CN103995214B - 架空线路智能故障定位处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空线路智能故障定位处理系统及其方法，主要包括故障指示器、采集器、电压互感器和监控管理平台。本发明通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进而进行数据通讯和传输。本发明通过无线自组网技术，可以无需使用运营商的无线网络，不会受运营商网络的限制，既节省了运营费用，也保证了数据的安全；同时结合了专家分析单元，对单项接地等故障进行判断，丰富了系统的功能性，大幅提高了单相接地故障判断的准确性；此外，作为主要部件的故障指示器采用感应取电技术，无需考虑电能耗尽的问题，一次安装无需更换，增加了实用性，同时，由于解决了能耗问题，因此本发明能够充分发挥更多的作用，增强了功能性。

Description

架空线路智能故障定位处理系统及其方法

技术领域

本发明涉及架空线路故障检测及处理技术领域，更具体地，涉及一种采用无线自组网技术，以感应取电技术为核心的适用于架空线路的智能故障定位处理系统，以及基于该系统的定位处理方法。

背景技术

国内的110kV以下的架空配电网络，大多都采用中性点接地、不接地或者经消弧线圈接地的小电流接地系统。此类系统当出现单相接地故障后，可以带故障运行两个小时。而其中，由于架空线路在单相接地故障出现后，瞬间会被消弧线圈补偿，所以特征值不明显，导致现有的故障指示装置的判断准确率变得很低。

工作当中，小电流接地系统的单相接地故障主要有以下几种判据方式。

零序电流法：当零序电流超过设定值时判断为接地故障。

电容电流检测法：当某一线路发生单相接地时，如果电网线路总长度很长，则总的电容电流与每条线路的电容电流相差会很大，依照此原理进行判断。

首半波检测法：该方法基于单相接地故障发生在相电压接近最大值的瞬间这一假设进行。如果接地故障发生在电压零点附近时，其值很小，是检测首半波的死区。而在环形电网中，由于具有电容电流分界点的作用，因此安装在同一线路上不同分界点位置上的故障指示装置，其在接地瞬间的暂态电流和暂态电压的极性是不同的，所以容易告成故障指示器的误动。

五次谐波的检测：当线路发生接地的时候，首先接地相的电压会降低，另外，由于发生接地，架空线和地面之间形成的虚拟电容被击穿，线路中的五次谐波分量会发生变化。如果在一定的时间范围内满足以上这两个条件，则故障指示装置认为线路发生了接地，并产生相应动作，对线路电流的5次谐波采样。当5次谐波突变增大，同时系统电压突变下降，则判断为发生接地。5次谐波的检测实现相对较为简单，所以是现在普遍采用的一种方法，但其准确率并不高，只有60%左右。

市面上现有的架空线路故障指示装置主要分为两种类型，一种是本地指示的故障指示装置，另一种是带通信的故障指示装置。但这两种指示装置都是采用由指示装置进行前端判断故障的方式，因此对相间短路都能准确判断，但是对于单相接地故障，无论采用何种判据方式准确率都显得很低。

其中，本地指示的故障指示装置直接挂在架空线路上，当该线路出现故障时，通过翻牌和闪灯来指示故障，再由维护人员通过目测来寻找故障点。具体的，当某一点出现故障后，从这个故障点到变电站出口方向的故障指示装置全部会将牌翻至红色（晚上闪烁红光），维护人员从变电站方向出发，通过目测一路向下寻找故障点。这种方式在一定程度给寻找故障线路带来了便利，但是每次都要从变电站方向查起，还是比较麻烦，效率显得有限。而且，故障指示装置普遍采用电池单独供电，当电池耗尽后，将无法翻牌，定期需要更换，对成本和管理都是负担。

带通信的故障指示装置，是在故障指示装置上增加通信单元。当发生故障翻牌时，同时通过通信单元发出故障信号，但是由于故障指示装置采用电池单独供电，为保证其使用周期，只能采用极低功耗的短距离通信单元，因此通信距离一般只有10米不到。所以为了能将故障信号发送至变电站，还需要在电杆上安装一个中继设备。中继设备一般采用GSM、GPRS或者3G等运营商网络向变电站发送数据。其中，由于中继设备功耗很大，因此只能采用太阳能供电并配置大容量的蓄电池，导致电杆上除了故障指示装置和中继设备，还需要安装蓄电池等好几种装置，同样影响了成本和管理。

