CN102288878B - 架空配电线路故障监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空配电线路故障监测系统，包括一个主站、连接主站的一个或一个以上的子站、每个子站连接有三个故障检测子，三个故障检测子分别接在三相电路中；故障检测子根据检测信号，判断所测线路是否初步发生故障；子站综合三相故障检测子的初步故障信息，确定最终故障信息；主站在存储整个架空配电线路的拓扑结构上，显示最终故障以及故障类型，并报警。本发明具有实时性强、节约资源等特点，可广泛应用于配电线路中。

Description

架空配电线路故障监测系统

技术领域

本发明涉及一种检测技术，尤其涉及一种架空配电线路故障监测系统。

背景技术

连接变电站与各用电场所的架空配电线路一般呈树状分布，包括主干线路、分支线路以及子分支线路，直到最后送达配电变压器。目前，当架空配电线路发生故障时，需要技术人员手动检测。

由此可知，现有技术中，架空配电线路故障检测实时性差；而且，由于架空配电线路的广泛分布，故架空配电线路故障检测会浪费了大量的人力资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实时性强、节约资源的架空配电线路故障监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种架空配电线路故障监测系统，包括一个主站、连接主站的一个或一个以上的子站、任一子站均连接有三个故障检测子，三个故障检测子分别接在三相电路中的；其中，

故障检测子，用于存储所述故障检测子的编号、预设的基波阈值、五次谐波阈值，对测得的所述故障检测子接入线路的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压进行预处理；当导线第一电流大于基波阈值时，所述故障检测子启动，记录其启动5秒钟内的导线第二电流，得到启动5秒钟内的导线第二电流波形；当导线第一电流大于基波阈值或五次谐波阈值时，生成第一故障信息；将第一故障信息发送至子站；根据子站发送的修改指令，修改基波阈值、五次谐波阈值。

子站，用于存储所述子站的编号；根据接在三相线路中的三个故障检测子分别发送的三个第一故障信息，当两个故障检测子测得的导线第一电流均大于基波阈值时，三个故障检测子接入线路停电，则测得导线第一电流大于基波阈值的两个故障检测子接入线路间短路，或者，当一个故障检测子测得的导线第一电流大于五次谐波阈值，且其接入线路的线路电压下降时，另外两个故障检测子接入线路的线路电压均上升，则测得线路电压下降的故障检测子接入线路接地；生成第二故障信息；将第二故障信息发送至主站。

主站，用于存储整个架空配电线路的拓扑结构；对子站发送的第二故障信息进行解析，根据得到的故障检测子的编号、子站的编号、故障类型、故障线路，在架空配电线路的拓扑结构中确定的故障位置显示故障类型，并报警；还用于显示解析得到的线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形。

本发明提供的架空配电线路故障监测系统中，当架空配电线路发生故障或异常时，本发明所述架空配电线路故障监测系统自动检测架空配线线路，并根据测量信息得到相应的线路故障信息，由线路故障信息在架空配线线路的拓扑结构中确定线路故障的具体位置，在架空配线线路的拓扑结构中确定线路故障的具体位置显示故障类型，并报警；之后，管理人员根据所显示的故障位置和故障类型进行故障处理。这样，相对于当架空配电线路发生故障后才派出人力查巡线路、查找故障位置、排除故障的方式，本发明具有实时性更强，准确性更高的特点；同时，由于架空配电线路分布较广，故本发明可较大地节省了人力资源。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述架空配电线路故障监测系统的组成结构示意图。

图2为本发明所述故障检测子的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明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作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。

为了解决现有技术实时性差、浪费资源的问题，本发明提供一种架空配电线路故障监测系统。

图1为本发明所述架空配电线路故障监测系统的组成结构示意图。如图1所示，本发明提供的架空配电线路故障监测系统包括一个主站1、连接主站1的一个或一个以上的子站21～2m、任一子站2i均连接有三个故障检测子3i1～3i3，三个故障检测子3i1～3i3分别接在三相线路中；其中，i、m均为正整数，且i＝1，2，…，m；

故障检测子3i1～3i3，用于存储所述故障检测子3i1～3i3的编号、预设的基波阈值、五次谐波阈值，对测得的所述故障检测子3i1～3i3接入线路的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压进行预处理；当导线第一电流大于基波阈值时，所述故障检测子3i1～3i3启动，记录其启动5秒钟内的导线第二电流，得到启动5秒钟内的导线第二电流波形；当导线第一电流大于基波阈值或五次谐波阈值时，生成第一故障信息；将第一故障信息发送至子站2i；根据子站2i发送的修改指令，修改基波阈值、五次谐波阈值。

