CN102262201B - 架空配电线路的故障检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种架空配电线路的故障检测方法和系统，涉及检测技术。以解决现有技术检测架空配电线路故障实时性低的问题。包括：故障检测子，用于检测线路的运行参数，根据运行参数确定线路的故障状态，当检测出线路发生故障时，将运行参数发送给子站；子站，用于接收三相线上的故障检测子上报的运行参数，根据三相线路上的故障检测子上报的运行参数进行故障检测，当检测出所述三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给所述主站；主站，用于根据子站上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示故障发生位置以及故障状态。本发明实施例提供的技术方案可以应用在架空配电线路中。

Description

架空配电线路的故障检测方法和系统

技术领域

本发明涉及检测技术，尤其涉及一种架空配电线路的故障检测方法和系统。

背景技术

架空配电线路从变电站出发，通向各个用电场所，一般呈树状分布，包括：主干线路、分支线路以及分支线路上的子分支线路，直到最后送达配电变压器。

现有技术需要技术人员手动检测架空配电线路的故障情况，使得故障检测的实时性较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种架空配电线路的故障检测方法和系统，能够对架空配电线路的故障情况进行实时检测。

一种架空配电线路的故障检测系统，包括：故障检测子、子站以及主站；

所述故障检测子，设置在线路上，用于检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态，当检测出所述线路发生故障时，将所述运行参数发送给所述子站，其中，所述运行参数包括：电流、导线温度、谐波电流值以及电压变化值；

所述子站，设置在电线杆上，用于接收三相线上的所述故障检测子上报的所述运行参数，根据所述三相线路上的故障检测子上报的运行参数进行故障检测，当检测出所述三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给所述主站；

所述主站，设置在变电站或者供电局，用于根据所述子站上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示所述故障发生位置以及故障状态。

一种架空配电线路的故障检测方法，包括：设置在线路上的故障检测子检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态，其中，所述运行参数包括：电流、导线温度、谐波电流值以及电压变化值；当检测出所述线路发生故障时，所述故障检测子将所述运行参数上报给设置在电线杆上的子站；所述子站接收三相线上的所述故障检测子上报的所述运行参数，根据所述三相线上的故障检测子上报的运行参数进行故障检测；当检测出所述三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给设置在变电站或者供电局的主站；所述主站根据所述子站上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示所述故障发生位置以及故障状态。

本发明实施例提供的架空配电线路的故障检测方法和系统，故障检测子能够在线实时地检测线路的故障，并在线路发生故障时及时将线路的运行参数等信息上报给子站，子站进行分析确定三相线的故障情况，并在确定发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给主站，主站结合架空配电线路的拓扑结构将故障发生位置以及故障状态进行显示，从而达到了实时检测架空配电线路故障的目的，进而提高了架空配电线路使用的可靠性，解决了现有技术人为检测架空配线线路实时性低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测系统结构示意图；

图2为图1所示的本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测系统中故障检测子的结构示意图一；

图3为图1所示的本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测系统中故障检测子的结构示意图二；

图4为图1所示的本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测系统中故障检测子的结构示意图三；

图5为本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测方法流程图；

图6为图5所示的本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测方法步骤501的流程图一；

图7为图5所示的本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测方法步骤501的流程图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术检测架空配电线路故障实时性低的问题，本发明实施例提供一种种架空配电线路的故障检测方法和系统。

如图1所示，本发明实施例提供的种架空配电线路的故障检测系统，包括：故障检测子101、子站102以及主站103；

故障检测子101，设置在线路上，用于检测线路的运行参数，根据运行参数确定所述线路的故障状态，当检测出线路发生故障时，将运行参数发送给子站102，其中，运行参数包括：电流、导线温度、谐波电流值以及电压变化值。

具体地，故障检测子可以启动记录程序，记录检测初始时的电流、导线温度和谐波电流值，检测持续时间(如5秒钟)内的电压变化值，以及检测持续时间结束时的电流、导线温度和谐波电流值等运行参数，并根据上述运行参数初步分析线路的故障状态，即：是否发生故障。