综合上文所述，当前使用的架空线路故障定位系统主要存在以下缺点：

各厂家虽然使用的判据各有不同，但都是采用前端判断的方式，所以都存在单相接地故障判断准确率太低，经常误判的情况。

通信方式采用了运营商的公用网络，给电力的运行数据带来了安全隐患。同时，架空线路很多都在野外，根本没有运营商网络，无法使用，不利于应用和管理。

采用运营商公用网络通信，运营上受制于他人，同时也产生高额的通信费用。

设备主要采用电池供电，寿命不长，同时要严格控制功耗，只有当指示器判断发生故障时，才发出告警，如果出现误判则无法补救，灵活性不足。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是提供适用于110kV以下的中性点接地、不接地或经消弧线圈接地的配电架空线路，能够准确检测线路接地、短路故障等状况并给出翻牌和闪灯指示，同时还实现了电网故障的智能定位的架空线路智能故障定位处理系统。

本发明的另一个目的是提供基于上述系统的架空线路智能故障定位处理方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

架空线路智能故障定位处理系统，主要包括故障指示器、采集器、电压互感器和监控管理平台。

其中，在辖区内设置不少于一组的监控管理平台，同时在变电站对每个配网回路均设置一组采集器和一组电压互感器，监控管理平台通过无线或有线方式与各个采集器相接；同时，在每个配网回路的各个电线杆上的A、B、C三相输电线路上均设置一组故障指示器，即每个电线杆上共配备三组故障指示器，其中，同一个配网回路中的采集器与各个故障指示器之间、采集器与电压互感器之间以及各个故障指示器相互之间均通过无线方式连接；实际当中，除故障指示器外，输电线路上不需安装任何额外的通信主机、太阳能板等设备，因此便于管理。

本发明通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输，同一配网回路内的电压互感器检测到所在变电站的电压骤降信号后，传送电压骤降信号至采集器，采集器向同一配网回路内的故障指示器发起接收监测数据的任务，各个故障指示器基于最短路径和匀衡原侧，通过自组网点对点的依次将监测数据传递至对应的采集器，各个采集器将收到的电压骤降信号和监测数据进行基本拆包协议转换后，将转换后的数据打包发送至监控管理平台。

其中，电压互感器检测所在变电站的电压骤降信号；采集器对同一配网回路内的电压互感器和故障指示器进行通信维持和数据采集。采集器通电后可以设置工作频点，组网编号，下辖故障指示器的数量等参数。不同配网回路的采集器之间设置不同的频点，并开启工作状态。

监控管理平台用于管理辖区内所有的故障指示器和采集器。监控管理平台包含专家分析单元，所述专家分析单元内集成了现有技术中架空线路的所有故障类型，以及现有的针对各种故障类型的理论上的判定和解决方式。通过专家分析单元对故障情况进行配合分析，可极大的提升效率。

监控管理平台的具体数量可以根据实际管辖的区域来进行部署，比如一个供电分局可以只在分局架设一组监控管理平台。监控管理平台通过与辖区内所有的采集器相连，间接实现对辖区内所有故障指示器的管理。监控管理平台可以实时呈现故障指示器采集回来的数据，当有线路故障时，能快速的发现报警信息并在地图上指示故障点。监控管理平台还可以进行历史数据的分析，提前排除一些可能的故障点。在此过程中，采集器既是故障指示器与管理平台的数据桥梁，也是故障指示器底层协议的管理者，起到维持网络的作用。

故障指示器是系统的核心部件，具有短路故障判断、单向接地故障判断的基本功能，可以实时检测线路电流，还能实现无线自组网通信和感应取电功能，并可以扩展电压检测和导线温度检测。

具体的，故障指示器外侧设有绝缘棒，故障指示器通过绝缘棒，可以在输电线路上实现带电安装和拆卸，便于操作和设置。同时，故障指示器包括取能单元、电池、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、计数器、大电流防护单元、限流单元、防失压单元和主控单元；其中，主控单元与计数器、取能单元、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、大电流防护单元、限流单元、防失压单元相连；取能单元与电池、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、计数器、大电流防护单元、限流单元、防失压单元相连。

