基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置，非接触式故障监测终端布置于三相导线下方杆塔上，以实时采集故障时三相导线在周围空间产生的工频磁场信号、空间电场信号、行波磁场信号和行波电场信号；数据中心与非接触式故障监测终端无线连接，以获取工频磁场信号、空间电场信号、行波磁场信号和行波电场信号，并对工频磁场信号、空间电场信号进行有效信号优选和重构，以获得磁场基波信号、电场基波信号，并以此判断线路是否发生故障，若为是，则通过行波磁场信号、行波电场信号进一步定位故障点，若为否，则线路无故障。无需停电安装；大幅提升了分布式故障定位技术的适用性，为输电线路的稳定运行保驾护航。为输电线路的稳定运行保驾护航。为输电线路的稳定运行保驾护航。

【技术实现步骤摘要】
基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置及方法


[0001]本专利技术涉及智能电网领域，具体涉及一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置及方法。

技术介绍

[0002]随着中国电网建设的飞速发展，特高压输电线路投运或在建的总长度已超3万km，其电压等级高，输电距离长，跨越山区、河流、高铁、高速公路及重要电力线路的区段多，其故障的性质、定位及诊断分析对电力系统的安全、可靠、经济运行具有重要意义。常规安装于变电站内的行波测距装置虽然从原理上可以准确定位故障点位置，但在实际应用中，高阻故障等弱行波信号的有效提取、故障点反射波与对端母线反射波的有效识别和雷电干扰的有效辨识和定位等问题很大程度影响了其定位的准确性和实际效果。
[0003]近年来业界提出了一种通过分布式安装监测终端，结合运维中心分析服务系统来综合诊断的新型技术路线，其相对于常规的站内测距装置，区间距离大为缩短，区间内的线路参数线性度大为增强，中心站功能实施也更加灵活，为大幅提高输电线路故障位置定位精度和诊断分析准确度提供了基础条件。目前国内外已有若干高等院校、科研院所和设备制造商进行了该领域解决方案的研究及产品制造，取得了一系列科研成果，故障诊断效果有了明显进步。
[0004]现有分布式行波定位技术需要将监测终端直接安装于输电线路导线上，易出现以下突出的问题：
[0005]一是：监测终端必须停电安装，由于输电线路电压等级高、输电容量大，停电安装会降低电网运行可靠性与经济性，对于供电可靠性要求较高的线路，往往由于无法停电而使得终端无法安装，大大降低了本技术的适用性；
[0006]二是：监测终端运行于导线上高压强磁场环境，对监测终端内部数据处理模块、通信模块等核心部件运行带来不利影响，难以保证长期运行可靠性；
[0007]三是：监测终端安装于导线上后，运维人员无法按需对设备进行维修和保养，当出现局部模块损坏或功能异常后，往往导致整机运行异常，降低了故障监测与诊断的可靠性。
[0008]基于以上情况，需要对分布式故障定位技术进行更新和升级。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置及方法，以克服上述现有技术中的不足。
[0010]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位，包括：
[0011]非接触式故障监测终端，布置于三相导线下方杆塔上，以实时采集故障时三相导线在周围空间产生的工频磁场信号、空间电场信号、行波磁场信号和行波电场信号；
[0012]数据中心，与非接触式故障监测终端无线连接，以获取非接触式故障监测终端的
工频磁场信号、空间电场信号、行波磁场信号和行波电场信号，并对工频磁场信号、空间电场信号进行有效信号优选和重构，以获得工频磁场基波信号、空间电场基波信号，并以此判断线路是否发生故障，若为是，则通过行波磁场信号、行波电场信号进一步定位故障点，若为否，则线路无故障。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0014]进一步，非接触式故障监测终端包括：
[0015]磁场传感器，具有两路电压信号输出；
