本发明专利技术公开了一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，该装置包括：电网接入模块、回路监测模块、追踪定位模块、母线稳压模块、断路保护模块、风险评估模块、无线通讯模块及系统控制模块；其中，电网接入模块，用于接入统一电力供应的电网系统；回路监测模块，用于对回路进行实时异常监测与故障分析；追踪定位模块，用于对故障回路进行追踪并获取定位信息；母线稳压模块，用于提供母保阻抗维持母线电压的稳定；断路保护模块，用于对故障回路进行切断实现快速断路。本发明专利技术通过构建综合故障监测、追踪定位、断路保护及稳压调节等功能的电力防火墙，能够实现电力系统全面高效的故障监测与保护调节，从而保证电力系统的连续性与稳定性。与稳定性。与稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置
[0001]本专利技术涉及电力系统防护
，具体来说，涉及一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置。
技术介绍
[0002]电力系统是把很多的发电站、变电站、配电站和用户等由输电和配电线路连接起来形成的系统。它通常由发电机、变压器、母线、输配电线路及用电设备等组成。各电气元件、设备及系统通常处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态。
[0003]电力系统故障是指电气元件和设备不能按照预期的指标进行工作的一种状态，也就是说电气元件和设备未达到其应该达到的功能，故障包括有发电机组故障、变压器故障、输电线路故障、变电所故障和母线故障等。
[0004]在国网和企业用电系统中经常会出现某一厂区或是企业内部某一回路出线故障，导致越级调上级开关，导致没有发生故障的厂区或是回路停电，在后期运行中如果出现此种故障就会造成停电区域扩大化。为了解决这问题，一些用户在回路中串联限流电抗器，从而限制电流突变，维持母线的剩余电压，不造成越级跳开关现象，但是这样设计后系统的预算成本大大增加，另外后期的运行成本也大大增加。
[0005]为了解决此类问题需要研制一种装置将电力系统中一旦某一回路出现故障，此装置立刻将故障回路屏蔽出来，让其他无故障的回路免受影响，让整个电力系统全方位做上防火墙。
[0006]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0007]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0008]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，该装置包括：电网接入模块、回路监测模块、追踪定位模块、母线稳压模块、断路保护模块、风险评估模块、无线通讯模块及系统控制模块；其中，电网接入模块，用于接入统一电力供应的电网系统；回路监测模块，用于对回路进行实时异常监测与故障分析；追踪定位模块，用于对故障回路进行追踪并获取定位信息；母线稳压模块，用于提供母保阻抗维持母线电压的稳定；断路保护模块，用于对故障回路进行切断实现快速断路；风险评估模块，用于综合环境数据进行电网安全风险评估；无线通讯模块，用于提供无线通讯实现数据的高速传输；系统控制模块，用于实现各个功能模块进行调度与控制。
[0009]进一步，回路监测模块包括电流瞬时值判据子模块、电流变化率判据子模块、零点间隔判据子模块及故障监测分析子模块；其中，电流瞬时值判据子模块用于设定电流瞬时值判据，并按照预设采样时间间隔实时监测并获取回路中电流瞬时值；电流变化率判据子模块用于设定电流变化率判据，并按照预设采样时间间隔实时监测并获取各回路中电流变化率；零点间隔判据子模块用于预先设定零点间隔判据，并根据实时监测得到的电流瞬时值或电流变化率计算过零点时间间隔；故障监测分析子模块用于存储快速检测策略，选择电流瞬时值判据、电流变化率判据及零点间隔判据实现回路故障的检测与确定。
[0010]进一步，预先设定零点间隔判据，并根据实时监测得到的电流瞬时值或电流变化率计算过零点时间间隔包括以下步骤：设定采样时间间隔，对实时监测的电流瞬时值或电流变化率进行采样；获取当前时刻的采样值，并与前一个采样时间间隔的采样值相乘计算连续两个采样值的乘积，并判断乘积值的正负性，得到当前时刻是否为电流瞬时值或电流变化率的过零点；若当前时刻的采样值为电流瞬时值或电流变化率的过零点时，记录当前时刻的时间数值，若当前时刻不是过零点时，则继续进行监测；持续监测与判断下一过零点时刻，并计算当前过零点时刻与下一过零点时刻之间的过零点时间间隔，判断是否满足判据条件；若过零点时间间隔满足判据条件，则认定回路存在故障。
[0011]进一步，存储快速检测策略，选择电流瞬时值判据、电流变化率判据及零点间隔判据实现回路故障的检测与确定包括以下步骤：根据实时监测与计算结果，将第一个满足电流瞬时值判据、电流变化率判据与零点间隔判据的判据作为初始判据；当初始判据满足条件并在预设的等待时间间隔内，未出现另一个判据满足，则认定初始判据为工况干扰，该初始判据无效；当初始判据满足条件并在预设的等待时间间隔内，出现并存在另一个判据满足，则认定回路存在故障。
[0012]进一步，追踪定位模块包括GIS数据库子模块、故障追踪推理子模块、分布式定位子模块及扩展接口子模块；其中，GIS数据库子模块用于提供与电网系统结合的GIS地图服务，形成电网区域内的线路地形图；故障追踪推理子模块用于对回路检测得到的故障进行追踪定位，确定故障位置并进行局部隔离；分布式定位子模块用于作为分布式定位节点，确定并存储电网系统内各个防火墙装置的具体位置信息；扩展接口子模块用于实现外部扩展接入，对电网系统与GIS地图服务进行数据输入、维护与更新。