其中，取能单元和电池组成电源部分为整个故障指示器提供电能，取能单元采用电势湖方式将输电线路的电能部分转移至电池当中。主控单元对故障指示器进行设备管理控制。短路检测单元、接地检测单元进行故障检测。本地故障指示单元将接收到的故障信号在本地进行警示，所述警示方式为翻牌或闪灯。通信单元进行通信组网并完成故障指示器之间以及故障指示器与采集器之间的通信；通信单元将故障指示器采集到的故障指示信号传送至采集器，再由采集器传送至监控管理平台；同时，监控管理平台下发给采集器的配置信息，由采集器传送至故障指示器，再经过通信单元传送到主控单元以完成故障指示器参数的远程设置。此外，计数器用于记录故障指示器处理数据的时间；大电流防护单元在大电流来临的前沿启动保护机制，为故障指示器有效抗击各种电流冲击；限流单元协助故障指示器承受短时耐受电流冲击；防失压单元用于防止故障指示器陷入失压状态。

工作状态下，故障指示器会进行周期性自检并将工作数据上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；而当线路发生故障时，故障指示器沿架空线路将在线监测到的线路故障报警信息实时上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台。通过监控管理平台可以很清楚的看到所有故障指示器的工作状态。当某个故障指示器自身故障时，只需更换一个相同型号的故障指示器即可，维护简单方便。

其中，故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间的连接建立过程具体如下文所述。

在安装之前，故障指示器先对自身工作频点进行调整，与其所在的配网回路内的采集器工作频点一致。实际当中，装设和配置故障指示器的这些工作都可以在到达电线杆下时，安装之前通过故障指示器的拨码开关来调整，而不需要特殊的工具和设备。

故障指示器安装至输电线路上之后，即时进行网络搜索；其中，当安装第一组故障指示器时，该故障指示器首先搜索频点相同的采集器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第一组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；当安装第二组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和第一组安装的故障指示器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第二组故障指示器自身的MAC地址至采集器，之后，第二只安装的故障指示器根据路径最短和均衡原则与频点相同的采集器进行直接通信。

当安装第N组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组故障指示器作为它的备选上级节点，并上报第N组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器。通过上述的组网方式，每组故障指示器都具备了自身的节点等级。

实际应用中，当故障指示器作为主选上级节点的故障指示器出现故障无法工作，则会选择相对更近的备选上级节点故障指示器进行跳传，以保证传输链路的通畅。

如果故障指示器的主选上级节点故障指示器和备选上级节点故障指示器都无法工作，则故障指示器将启动初始搜索程序，即重新搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组正常运行的故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组正常运行的故障指示器作为它的备选上级节点，并上报自身的MAC地址至频点相同的采集器。

实际的检测工作中，当故障指示器所在的输电线路中发生超过突变设定值的大电流突变时（突变设定值默认为140A)，该故障指示器检测到此突变信号，并测试突变信号的脉冲宽度，如该脉冲宽度在设定范围内时，则判定输电线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，基于最短路径和匀衡原侧将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。其中，针对大电流突变情况的短路故障的检测延时较佳的默认为40ms。

同时，当故障指示器所在线路中持续大电流的数值超过持续设定值（持续设定值默认为400A）时，该故障指示器即判定线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，基于最短路径和匀衡原侧将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。针对大电流持续的短路故障的检测延时较佳的默认为200ms。

在故障情况分析方面，本系统采用智能的故障指示器，与电压互感器联合判断的方式进行接地故障检测，并通过监控管理平台内专家分析单元进行分析，可以达到99%的准确率，具体如下文所述。

全时时间同步过程：由于接地故障类型和成因较多，对该类故障进行分析定位时，要求时间点非常精确，因此本发明采用了时间同步技术，使所有采集器和故障指示器均保持极高精度的时间同步，整体时间误差小于1ms。

故障监测数据获取过程：当当配网回路内的某输电线路发生接地故障时，电压互感器首先检测到电压骤降信号，采集器可即刻获取该电压骤降信号并标记故障发生瞬间的时间点t。采集器确认故障发生的时间点t后，向其下辖的各个故障指示器下发数据采集指令，令各个故障指示器上传时间点t前后各10个周波的电流数据。

故障分析与判断过程：采集器收集各个故障指示器上传的电流数据后，回传至监控管理平台，由监控管理平台结合专家分析单元进行运算和故障判断，如确认是接地故障，则对故障点进行精确定位，当接地故障排除后，由监控管理平台对所排除的接地故障进行经验数据存档。