[0016]磁场信号调理及处理电路，其与磁场传感器的两路输出电压信号相连，并对其中一路电压信号依次进行电压跟随处理、低通滤波、多路放大、模数变换，以获得至少4路工频磁场信号；以及对另一路电压信号依次进行电压跟随处理、高通滤波、多路放大、模数变换，以获得至少4路行波磁场信号；
[0017]电场传感器，具有两路电压信号输出；
[0018]电场信号调理及处理电路，其与电场传感器的两路输出电压信号相连，并先对两路电压信号分别进行电压跟随处理，然后再进入加法以将两路信号合二为一，合二为一的信号依次进行低通滤波、多路放大和模数变换，以获得至少4路空间电场信号；同时，合二为一的信号依次进行高通滤波、多路放大和模数变换，以获得至少4路行波电场信号；
[0019]中央处理单元，其与磁场信号调理及处理电路、电场信号调理及处理电路输出相连，并对磁场信号调理及处理电路、电场信号调理及处理电路所上传的信号进行触发条件判断；
[0020]若各路工频磁场信号中，任意一路满足触发条件，则将预定时长的多路信号同时提取出来并缓存于缓存中；
[0021]若各路行波磁场信号中，任意一路满足触发条件，则将多路信号同步缓存于缓存中；
[0022]若各路空间电场信号中，任意一路满足触发条件，则将预定时长的多路信号同时提取出来并缓存于缓存中；
[0023]若各路行波电场信号中，任意一路满足触发条件，则将多路信号同步缓存至缓存于缓存中；
[0024]GPS/北斗时钟，对缓存内的信号进行授时；
[0025]数据传输模块，与中央处理单元的输出相连，以及与数据中心建立通讯连接，并将授时后的信号上传至数据中心。
[0026]进一步，磁场信号调理及处理电路包括：
[0027]两个电压跟随器a，其分别与磁场传感器两路电压信号输出相连；
[0028]低通滤波电路a，其与其中一个电压跟随器a的输出相连；
[0029]高通滤波电路a，其与另一个电压跟随器a的输出相连；
[0030]两个至少4路放大器a,其中一个与低通滤波电路a的输出相连，另一个与高通滤波电路a的输出相连；
[0031]模数变换器a，每个放大器a的每一路输出上均连接一个模数变换器a。
[0032]进一步，电场信号调理及处理电路包括：
[0033]两个电压跟随器b，其分别与电场传感器两路电压信号输出相连；
[0034]加法器，其输入分别与两个电压跟随器b的输出相连；
[0035]低通滤波电路b，其与加法器的输出相连；
[0036]高通滤波电路b，其与加法器的输出相连；
[0037]两个至少4路放大器b,其中一个与低通滤波电路b的输出相连，另一个与高通滤波电路b的输出相连；
[0038]模数变换器b，每个放大器b的每一路输出上均连接一个模数变换器b。
[0039]进一步，磁场传感器包括：
[0040]多根圆柱棒胚体，其平行布置，材质为高磁导率纳米晶；
[0041]漆包线，其绕制于多根圆柱棒胚体上，并在导入电流后以使各圆柱棒胚体产生相同方向的磁场，每根圆柱棒胚体上绕制的匝数相同；
[0042]无感电阻R，其两个接线端分别接入漆包线的正负极上。
[0043]进一步，电场传感器包括：
[0044]壳体，其上盖和下盖均为金属材质，且接地，以及其两侧侧板材质为阻燃材料；
[0045]两块金属极板，垂直布置于壳体内，且竖向金属极板垂直于大地，并与三相导线平行，水平向金属极板与三相导线以及大地均平行；
[0046]导线上三相电场在竖向金属极板上形成悬浮电位U1，以及导线上三相电场在水平向金属极板上形成悬浮电位U2；悬浮电位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置，其特征在于，包括：非接触式故障监测终端(1)，布置于三相导线下方杆塔上，以实时获取故障时三相导线在周围空间产生的工频磁场信号、空间电场信号、行波磁场信号和行波电场信号；数据中心(2)，与非接触式故障监测终端(1)无线连接，以获取非接触式故障监测终端(1)所采集的工频磁场信号、空间电场信号、行波磁场信号和行波电场信号，并对工频磁场信号、空间电场信号进行有效信号优选和重构，以获得工频磁场基波信号、空间电场基波信号，并以此判断线路是否发生故障，若为是，则通过行波磁场信号、行波电场信号进一步定位故障点，若为否，则线路无故障。2.