[0013]进一步，对回路检测得到的故障进行追踪定位，确定故障位置并进行局部隔离包括以下步骤：获取检测到故障的防火墙装置自身的位置信息，根据电网系统的拓扑结构，孤立无源连通网络；运用GIS的空间分析功能在GIS地图内进行搜索，找出存在故障的区段，并逐一排除不带电的非故障区，直至将目标缩小至无源区，作为故障区；以故障区的中点坐标向外搜索，确定与其直接连接的断路器的位置坐标，并将位置坐标构成的范围区域作为隔离区。
[0014]进一步，母线稳压模块包括阻抗计算子模块与短路阻抗子模块；其中，阻抗计算子模块用于根据发生故障时存在的电流变化率计算出相应的阻抗值；短路阻抗子模块用于补偿发生故障的回路所损失的阻抗，将回路电流从短路值限制到额定电流以内，维持了母线的剩余电压。
[0015]进一步，断路保护模块包括开关分闸子模块与断路保护子模块；其中，开关分闸子模块用于实现短路阻抗子模块中阻抗的定向定量输入；断路保护子模块用于提供故障回路的短路保护以及对隔离区的断路划分。
[0016]进一步，风险评估模块包括雷电灾害评估子模块与污秽分析子模块；其中，雷电灾害评估子模块用于进行雷电定位，采用SQL数据库且与GIS数据库子模块相互集成，实时监测并展示电网系统区域内雷击的发生时间、位置及回击次数的雷电参数，对防火墙由于雷电原因发生断路的风险进行预警评估；污秽分析子模块用于监测与分析当前环境内大气参数数据，利用污秽分析方法对环境进行风险分析。
[0017]进一步，对防火墙由于雷电原因发生断路的风险进行预警评估包括以下步骤：获取电网系统所在区域的故障历史资料，将其中的历史短路记录提取出来，将历史短路记录进行网格划分，得到各个时间段的短路矩阵；利用雷电定位系统服务器获取历史雷电定位数据，并提取对应短路矩阵部分的雷电定位数据，并形成相应的雷电定位矩阵；对比雷电定位矩阵与短路矩阵，得出该区域造成短路的最低电流值；从气象局获取到雷电预警数据，并根据短路矩阵，截取并制作出该地区的雷电预警矩阵；通过气象局数据，获取该区域历史雷电预警数据，并通过雷电定位系统，获取该区域的历史雷电定位数据并进行对比，分析得到该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，其特征在于，该装置包括：电网接入模块、回路监测模块、追踪定位模块、母线稳压模块、断路保护模块、风险评估模块、无线通讯模块及系统控制模块；其中，所述电网接入模块，用于接入统一电力供应的电网系统；所述回路监测模块，用于对回路进行实时异常监测与故障分析；所述追踪定位模块，用于对故障回路进行追踪并获取定位信息；所述母线稳压模块，用于提供母保阻抗维持母线电压的稳定；所述断路保护模块，用于对故障回路进行切断实现快速断路；所述风险评估模块，用于综合环境数据进行电网安全风险评估；所述无线通讯模块，用于提供无线通讯实现数据的高速传输；所述系统控制模块，用于实现各个功能模块进行调度与控制。2.根据权利要求1所述的一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，其特征在于，所述回路监测模块包括电流瞬时值判据子模块、电流变化率判据子模块、零点间隔判据子模块及故障监测分析子模块；其中，所述电流瞬时值判据子模块用于设定电流瞬时值判据，并按照预设采样时间间隔实时监测并获取回路中电流瞬时值；所述电流变化率判据子模块用于设定电流变化率判据，并按照预设采样时间间隔实时监测并获取各回路中电流变化率；所述零点间隔判据子模块用于预先设定零点间隔判据，并根据实时监测得到的所述电流瞬时值或所述电流变化率计算过零点时间间隔；所述故障监测分析子模块用于存储快速检测策略，选择所述电流瞬时值判据、所述电流变化率判据及所述零点间隔判据实现回路故障的检测与确定。3.根据权利要求2所述的一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，其特征在于，所述预先设定零点间隔判据，并根据实时监测得到的所述电流瞬时值或所述电流变化率计算过零点时间间隔包括以下步骤：设定采样时间间隔，对实时监测的电流瞬时值或电流变化率进行采样；获取当前时刻的采样值，并与前一个采样时间间隔的采样值相乘计算连续两个采样值的乘积，并判断乘积值的正负性，得到当前时刻是否为电流瞬时值或电流变化率的过零点；若当前时刻的采样值为电流瞬时值或电流变化率的过零点时，记录当前时刻的时间数值，若当前时刻不是过零点时，则继续进行监测；持续监测与判断下一过零点时刻，并计算当前过零点时刻与下一过零点时刻之间的过零点时间间隔，判断是否满足判据条件；若过零点时间间隔满足判据条件，则认定回路存在故障。4.根据权利要求3所述的一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，其特征在于，所述存储快速检测策略，选择所述电流瞬时值判据、所述电流变化率判据及所述零点间隔判据实现回路故障的检测与确定包括以下步骤：根据实时监测与计算结果，将第一个满足所述电流瞬时值判据、所述电流变化率判据与所述零点间隔判据的判据作为初始判据；当所述初始判据满足条件并在预设的等待时间间隔内，未出现另一个判据满足，则认
定所述初始判据为工况干扰，该初始判据无效；当所述初始判据满足条件并在预设的等待时间间隔内，出现并存在另一个判据满足，则认定回路存在故障。5.根据权利要求4所述的一种基于短路故障快速检测定位的电力系统防火墙装置，其特征在于，所述追踪定位模块包括GIS数据库子模块、故障追踪推理子模块、分布式定位子模块及扩展接口子模块；其...
【专利技术属性】
技术研发人员：项贤文，汪守飞，
申请(专利权)人：安徽凯民电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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