在上述故障分析与判断过程中，采用专家分析单元精准的判断单相接地故障，尤其需要故障指示器、采集器、电压互感器之间的时间能精准的同步，因此全时时间同步过程显得尤为重要，为保证精准的时间同步，本发明主要选择了三种全时时间同步的设计方案:无线帧同步、GPS授时和长波授时。

无线帧同步：无线帧同步的主要原理是在采集器中装设GPS授时单元，通过采集器端的GPS授时单元产生标准时间，将该标准时间以下发无线数据帧的方式发送至同一配网回路中的电压互感器和各个故障指示器，实现高精度时间同步。在此情况下，由于采集器安装在变电站，不受功耗和环境的影响，因此可以安装更高功耗和高精度的GPS授时单元，生成标准时间。采集器和故障指示器采用无线帧同步的方式，在每个无线数据帧内都带上标准时间，用于完成故障指示器和采集器的时间同步。

GPS授时：GPS授时方案是直接在每个故障指示器内安装GPS授时单元，生成标准时间。GPS授时方案主要受制于功耗，由于故障指示器采用感应取电技术供电，整个设备需要控制功耗，所以GPS授时单元需要达到毫秒级别的授时，要不停的工作，因此在实际应用中存在影响整个设备的工作的可能。

长波授时：长波授时方案是在每个故障指示器内安装一个长波授时单元，接收国家的长波授时台发出的时钟信号。长波授时单元功耗极低，但是由于目前达到毫秒级的长波授时单元价格很高，需要等待长波授时单元成本的进一步合理化。同时，国家的长波授时台有时会停机维护，会带来一定的风险，如果采用长波授时方案还需要推动电力自己投资建设长波授时台等。

架空线路智能故障定位处理方法，包括如下步骤：

S1、在辖区内设置不少于一组的监控管理平台，同时在变电站对每个配网回路均设置一组采集器和一组电压互感器，此外，在每个配网回路的各个电线杆上的A、B、C三相输电线路上均设置一组故障指示器，故障指示器采用电势湖方式将输电线路的电能部分转移至自身使用。

S2、监控管理平台通过无线或有线方式与各个采集器相接；同一个配网回路中的采集器与各个故障指示器之间、采集器与电压互感器之间以及各个故障指示器相互之间均通过无线方式连接。

S3、通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输。

其中，电压互感器检测所在变电站的电压骤降信号；采集器对同一配网回路内的电压互感器和故障指示器进行通信维持和数据采集，采集器通电后设置工作频点、组网编号和下辖故障指示器的数量，不同配网回路的采集器之间设置不同的频点，并开启工作状态；监控管理平台管理辖区内故障指示器和采集器，并通过内设的专家分析单元对故障情况进行分析及处理。

通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输，同一配网回路内的电压互感器检测到所在变电站的电压骤降信号后，传送电压骤降信号至采集器，采集器向同一配网回路内的故障指示器发起接收监测数据的任务，各个故障指示器基于最短路径和匀衡原侧，通过自组网点对点的依次将监测数据传递至对应的采集器，各个采集器将收到的电压骤降信号和监测数据进行基本拆包协议转换后，将转换后的数据打包发送至监控管理平台；。

其中，工作状态下，故障指示器进行周期性自检并将工作数据上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；当线路发生故障时，故障指示器沿架空线路将在线监测到的线路故障报警信息实时上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；通过监控管理平台实时查看故障指示器的工作状态；此外，当有故障指示器故障时，更换一个相同型号的故障指示器。

S4、进行故障检测：

当故障指示器所在的输电线路中发生超过突变设定值的大电流突变时，该故障指示器检测到此突变信号，并测试突变信号的脉冲宽度，如该脉冲宽度在设定范围内时，则判定输电线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。

当故障指示器所在线路中持续大电流的数值超过持续设定值时，该故障指示器即判定线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。

S5、进行接地故障检测，过程如下：

全时时间同步过程：使采集器和故障指示器均保持时间同步，整体时间误差小于1ms。

故障监测数据获取过程：当配网回路内的输电线路发生接地故障时，电压互感器首先检测到电压骤降信号，采集器即刻获取该电压骤降信号并标记故障发生瞬间的时间点t，采集器确认故障发生的时间点t后，向其下辖的各个故障指示器下发数据采集指令，令各个故障指示器上传时间点t前后各10个周波的电流数据。