根据权利要求1所述的一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置，其特征在于，所述非接触式故障监测终端(1)包括：磁场传感器(110)，具有两路电压信号输出；磁场信号调理及处理电路(120)，其与磁场传感器(110)的两路输出电压信号相连，并对其中一路输出信号依次进行电压跟随处理、低通滤波、多路放大、模数变换，以获得至少4路工频磁场信号；以及对另一路输出电压信号依次进行电压跟随处理、高通滤波、多路放大、模数变换，以获得至少4路行波磁场信号；电场传感器(130)，具有两路电压信号输出；电场信号调理及处理电路(140)，其与电场传感器(130)的两路输出电压信号相连，并先对两路电压信号分别进行电压跟随处理，然后再进入加法以将两路信号合二为一，合二为一的信号依次进行低通滤波、多路放大和模数变换，以获得至少4路空间电场信号；同时，合二为一的信号依次进行高通滤波、多路放大和模数变换，以获得至少4路行波电场信号；中央处理单元(150)，其与磁场信号调理及处理电路(120)、电场信号调理及处理电路(140)输出相连，并对磁场信号调理及处理电路(120)、电场信号调理及处理电路(140)所上传的信号进行触发条件判断；若各路工频磁场信号中，任意一路满足触发条件，则将预定时长的多路信号同时提取出来并缓存于缓存中；若各路行波磁场信号中，任意一路满足触发条件，则将多路信号同步缓存于缓存中；若各路空间电场信号中，任意一路满足触发条件，则将预定时长的多路信号同时提取出来并缓存于缓存中；若各路行波电场信号中，任意一路满足触发条件，则将多路信号同步缓存至缓存于缓存中；GPS/北斗时钟(170)，对缓存内的信号进行授时；数据传输模块(160)，与中央处理单元(150)的输出相连，以及与数据中心(2)建立通讯连接，并将授时后的信号上传至数据中心(2)。3.根据权利要求2所述的一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置，其特征在于：所述磁场信号调理及处理电路(120)包括：两个电压跟随器a(121)，其分别与磁场传感器(110)两路电压信号输出相连；低通滤波电路a(122)，其与其中一个电压跟随器a(121)的输出相连；高通滤波电路a(123)，其与另一个电压跟随器a(121)的输出相连；两个至少4路放大器a(124),其中一个与低通滤波电路a(122)的输出相连，另一个与高
通滤波电路a(123)的输出相连；模数变换器a(125)，每个放大器a(124)的每一路输出上均连接一个模数变换器a(125)。4.根据权利要求2所述的一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置，其特征在于：所述电场信号调理及处理电路(140)包括：两个电压跟随器b(141)，其分别与电场传感器(130)两路电压信号输出相连；加法器(142)，其输入分别与两个电压跟随器b(141)的输出相连；低通滤波电路b(143)，其与加法器(142)的输出相连；高通滤波电路b(144)，其与加法器(142)的输出相连；两个至少4路放大器b(145),其中一个与低通滤波电路b(143)的输出相连，另一个与高通滤波电路b(144)的输出相连；模数变换器b(146)，每个放大器b(145)的每一路输出上均连接一个模数变换器b(146)。5.根据权利要求2所述的一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位装置，其特征在于，所述磁场传感器(110)包括：多根圆柱棒胚体(111)，材质为高磁导率纳米晶；漆包线(112)，其绕制于多根圆柱棒胚体(111)上，并在导入电流后以使各圆柱棒胚体(111)产生相同方向的磁场，每根圆柱棒胚体(111)上绕制的匝数相同；无感电阻R(113)，其两个接线端分别接入漆包线(112)的正负极上。6.根据权利要求2所述的一种基于非接触式检测的输电线路分布式故...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔杰，谢彬，范志升，
申请(专利权)人：武汉华瑞伏安电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：