一种智能配网故障监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种智能配网故障监测系统，包括采集单元组、母线汇集单元和配电主站，采集单元组包括三个采集单元，三个采集单元分别采集架空线A/B/C三相电流、谐波数据，母线汇集单元通过无线网络与采集单元和配电主站通信，母线汇集单元包括同步时钟模块，用于接收GPS或北斗时钟，为所述采集单元提供时间同步信号，母线汇集单元采集变电站母线的零序电压，当检测到零序电压发生突变时，立即向各采集单元发送故障录波启动命令，采集单元在录波周期结束后上传故障发生前后固定周期的波形数据，母线汇集单元识别故障，并把故障信息发送给配电主站。本实用新型专利技术可以快速识别故障线路和故障区段，定位更加准确，能提前发现缺陷点，变被动抢修为主动消缺。变被动抢修为主动消缺。变被动抢修为主动消缺。

【技术实现步骤摘要】
一种智能配网故障监测系统


[0001]本技术涉及电力系统继电保护
，特别是一种智能配网故障监测系统。

技术介绍

[0002]目前我国配电网中性点接地方式大多采用以不接地方式、经消弧线圈接地方式为主的小电流接地方式和中性点经小电阻接地的大电流接地方式。在发生单相故障时，中性点不接地系统的单相接地电流仅由系统对地电容决定，多数情况下可以自动消除，但间歇性电弧接地过电压较大，要求较高的绝缘水平。经消弧线圈接地系统，单相接地故障电流仅为补偿后很少的残余电流，对电弧的重燃有明显的抑制作用，可减少电弧接地发生高幅值过电压的几率，但调节脱谐度麻烦且尚未实现100％准确故障选线，会严重影响正常供电的恢复。
[0003]小电流接地系统单相接地故障时，因不构成短路回路，接地相电流不大，往往比负荷电流小得多，而三相之间的线电压仍然保持对称，不必立即切除接地相，对配电变压器的供电暂没有影响，按照限行电力行业规程系统仍可继续运行1～2h。这在一定程度上保证了对用户的连续供电，但长时间带故障运行对绝缘薄弱的设备不利，而且很可能会导致相间短路而扩大事故。另一方面，尽管故障点的电流不大，但故障长时间存在，也会给附近的人群带来安全隐患。因此从人身和电网安全的角度考虑，应迅速选出故障线路，查出故障点并隔离故障区域。各电力公司普遍采用小电流接地选线装置和配电线路故障指示器作用于告警或跳闸，实现配电网单相接地故障的自动化处置。
[0004]现有技术的故障指示器一般是利用故障相的相电压变化产生的感应电场强度的变化启动故障指示器的录波功能。随着单相接地故障快速处置的应用，中性点经电阻接地的方式被大量采用。中性点经小电阻接地方式下，故障相电压变化不大，传统故障指示器将无法正确识别。现有技术无法实现故障定位，若发生单相接地故障只能跳开出现侧断路器，扩大了停电范围；选线原理无法适应各种故障现象，如高阻接地故障，弧光接地故障，断线故障等。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术提出了一种智能配网故障监测系统，以准确快速地实现线路故障定位。
[0006]为了实现上述目的，本技术提供的智能配网故障监测系统，其特征在于，包括采集单元组、母线汇集单元和配电主站，采集单元组包括三个采集单元，三个采集单元分别采集架空线A/B/C三相电流、谐波数据，母线汇集单元通过无线网络与采集单元和配电主站通信，母线汇集单元包括同步时钟模块，用于接收GPS或北斗时钟，为所述采集单元提供时间同步信号，各采集单元间采取定周期对时的方式进行同步，母线汇集单元采集变电站母线的零序电压，当检测到零序电压发生突变时，立即向各采集单元发送故障录波启动命令，
采集单元在录波周期结束后上传故障发生前后固定周期的波形数据，母线汇集单元根据时间同步信号、故障录波启动命令和波形数据合成零序电流，通过横向对比各线路首端零序电流大小和方向来识别故障线路，通过纵向对比故障线路上下游各点零序电流的大小和方向识别故障区段，并把识别的故障信息发送给配电主站
[0007]本技术采用母线零序电压突变来触发锁存接地暂态录波，能对包括高阻接地、断线等的单相接地故障的选线和定位。采用广域同步录波进行故障定位，时间同步技术让三相线路上的线路采集单元在故障发生时进行高精度同步录波，在极小同步时间误差下合成精确的零序电流，可以快速识别故障线路和故障区段，定位更加准确，能提前发现缺陷点，变被动抢修为主动消缺，削减永久性接地故障发生概率。
附图说明
[0008]图1为智能配网故障监测系统的结构示意图；
[0009]图2为采集单元的结构示意图。