实际应用中，第一故障信息包括故障检测子3i1～3i3的编号、线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形。

子站2i，用于存储所述子站2i的编号；根据接在三相线路中的三个故障检测子3i1～3i3分别发送的三个第一故障信息，当两个故障检测子测得的导线第一电流均大于基波阈值时，三个故障检测子3i1～3i3接入线路停电，则测得导线第一电流大于基波阈值的两个故障检测子接入线路间短路；或者，当一个故障检测子测得的导线第一电流大于五次谐波阈值，且其接入线路的线路电压下降时，另外两个故障检测子接入线路的线路电压均上升，则测得线路电压下降的故障检测子接入线路接地，生成第二故障信息；将第二故障信息发送至主站1。

实际应用中，第二故障信息包括故障检测子3i1～3i3的编号、子站2i的编号、故障类型、故障线路、线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形。这里，故障类型包括短路故障、接地故障。

实际应用中，当一相线路发生接地故障时，线路电压降低，则该相线路的泄露电流变小；线路电压上升，则该相线路的泄露电流增加。

主站3，用于存储整个架空配电线路的拓扑结构；对子站2i发送的第二故障信息进行解析，根据得到的故障检测子3i1～3i3的编号、子站2i的编号、故障类型、故障线路，在架空配电线路的拓扑结构中确定的故障位置显示故障类型，并报警；还用于显示解析得到的线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形。

总之，在本发明所述架空配电线路故障监测系统采用分布式检测、集中数据处理的方式监测线路故障。故障检测子根据测量故障检测子接入电路的导线电流与基波阈值、五次谐波阈值之间的关系，初步确定故障检测子接入电路的故障状态，即，第一故障信息；子站综合分析安装在三相线路中的三个故障检测子的第一故障信息，当三相线路均产生第一故障信息时，最终确定线路故障状态，即，第二故障信息；主站在架空配电线路的拓扑结构中确定、显示线路故障的位置和类型，并报警。由此可见，当架空配电线路发生故障或异常时，本发明所述架空配电线路故障监测系统自动检测架空配线线路，并根据测量信息得到相应的线路故障信息，由线路故障信息在架空配线线路的拓扑结构中确定线路故障的具体位置，在架空配线线路的拓扑结构中确定线路故障的具体位置显示故障类型，并报警。之后，管理人员根据所显示的故障位置和故障类型及时进行故障处理，因此，本发明具有实时性强、准确性高的特点；同时，由于架空配电线路分布较广，故本发明可以较大地节省了人力资源。

本发明中，故障类型包括架空配电线路相短路、架空配电线路接地。

实际应用中，故障检测子3i1～3i3与子站2i之间、子站2i与主站1之间，通过全球移动通讯系统(GSM，Global System for Mobile Communications)公网或者光纤进行通信。这里，子站2i设置在电线杆上；主站1设置在变电站或供电局。

实际应用中，发明所述架空配电线路故障监测系统的响应时间可达到1微秒。

实际应用中，故障检测子3i1～3i3带有就地报警功能。当故障检测子3i1～3i3检测到自身所接入线路发生故障后，呈现出红色报警指示；在外部环境光线较弱时，比如，在夜间，故障检测子3i1～3i3会自动点亮发光二极管(LED，Light Emitting Diode)灯；这样，管理员在200米外即可及时发现线路故障。

本发明中，所述架空配电线路故障监测系统还包括外部供电电源4，用于通过太阳能或风能为子站2i提供电能。

本发明中，子站2i还包括用于为自身提供电能的铅酸蓄电池。

图2为本发明所述故障检测子的组成结构示意图。如图2所示，故障检测子3i1～3i3包括峰值检测线圈3ij1、电流波形检测线圈3ij2、电压检测电路3ij3、数据处理模块3ij4、存储模块3ij5、检测子判断模块3ij6、修改模块3ij7；其中，

峰值检测线圈3ij1，用于测量所述故障检测子3i1～3i3接入线路的模拟量形式的导线第一电流，并将模拟量形式的导线第一电流发送至数据处理模块3ij4。

电流波形检测线圈3ij2，用于根据来自检测判子断模块3ij6的启动控制信号，将测得的所述故障检测子3i1～3i3接入线路的模拟量形式的启动5秒钟内的导线第二电流发送至数据处理模块3ij4。

