配电网故障定位装置及其定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种配电网故障定位装置及其定位方法，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，同步时钟单元采用高精度同步时钟；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；基于云服务平台的故障定位平台，实现后台定位计算及便捷地故障信息共享。在有因特网的情况下，即可实现运行状况的随时察看及故障数据的共享，免除固定IP办理手续麻烦、易受病毒攻击等不便，缩短配电故障查找时间，提高配电故障停电抢修效率，保障供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
配电网故障定位装置及其定位方法
本专利技术涉及一种故障定位装置及其定位方法，特别是配电网故障定位装置及其定位方法。
技术介绍
随着经济社会发展，社会生产和人民生活对电力的需求和依赖性越来越大，电力已经成为人类生活、工作、学习中不可缺少的能源。配网线路作为整个配电网络体系的重要组成部分，直接承担着各类用户的供电任务，其可靠供电能力和质量显得尤为重要。目前配电网一般不装设距离保护，在故障发生后，难以判断故障点准确位置，在查找故障点时，首先根据线路故障指示仪或者配网自动化系统的开关断开来指示，然后通过人工巡线分段查找故障点。这种方法费时费力，而且线路停电时间过长，对用户造成较大的损失和影响，而现有的架空线路配电线路和电力电缆线路故障检测装置存在上面所述的诸多不足，特别是必须要有交流电源，并且不易于携带。一旦配电线路或设备出现问题就容易导致整个电力系统的故障或瘫痪，进而影响居民的正常生活用电，阻碍经济的顺利发展。配电系统分支多、接线复杂，发生配电故障时无法准确定位故障点，故障定位时间过长是困扰配电生产的难题。据统计，2018年，某辖区内发生配网分支线路故障26起，平均故障抢修时间78分钟，其中故障获悉时间为5分钟，故障定位时间为40分钟，故障维修时间为33分钟，故障定位时间占整个抢修时间的51％。该辖区面积1573平方公里，虽然在供电所之外，设置了6个服务点，较大程度缩短了服务半径；但地广人稀，配电线路较长，大大增加了人工查找故障的难度，拉长了故障定位的时间，降低了故障抢修的效率。所以，实现准确的自动检测并及时、快速地切除发生单相接地故障的线路，已成为目前配电领域的一个重要的研究目标，也成为影响配电自动化发展的决定性问题。配电网单相接地故障的测距方法主要分为以下三类：阻抗法、行波法、注入信号寻踪法。其中阻抗法只能适用于结构比较简单的线路，由于行波法不受系统参数、补偿电容、线路不对称以及互感器变化等因素的影响，在输电网有很好的应用，但由于GPS时钟信号存在一定的随机误差，晶振时钟信号存在较大的累计误差，亟需提高配电网故障的精确定位，并且加快定位的速度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种配电网故障定位装置及其定位方法，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；采集传输单元包括行波检测单元、连接单元和通信单元，其中行波检测单元包括行波传感器和行波波头检测单元，行波传感器检测到故障点产生行波信号发送给行波波头检测单元，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发行波记录单元的单片机生成行波到达时刻报文；连接单元用于将行波检测单元与行波记录单元以及通信单元相连接；通信单元用于行波记录单元与云服务平台的数据传输。基于云服务平台的故障定位平台，实现后台定位计算及便捷地故障信息共享。将各采集点采集到的数据，上传到具有固定IP地址的云平台虚拟主机，虚拟主机通过后台选线定位算法进行云计算从而实现故障定位。在有因特网的情况下，即可实现运行状况的随时察看及故障数据的共享，免除固定IP办理手续麻烦、易受病毒攻击等不便。优选地，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，通过对两种时间信号比对分析进行实时主动补偿，以消减GPS/北斗双模卫星时钟信号的随机误差，并消除晶振时钟信号的累计误差。优选地，所述高精度同步时钟包括GPS/北斗接收机、与门、鉴相器、晶振、倍频、计数器、比较器，其中晶振为高精度恒温晶振。优选地，所述单片机模块为STM32单片机模块，程序模块化，接口简单，速度快。优选地，所述连接单元包括连接介质和通讯接口，连接介质采用铜芯线，波形畸变率低，传输衰减小，价格适中。优选地，所述通讯接口采用RS485接口，误码率低。优选地，通信单元包括通讯终端、信号天线和传输卡，通讯终端采用无线传输控制终端，价格适中，信号天线采用外置式，信号增益高，移动方便。优选地，行波传感器为穿芯式行波传感器，采用双屏蔽结构，成本低，提高抗干扰能力，安装灵活方便。