进一步地，如图2所示，故障检测子101可以包括：

峰值检测线圈1011，用于检测线路的电流峰值；

存储模块1012，用于存储故障电流峰值的阈值，其中，故障电流峰值的阈值包括：基波阈值和五次谐波阈值；

第一故障判断模块1013，用于根据峰值检测线圈1011获取的电流峰值以及存储模块1012存储的故障电流峰值的阈值，判断线路的故障状态。

进一步地，为了满足不同时期的检测需求，如图2所示，故障检测子还可以包括：

修改模块1014，用于获取故障电流峰值的阈值修改数据，根据该数据修改存储模块1012存储的故障电流峰值的阈值。

具体地，本发明实施例为用户提供了一种专用的现场调试工具，在安装现场可以通过该调试工具对故障电流峰值的阈值进行修改，并将修改后的数据发送给修改模块1014。

如图2所示的故障检测子可以快速地检测出线路的故障状态，检测速度可以达到1微秒，这保证了检测的实时性，不会漏过故障状态，提高了故障检测的准确性。

进一步地，如图3所示，所述故障检测子101可以包括：

电流波形检测线圈1015，用于检测线路的电流波形；

第二故障判断模块1016，用于根据电流波形检测线圈1015获取的电流波形判断线路的故障状态。

进一步地，为了便于更准确地判断出线路故障状态，如图4所示，故障检测子101可以包括：

电压检测电路1017，用于通过检测高压导线通向分布式电容向大地方点的漏露电流值，确定线路的电压变化状态。

当线路的电压从零升高到额定电压时(10KV的配网，额定对地电压为5700V左右)，电压检测电路1017会检测到一个泄露电流，故障检测子101判断出线路从无电状态转为带电状态；当线路停电时，电压检测电路1017会检测到泄露电流减小为零，故障检测子101判断线路从带电状态转为停电状态。

当某相线路(A，B，C相中的某一相)发生接地故障，则接地的这相线对地的电压降低，而其他两相线路对地电压上升。电压降低时，电压检测电路1017会检测到泄露电流值变小了；电压上升时，电压检测电路1017会检测到泄露电流增加了。

正是利用了泄露电流的方法，故障检测子101能够准确掌握线路的电压变化情况，这个参数可以辅助故障检测子101、子站102和主站103进行故障判断。

在本实施例中，故障检测子101具体可以通过无线射频或者光纤线将运行参数发送给子站102。当然，在实际的使用过程中，故障检测子101还可以通过其他本领域技术人员公知的通信方式将运行参数发送给子站，此处不做一一赘述。

子站102，设置在电线杆上，用于接收三相线上的故障检测子101上报的运行参数，根据三相线路上的故障检测子101上报的运行参数进行故障检测，当检测出三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给主站103。

在本实施例中，子站102可以通过无线GSM公网或者光纤通信专网等将故障状态以及故障报文发送给主站103。当然，在实际的使用过程中，子站102还可以通过其他本领域技术人员公知的通信方式将故障状态以及故障报文发送给主站103，此处不做一一赘述。

主站103，设置在变电站或者供电局，用于根据子站102上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示故障发生位置以及故障状态。

本发明实施例提供的架空配电线路故障检测系统可以对短路故障和接地故障等进行检测，具体地：

1、短路故障检测

例如：当A、B相发生了相间短路时，故障检测子202判断故障的依据为：第一故障判断模块1013检测到电流大于基波阈值，并且检测持续时间结束时电压状态为停电；

子站102判断故障的依据为：A相故障检测子101检测到短路故障，并且B相故障检测子101检测到短路故障。

当满足上述条件时，子站102向主站103发送故障报警，同时把故障报文一起发给主站103，主站103接收到子站102报警，然后综合全线路的所有子站102的报警内容，分析出准确的故障位置。

2、接地故障检测

例如：当A相发生接地故障时，故障检测子101判断接地故障的依据为：第一故障判断模块1013检测到电流大于五次谐波阈值，并且线路电压下降；

子站102判断接地故障的依据为：A相检测子检测到接地故障并且B、C相检测子检测到线路电压上升。

当满足上述条件时，子站102向主站103发送故障报警，同时把故障报文一起发给主站，主站103接收到子站报警，然后综合全线路的所有子站102的报警内容，分析出准确的故障位置。