电压检测电路3ij3，用于通过测量所述故障检测子3i1～3i3接入线路的模拟量形式的对地泄露电流，得到所述故障检测子3i1～3i3接入线路的模拟量形式的线路电压，并将该模拟量形式的线路电压发送至数据处理模块3ij4。

实际应用中，泄露电流是架空配电线路，即，高压线路，通过分布式电容向大地释放的电流。在架空配电线路上，当线路电压从零值升高到额定电压时，此如，10KV配网中额定电压大约为5700V，电压检测电路3ij3检测到泄露电流，此时，所述故障检测子3i1～3i3判定架空配电线路由无电状态转变为带电状态；当架空配电线路停电时，电压检测电路3ij3检测到泄露电流减小为零值，此时，所述故障检测子3i1～3i3判定架空配电线路由带电状态转为停电状态。因此，本发明还可以用来测量架空配电线路是否有电。

数据处理模块3ij4，用于对峰值检测线圈3ij1发送的模拟量形式的导线第一电流、电流波形检测线圈3ij2发送的模拟量形式的启动5秒钟内的导线第二电流、电压检测电路3ij3发送的模拟量形式的线路电压进行滤波处理后，将模拟量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流与线路电压转化为数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流与线路电压；一方面，将数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压发送至存储模块3ij5，另一方面，将数字量形式的导线第一电流、导线第二电流、线路电压发送至检测子判断模块3ij6。

存储模块3ij5，用于存储预设的基波阈值、五次谐波阈值、来自检测子判断模块3ij6的第一故障信息以及来自数据处理模块3ij4的数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压。

本发明中，存储模块3ij5为Flash存储器。

检测子判断模块3ij6，用于从存储模块3ij5读取基波阈值、五次谐波阈值，当数据处理模块3ij4发送的数字量形式的导线第一电流大于基波阈值时，向电流波形检测线圈3ij2发送启动控制信号；根据数据处理模块3ij4发送的数字量形式的启动5秒钟内的导线第二电流，得到启动5秒钟内的导线第二电流波形；当导线第一电流大于基波阈值或五次谐波阈值时，生成第一故障信息；产生第一故障信息；一方面，将第一故障信息发送至存储模块3ij5，另一方面，将第一故障信息发送至子站2i。

修改模块3ij7，用于根据子站2i发送的修改指令，修改存储模块3ij5中的基波阈值或五次谐波阈值。

实际应用中，峰值检测线圈3ij1、电流波形检测线圈3ij2为高导磁铁心线圈。峰值检测线圈3ij1与电流波形检测线圈3ij2之间完全独立。

实际应用中，故障检测子3i1～3i3安装在架空配线线路上，无法得到交流220V电源供电。故障检测子3i1～3i3还包括用于从高压导线取电的取电线圈、整流电路和稳压电路；其中，取电线圈所取得的电信号依次经过整流电路、稳压电路处理后，为所述故障检测子3i1～3i3提供220V电源。

实际应用中，取电线圈也为高导磁铁心线圈。峰值检测线圈3ij1、电流波形检测线圈3ij2、取电线圈之间完全独立。

所述故障检测子3i1～3i3还包括为所述故障检测子3i1～3i3供电的太阳能发电板。

所述故障检测子3i1～3i3还包括为所述故障检测子3i1～3i3供电的高容量充电电池。这里，高容量充电电池包括锂氩电池、镍镉电池、镍氢电池等。

实际应用中，故障检测子3i1～3i3在架空配电线路上，无法得到交流220V电源供电，因此本发明采用上述一种或一种以上的组合方式为故障检测子3i1～3i3供电。一般情况下，高容量充电电池在取电线圈与太阳能发电板不能供电或者不能充足供电时，为故障检测子3i1～3i3供电；当取电线圈与太阳能发电板能充足供电时，高容量充电电池处于充电状态。

综上所述，本发明所述架空配电线路故障监测终端实现了遥测、遥信和遥调功能。管理员通过主站实时采集架空配电线路的线路信息，此如，导线第一电流、导线第二电流、线路电压等，实现遥测功能。本发明能完成测量信息和线路故障信息等问题的远程传输，实现遥信功能。本发明可以通过子站、主站修改故障检测子中存储的基波阈值或五次谐波阈值，实现遥调功能。

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 (8)

1.一种架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述系统包括一个主站、连接主站的一个或一个以上的子站、任一子站均连接有三个故障检测子，三个故障检测子分别接在三相线路中；其中，

