连接。上述的配电线路故障监测系统，其中故障监测采集装置包括采样部分，包括在检测点内测量线路上加装的串行电流互感器，该互感器将线路二次侧的电压、电流信号，经电压、电流互感器PT、CT隔离后，通过滤波、放大电路，转换成交流电压信号送至下述的微处理器；微处理器，对电流数据经分析、定性、存储，判别每条线路的运行或故障电流检测，进行馈线开关的监测和控制，除具有RTU的遥测功能外，还具有故障信号捕捉的能力，配合配电子站、配电主站，可实现配电线路的故障自动隔离和非故障区段恢复供电；载波通讯卡，与所述微处理器相连，按规约发送信息；电源装置，为外接AC220V经整流后为DC24V，DC24V再经DC/DC供电于微处理器和载波通讯卡，另一方面，给蓄电池浮充电，在装置失去交流电源输入时，蓄电池组将自动给微处理器提供24V直流电源，蓄电池能够维持装置至少工作到将故障传送到指定上级调度或可以更多的时间。上述的配电线路故障监测系统，其中电源装置中还包括一个对电源可供给放电回路的遥控接点，进行远方放电试验。本专利技术在各监测点安装故障监测采集装置，通过载波通道将各监测点的信号传送到主站，在主站通过协议转换器实现相应的规约转换，然后再通过主站的RTU利用现有的通道(光纤、音频电缆)上传至SCADA系统，也可以不通过RTU直接将数据上传至SCADA系统，在SCADA系统中对监测点的故障信息进行分析，确定故障区段后，进行故障隔离和恢复送电，提高整个供电系统的可靠性。尤其故障监测采集装置DTU是以微处理器为基础，加强了传统RTU的数据处理功能并结合强大的通讯功能，为电力系统变电站自动化及配网自动化应用的控制和数据采集提供了弹性的解决方案。本专利技术具有通讯误码率低、通讯实时性强、支持标准通讯规约，并能够在不影响系统的正常运行的前提下，支持功能的扩充，并能根据用户应用系统的需要和投资状况，可灵活选择系统的配置。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图；图2是本专利技术的市区局故障监测工程载波通道示意图；图3是本专利技术的通道示意图；图4是本专利技术的故障监测采集装置的结构示意图；图5是本专利技术的交流采样板原理框图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术，即一种配电线路故障监测系统，包括四个监测点1和一与各监测点1采用载波通讯方式通讯(即用电力电缆进行连接)的主站2。在主站2内安装有主载波机21、协议转换器22，以及电感耦合器。在监测点1内安装有内含载波通讯卡12的DTU，以及电感耦合器。各监测点1的载波通讯卡12将DTU采集到的数据进行调制后，通过电感耦合器将调制信号耦合至电力电缆屏蔽层。主载波机21采用101规约采集监测点1内的数据，将各监测点1输出的调制信号通过电力电缆屏蔽层传送至主站2后，耦合至主载波机21，主载波机21将调制信号解调，通过多串口卡COM送到协议转换器22，由协议转换器22实现101规约到CDT规约的转换，经由主站2内RTU 24转发到外围的SCADA系统3，或直接经过Modem 23传送到外围的SCADA系统3。参见图2~3，该系统的通信工程是以一台RTU作为子站系统，即日晖变电站2，通过主载波机21数据传输通道，用101论询规约召测该日晖变电站2底下的四个一型站即医小站、小真站、真小站和清大站的DTU采集到的遥信、遥测量数据，实现对四个配电站1的故障监测功能。载波信号在变电站2和配电站1的开关柜4外面电力电缆的屏蔽层上传输，在环网柜内，通过搭桥绕过开关柜4实现信号的接力。如图中所示，载波信号的传输通道是独立于开关柜4之外的，不管通道上的某段电缆是否供电，只要物理连接正常就不影响信号的传输。在变电站2内的主载波机21，可采用型号为DLC-2100产品，协议转换器22可采用型号为ACP4001的工控机。电感耦合器25可采用型号为DLC-400-TY1产品。再参见图4，在各配电站1内的DTU包括采样部分、微处理器11、载波通讯卡12和电源装置。采样部分，即在检测点内测量线路上加装的串行电流互感器，该互感器将线路二次侧的电压、电流信号，经电压、电流互感器PT、CT隔离后，通过滤波、放大电路，转换成交流电压信号送至微处理器。如图5所示，由于电力系统电量畸变及频率波动，需要时刻跟踪系统的频率变化，因此对采样信号经搜索同步电路进行电网频率时刻跟踪，计算出采样的倍频间隔N。某一回路交流电压、电流经PT、CT隔离后，再经滤波、放大后通过集成电路CD40502，在某个采样时刻同时接通UAB、UAC、IA、IC的交流信号。经采样保持器S/H保持，再送AD574进行模数转换，通过计算可得到各种电量。微处理器11，对电流数据经分析、定性、存储，判别每条线路的运行或故障电流检测，进行馈线开关的监测和控制，除具有RTU的遥测功能外，还具有故障信号捕捉的能力，配合配电子站、配电主站，可实现配电线路的故障自动隔离和非故障区段恢复供电。载波通讯卡12，与所述微处理器相连，按规约发送信息。电源装置，为外接AC220V经整流后为DC24V，DC24V再经DC/DC供电于微处理器11和载波通讯卡12，另一方面，给蓄电池13浮充电，在装置失去交流电源输入时，蓄电池组将自动给微处理器提供24V直流电源，蓄电池能够维持装置至少工作到将故障传送到指定上级调度或可以更多的时间。电源装置中还包括一个对电源可供给放电回路的遥控接点YK，进行远方放电试验。在线路上电缆增加电流互感器CT，将电缆中的三相电流感应成可测量的电流小于5A，故障时可以测到电流很大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电线路故障监测系统，包括若干监测点和一与各监测点用电力电缆进行连接的主站，其特征在于：在所述各监测点内安装有内含载波通讯卡的故障监测采集装置，以及电感耦合器，各监测点的载波通讯卡将故障监测采集装置采集到的数据进行调制后，通过电感耦合器将调制信号分别耦合至电力电缆；在所述主站内安装有主载波机、协议转换器，以及电感耦合器，所述各监测点输出的调制信号通过电力电缆传送至该主站后，耦合至所述主载波机，该主载波机将调制信号解调，送到所述协议转换器，实现相应的规约转换，经由该主站内的远方终端装置转发到外围的调试自动化系统，或直接经过调制解调器传送到外围的调试自动化系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆融，孙列，张小越，杜成刚，杨健，周静，
申请(专利权)人：上海久隆电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]