需要说明的是，故障检测子101和子站安102装在线路和电线杆上，无法得到交流220V电源供电，因此如何给故障检测子101和子站102供电一直都是个难题。

为了解决上述难题，在以上的技术方案中，故障检测子101还包括以下任意一种或两种以上组合方式的供电部件：

供电线圈，用于获取高压导线磁场变化产生的电路，进行供电；

太阳能发电板，用于将太阳能转换成电能，进行供电；

高容量充电电池，用于提供备用电源供电。

优选地，本发明实施例提供的技术方案在故障检测子101中采用供电线圈、太阳能发电板以及高容量充电电池配合使用的方式保证故障检测子101供电电源的可靠性。其中，高容量充电电池在供电线圈和太阳能发电板不能使用或者不能提供足够能源时，补充给检测子供电，在供电线圈和太阳能发电板可用时，电池会处于充电状态。在本实施例中，高容量充电电池可以包括：锂氩电池、镍镉电池以及镍氢电池等，此处不作一一赘述。

本发明实施例提供的架空配电线路的故障检测系统，故障检测子能够在线实时地检测线路的故障，并在线路发生故障时及时将线路的运行参数等信息上报给子站，子站进行分析确定三相线的故障情况，并在确定发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给主站，主站结合架空配电线路的拓扑结构将故障发生位置以及故障状态进行显示，从而达到了实时检测架空配电线路故障的目的，进而提高了架空配电线路使用的可靠性，解决了现有技术人为检测架空配线线路实时性低的问题。

并且，本发明实施例提供的技术方案可用来在线监测线路的故障状态，为管理员提供遥信服务，同时本发明实施例提供的技术方案在检测到故障状态时，还可以上传故障前、故障时及故障后的线路运行参数，形成故障记录报文，也是一种简化的故障录波。这些故障状态和故障报文上传之后，主站可以准确描述出整条线路主干、每条分支甚至某端线路的运行状态，这对于后期故障现场恢复、故障原因查找分析都提供了数据基础。

本发明实施例提供的技术方案可以实时检测到线路上的模拟参数，为管理员提供遥测服务。管理员可以通过主站实时采集到线路的运行参数，包括电流、温度、谐波等。

本发明实施例提供的技术方案为管理员提供了一种远程调整参数的遥调功能。配网线路经常发生改变，线路负荷也是增加或者减少，这些情况使得故障监测中的阈值设定非常困难。同类产品在生产时就确定了阈值，当运行环境发生变化时，阈值无法快速更改，这就影响了检测故障的准确性。本技术在设计时，阈值为数字量，保存在检测子的内部Flash存储器内。当用户需要改变这个阈值时，可以通过主站直接设置，非常方便。

如图5所示，本发明实施例还提供一种架空配电线路的故障检测方法，包括：

步骤501，设置在线路上的故障检测子检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态，其中，所述运行参数包括：电流、导线温度、谐波电流值以及电压变化值；

步骤502，当检测出所述线路发生故障时，所述故障检测子将所述运行参数上报给设置在电线杆上的子站；

步骤503，所述子站接收三相线上的所述故障检测子上报的所述运行参数，根据所述三相线上的故障检测子上报的运行参数进行故障检测；

步骤504，当检测出所述三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给设置在变电站或者供电局的主站；

步骤505，所述主站根据所述子站上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示所述故障发生位置以及故障状态。

进一步地，如图6所示，步骤501可以包括：

步骤5011，所述故障检测子检测所述电路的电流峰值；

步骤5012，所述故障检测子将所述电流峰值与预先存储的故障电流峰值的阈值进行比较，根据比较结果确定所述线路的故障状态，其中，所述故障电流峰值的阈值包括：基波阈值和五次谐波阈值。