[0010]下面结合附图对本技术作进一步详细说明。
具体实施方式
[0011]智能配网故障监测系统专为中高压配网架空线路状态监测及故障定位而设计。参见图1，智能配网故障监测系统包括采集单元组、母线汇集单元和配电主站。采集单元组包括三个采集单元，三个采集单元分别采集架空线A/B/C的三相电流、谐波数据。参见图2，采集单元包括电流采集模块、电场采集模块、AD采样保持模块、MCU模块、无线通信模块和报警模块。电流采集模块和电场采集模块分别采集线路的电流和电场数据，并将数据送至AD采样保持模块。采用12.8kHz采样频率，每周波256个点，可高保真“捕获”宝贵的高频暂态信号，极大的充实了故障判定的依据，提高故障判定的准确率和可靠性。AD采样保持模块把数据发送给MCU模块，MCU模块对数据进行储存和分析。无线通信模块通过无线网络与母线汇集单元和配电自动化主站通信，把采集的数据发送给母线汇集单元和配电主站。母线汇集单元可汇集同一段母线区域内采集单元采集的数据,可有效减少采集单元与配电主站之间的数据通信量。
[0012]电力系统出现故障后，会有大量的暂态数据出现，这就需要录波信息进行提供。采集单元的功能就是检测输电线路上的电场、电流等电气量并进行记录。本技术采用的是架空线路型采集单元，通过机械方式固定于架空线路(包括裸导线和绝缘导线)，且可带电装卸。
[0013]母线汇集单元安装在变电站母线侧，采集变电站母线的零序电压，母线汇集单元连续存储带有时间标签的瞬时电压波形,计算基波和各次谐波有效值,检测零序电压突变或越限。由于无法直接采集架空线路的零序电流和零序对地电场信号，因此，为更好的捕捉故障特征数据，采用时间同步技术让三相线路上的线路采集单元在故障发生时进行高精度同步录波，以提高合成零序电流的精度。同步即三个采集单元检测三相线路得到的负荷电流值(大小和方向)，在一定同步时间误差存在的情况下合成零序电流来判定故障，即3I0＝Ia+Ib+Ic。理论上，三相电流由于对称关系，其向量和为零。在实际应用中，由于传感器存在测量误差和同步时间误差，往往合成的零序电流多少会有偏差。同步时间误差会影响合成
零序电流值，同步时间误差越小，越小影响合成零序电流值。母线汇集单元包括同步时钟模块，用于接收GPS或北斗时钟，为采集单元提供时间同步信号，各采集单元间采取定周期对时的方式进行同步，可减小同步时间误差，提高合成零序电流的精度。
[0014]当母线汇集单元检测到零序电压发生突变时，立即向各线路采集单元发送故障录波启动命令，采集单元在录波周期结束后上传故障发生前后固定周期的波形数据。母线汇集单元根据时间同步信号、故障录波启动命令和波形数据合成零序电流，通过横向对比各线路首端零序电流大小和方向来识别故障线路，通过纵向对比故障线路上下游各点零序电流的大小和方向识别故障区段，并把识别的故障信息发送给配电主站，配电主站的故障处理中心做进一步处理。母线汇集单元同时把故障信息同时发送给故障线路的采集单元，采集单元的MCU模块给报警模块发送指令，报警模块可以采用闪灯或翻拍等方式进行报警。
[0015]本技术采用母线零序电压突变来触发锁存接地暂态录波，能对包括高阻接地、断线等的单相接地故障的选线和定位。采用广域同步录波进行故障定位，采用时间同步技术让三相线路上的线路采集单元在故障发生时进行高精度同步录波，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能配网故障监测系统，其特征在于，包括采集单元组、母线汇集单元和配电主站，采集单元组包括三个采集单元，三个采集单元分别采集架空线A/B/C三相电流、谐波数据，母线汇集单元通过无线网络与采集单元和配电主站通信，母线汇集单元包括同步时钟模块，用于接收GPS或北斗时钟，为所述采集单元提供时间同步信号，各采集单元间采取定周期对时的方式进行同步，母线汇集单元采集变电站母线的零序电压，当检测到零序电压发生突变时，立即向各采集单元发送故障录波启动命令，采集单元在录波周期结束后上传故障发生前后固定周期的波形数据，母线汇集单元根据时间同步信号、故障录波启动命令和波形数据合成零序电流，通过横向对比各线路首端零序电流大小和方向来识别故障线路，通过纵向对...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦鹏，田昀，张峰，潘博，陈匡伟，唐星，薛燕彬，邵中华，
申请(专利权)人：嘉兴国电通新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：