一种配电网故障定位方法，该定位方法包括上述的配电网故障定位装置，当故障发生时，装置中的行波传感器会检测到故障点产生的行波信号，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发单片机定时器，单片机在检测到方波后，实时将寄存器中秒以上的时间和纳秒时间数据整合，生成行波到达时刻报文，高精度同步时钟产生高精度可靠性的时钟，然后单片机将报文打包通过通信单元发送给云服务平台，实现故障的准确定位。优选地，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，采用计数器和比较器对晶振进行分频，产生晶振秒时钟信号；晶振秒时钟与GPS/北斗秒时钟进行相位比较，产生偏差序列，偏差包括GPS/北斗双模卫星时钟的随机漂移误差和晶振的累计误差；采用一元二次回归分析模型对两种误差进行估计，从而分离出各自误差；并对晶振累计误差进行修正。本专利技术通过组合的行波测距装置及方法，采用高精度恒温晶振、GPS秒脉冲校准技术保证精确确定故障时刻，产生高精度时钟，采用点散式测量提供大量冗余数据，为测距提供了很大灵活性，极大提高了测距的成功率，改善了配网故障定位难的现状，通过研制配电网故障定位装置，缩短配电故障查找时间，提高配电故障停电抢修效率，保障供电可靠性。附图说明图1为本专利技术配电网故障定位装置的结构示意图；图2为本专利技术GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合原理图；图3为线路首端合闸(或短路)示意图；图4为线路末端注入行波信号(或短路)示意图；图5为初始行波到达时间与距离的关系图；图6为线路主干线故障示意图；图7为仿真线路拓扑图；图8为仿真实验电流信号波形图；图9为仿真实验电压信号波形图；图10为电网故障行波定位系统现场实验测试主接线图；图11为高阻接地故障实验行波传感器输出波形图；图12为数据录入功能界面局部示意图；图13为历史查询功能界面局部示意图；图14为故障定位功能界面局部示意图；图15为故障定位功能电网行波定位系统界面局部示意图；图16为调试安装行波记录装置界面示意图；图17为测试效果图；图18为测试平台界面；图19为测试平台电网行波定位系统界面。具体实施方式如图1所示，一种配电网故障定位装置及其定位方法，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网故障定位装置，其特征在于，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中：/n数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；/n采集传输单元包括行波检测单元、连接单元和通信单元，其中行波检测单元包括行波传感器和行波波头检测单元，行波传感器检测到故障点产生行波信号发送给行波波头检测单元，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发行波记录单元的单片机生成行波到达时刻报文；连接单元用于将行波检测单元与行波记录单元以及通信单元相连接；通信单元用于行波记录单元与云服务平台的数据传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障定位装置，其特征在于，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中：
数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；
采集传输单元包括行波检测单元、连接单元和通信单元，其中行波检测单元包括行波传感器和行波波头检测单元，行波传感器检测到故障点产生行波信号发送给行波波头检测单元，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发行波记录单元的单片机生成行波到达时刻报文；连接单元用于将行波检测单元与行波记录单元以及通信单元相连接；通信单元用于行波记录单元与云服务平台的数据传输。


2.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，通过对两种时间信号比对分析进行实时主动补偿，以消减GPS/北斗双模卫星时钟信号的随机误差，并消除晶振时钟信号的累计误差。


3.根据权利要求2所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述高精度同步时钟包括GPS/北斗接收机、与门、鉴相器、晶振、倍频、计数器、比较器，其中晶振为高精度恒温晶振。


4.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述单片机模块为STM32单片机模块。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凯强，刘新卫，李光胜，李立政，王立平，王震，王涛，刘凤娇，邹亚平，刘冲，胥学军，曹丽伟，闫顺国，屈克广，王超，李智刚，胡瑞雨，李建波，张琪，王红，杨喜玲，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司东营市垦利区供电公司，国网山东省电力公司东营供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37