或者，如图7所示，步骤501可以包括：

步骤5013，所述故障检测子检测所述线路的电流波形；

步骤5014，所述故障检测子根据所述电流波形判断所述线路的故障状态。

进一步地，为了提高故障检测的准确性，步骤501可以包括：所述故障检测子通过检测高压导线通向分布式电容向大地方点的漏露电流值，确定所述线路的电压变化状态。

本发明实施例提供的架空配电线路的故障检测方法的具体实现原理可以参见本发明实施例提供的架空配电线路的故障检测系统所述，此处不再赘述。

本发明实施例提供的架空配电线路的故障检测方法，故障检测子能够在线实时地检测线路的故障，并在线路发生故障时及时将线路的运行参数等信息上报给子站，子站进行分析确定三相线的故障情况，并在确定发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给主站，主站结合架空配电线路的拓扑结构将故障发生位置以及故障状态进行显示，从而达到了实时检测架空配电线路故障的目的，进而提高了架空配电线路使用的可靠性，解决了现有技术人为检测架空配线线路实时性低的问题。

本发明实施例提供的架空配电线路的故障检测方法和系统可以应用在架空配电线路中，实现故障检测。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种架空配电线路的故障检测系统，其特征在于，包括：故障检测子、子站以及主站；

所述故障检测子，设置在线路上，用于检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态，当检测出所述线路发生故障时，将所述运行参数发送给所述子站，其中，所述运行参数包括：电流、导线温度、谐波电流值以及电压变化值；

所述子站，设置在电线杆上，用于接收三相线上的所述故障检测子上报的所述运行参数，根据所述三相线路上的故障检测子上报的运行参数进行故障检测，当检测出所述三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给所述主站；

所述主站，设置在变电站或者供电局，用于根据所述子站上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示所述故障发生位置以及故障状态；

其中，所述故障检测子包括：

峰值检测线圈，用于检测所述线路的电流峰值；

存储模块，用于存储故障电流峰值的阈值，其中，所述故障电流峰值的阈值包括：基波阈值和五次谐波阈值；

第一故障判断模块，用于根据所述峰值检测线圈获取的电流峰值以及所述存储模块存储的故障电流峰值的阈值，判断所述线路的故障状态；

其中，所述故障检测子还包括：

修改模块，用于获取故障电流峰值的阈值修改数据，根据该数据修改所述存储模块存储的故障电流峰值的阈值；

其中，所述故障检测子包括：

电流波形检测线圈，用于检测所述线路的电流波形；

第二故障判断模块，用于根据所述电流波形检测线圈获取的电流波形判断所述线路的故障状态；

其中，所述故障检测子包括：

电压检测电路，用于通过检测高压导线通向分布式电容向大地放电的漏露电流值，确定所述线路的电压变化状态。

2.根据权利要求1所述的架空配电线路的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测子包括以下任意一种或两种以上组合方式的供电部件：

供电线圈，用于获取高压导线磁场变化产生的电路，进行供电；

太阳能发电板，用于将太阳能转换成电能，进行供电；

高容量充电电池，用于提供备用电源供电。

3.一种架空配电线路的故障检测方法，其特征在于，包括：

设置在线路上的故障检测子检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态，其中，所述运行参数包括：电流、导线温度、谐波电流值以及电压变化值；

当检测出所述线路发生故障时，所述故障检测子将所述运行参数上报给设置在电线杆上的子站；

所述子站接收三相线上的所述故障检测子上报的所述运行参数，根据所述三相线上的故障检测子上报的运行参数进行故障检测；

当检测出所述三相线发生故障时，将故障状态以及故障报文发送给设置在变电站或者供电局的主站；

所述主站根据所述子站上报的故障状态以及故障报文，结合架空配电线路的拓扑结构确定故障发生位置，并显示所述故障发生位置以及故障状态；

其中，所述设置在线路上的故障检测子检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态包括：

所述故障检测子检测所述线路的电流峰值；

所述故障检测子将所述电流峰值与预先存储的故障电流峰值的阈值进行比较，根据比较结果确定所述线路的故障状态，其中，所述故障电流峰值的阈值包括：基波阈值和五次谐波阈值；

其中，所述设置在线路上的故障检测子检测所述线路的运行参数，根据所述运行参数确定所述线路的故障状态包括：

所述故障检测子检测所述线路的电流波形；

所述故障检测子根据所述电流波形判断所述线路的故障状态；

其中，所述设置在线路上的故障检测子检测所述线路的运行参数包括：

所述故障检测子通过检测高压导线通向分布式电容向大地放电的漏露电流值，确定所述线路的电压变化状态。