故障检测子，用于存储所述故障检测子的编号、预设的基波阈值、五次谐波阈值，对测得的所述故障检测子接入线路的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压进行预处理；当导线第一电流大于基波阈值时，所述故障检测子启动，记录其启动5秒钟内的导线第二电流，得到启动5秒钟内的导线第二电流波形；当导线第一电流大于基波阈值或五次谐波阈值时，生成第一故障信息；将第一故障信息发送至子站；根据子站发送的修改指令，修改基波阈值、五次谐波阈值；

子站，用于存储所述子站的编号；根据接在三相线路中的三个故障检测子分别发送的三个第一故障信息，当两个故障检测子测得的导线第一电流均大于基波阈值时，三个故障检测子接入线路停电，则测得导线第一电流大于基波阈值的两个故障检测子接入线路间短路，或者，当一个故障检测子测得的导线第一电流大于五次谐波阈值，且其接入线路的线路电压下降时，另外两个故障检测子接入线路的线路电压均上升，则测得线路电压下降的故障检测子接入线路接地；生成第二故障信息；将第二故障信息发送至主站；

主站，用于存储整个架空配电线路的拓扑结构；对子站发送的第二故障信息进行解析，根据得到的故障检测子的编号、子站的编号、故障类型、故障线路，在架空配电线路的拓扑结构中确定的故障位置显示故障类型，并报警；还用于显示解析得到的线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形；

其中，所述故障检测子包括峰值检测线圈、电流波形检测线圈、电压检测电路、数据处理模块、存储模块、检测子判断模块、修改模块；其中，

峰值检测线圈，用于测量所述故障检测子接入线路的模拟量形式的导线第一电流，并将模拟量形式的导线第一电流发送至数据处理模块；

电流波形检测线圈，用于根据来自检测子判断模块的启动控制信号，将测得的所述故障检测子接入线路的模拟量形式的启动5秒钟内的导线第二电流发送至数据处理模块；

电压检测电路，用于通过测量所述故障检测子接入线路的模拟量形式的对地泄露电流，得到所述故障检测子接入线路的模拟量形式的线路电压，并将该模拟量形式的线路电压发送至数据处理模块；

数据处理模块，用于对峰值检测线圈发送的模拟量形式的导线第一电流、电流波形检测线圈发送的模拟量形式的启动5秒钟内的导线第二电流、电压检测电路发送的模拟量形式的线路电压进行滤波处理后，将模拟量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流与线路电压转化为数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流与线路电压；一方面，将数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压发送至存储模块，另一方面，将数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流与线路电压发送至检测子判断模块；

存储模块，用于存储预设的基波阈值、五次谐波阈值、来自检测子判断模块的第一故障信息以及来自数据处理模块的数字量形式的导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流、线路电压；

检测子判断模块，用于从存储模块读取基波阈值、五次谐波阈值，当数据处理模块发送的数字量形式的导线第一电流大于启动阈值时，向电流波形检测线圈发送启动控制信号；根据数据处理模块发送的数字量形式的启动5秒钟内的导线第二电流，得到启动5秒钟内的导线第二电流波形；根据数据处理模块发送的数字量形式的接地电压，得到接地电压状态；当导线第一电流大于基波阈值或五次谐波阈值时，生成第一故障信息；一方面，将第一故障信息发送至存储模块，另一方面，将第一故障信息发送至所述子站；

修改模块，用于根据所述子站发送的修改指令，修改存储模块中的基波阈值或五次谐波阈值。

2.根据权利要求1所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述第一故障信息包括故障检测子的编号、线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形；所述第二故障信息包括故障检测子的编号、子站的编号、故障类型、故障线路、线路电压变化状态、导线第一电流、启动5秒钟内的导线第二电流波形。

3.根据权利要求2所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述故障类型包括短路故障、接地故障。

4.根据权利要求1所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述系统还包括外部供电电源，用于通过太阳能或风能为所述子站提供电能。

5.根据权利要求4所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述子站还包括用于为自身提供电能的铅酸蓄电池。

6.根据权利要求1所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述故障检测子还包括用于从高压导线取电的取电线圈、整流电路和稳压电路；其中，取电线圈所取得的电信号依次经过整流电路、稳压电路处理后，为所述故障检测子供电。

7.根据权利要求6所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述故障检测子还包括为所述故障检测子供电的太阳能发电板。

8.根据权利要求7所述的架空配电线路故障监测系统，其特征在于，所述故障检测子还包括为所述故障检测子供电的高容量充电电池。