故障分析与判断过程：采集器收集各个故障指示器上传的电流数据后，回传至监控管理平台，由监控管理平台结合专家分析单元进行运算和故障判断，如确认是接地故障，则对故障点进行精确定位，当接地故障排除后，由监控管理平台对所排除的接地故障进行经验数据存档。

步骤S5中，全时时间同步过程通过选取无线帧同步、GPS授时、长波授时的其中一种方式实现，具体如下：

无线帧同步的全时时间同步过程：在采集器中装设GPS授时单元，通过采集器端的GPS授时单元产生标准时间，将该标准时间以下发无线数据帧的方式发送至同一配网回路中的电压互感器和各个故障指示器，实现时间同步；

其中，采集器和故障指示器采用无线帧同步的方式，在每个无线数据帧内都带上标准时间，以完成故障指示器和采集器的时间同步；

GPS授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装GPS授时单元，生成标准时间，其中，GPS授时单元需要达到毫秒级别的授时，且不间断工作能。

长波授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装一个长波授时单元，接收国家的长波授时台发出的时钟信号，进行时间同步。

步骤S3中，故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间的连接建立过程包括如下步骤：

在安装之前，故障指示器对自身工作频点进行调整，与其所在的配网回路内的采集器工作频点一致；

故障指示器安装至输电线路上之后，即时进行网络搜索；其中，当安装第一组故障指示器时，该故障指示器首先搜索频点相同的采集器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第一组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；当安装第二组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和第一组安装的故障指示器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第二组故障指示器自身的MAC地址至采集器，之后，第二只安装的故障指示器根据路径最短和均衡原则与频点相同的采集器进行直接通信；

当安装第N组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组故障指示器作为它的备选上级节点，并上报第N组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；

通过上述组网方式，令每组故障指示器都具备自身的节点等级。

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器无法工作，则选择相对更近的备选上级节点故障指示器进行跳传，以保证传输链路的通畅。

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器和备选上级节点的故障指示器都无法工作，则故障指示器将启动初始搜索程序，即重新搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组正常运行的故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组正常运行的故障指示器作为它的备选上级节点，并上报自身的MAC地址至频点相同的采集器。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过无线自组网技术，采用电力专用的230MHz频段工作；可以无需使用运营商的无线网络，不会受运营商网络的限制，既节省了运营费用，也保证了数据的安全；

结合了专家分析单元，对单项接地等故障进行判断，大幅提高了单相接地故障判断的准确性，丰富了系统的功能性，同时有助于节省判断和问题处理的时间；

作为主要部件的故障指示器采用感应取电技术，只要电缆通电就能工作，无需考虑电能耗尽的问题，一次安装无需更换，极大的增加了实用性，同时，由于解决了能耗问题，因此本发明能够充分发挥功能，除了实现故障指示器的短路、接地故障检测，还可以加入电流、温度的实时监测，并在应用中录入到后台软件上，进行趋势分析，将一些故障排除在未发生时，增强了本发明的功能性。

附图说明

图1为本发明一实施例的系统拓扑结构图；

图2为本发明一实施例的故障指示器的节点结构图；

图3为本发明一实施例的故障指示器的节点跳转示意图；

图4为本发明一实施例的故障指示器的节点选择示意图；

图5为本发明一实施例的无线帧时间同步原理示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面将结合本发明中的说明书附图，对发明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。

如图1所示，为本实施例的架空线路智能故障定位处理系统，主要包括故障指示器、采集器、电压互感器和监控管理平台。

其中，在辖区内设置不少于一组的监控管理平台，同时在变电站对每个配网回路均设置一组采集器和一组电压互感器，监控管理平台通过无线或有线方式与各个采集器相接；同时，在每个配网回路的各个电线杆上的A、B、C三相输电线路上均设置一组故障指示器，即每个电线杆上共配备三组故障指示器，其中，同一个配网回路中的采集器与各个故障指示器之间、采集器与电压互感器之间以及各个故障指示器相互之间均通过无线方式连接；实际当中，除故障指示器外，输电线路上不需安装任何额外的通信主机、太阳能板等设备，因此便于管理。

本发明通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输，同一配网回路内的电压互感器检测到所在变电站的电压骤降信号后，传送电压骤降信号至采集器，采集器向同一配网回路内的故障指示器发起接收监测数据的任务，各个故障指示器基于最短路径和匀衡原侧，通过自组网点对点的依次将监测数据传递至对应的采集器，各个采集器将收到的电压骤降信号和监测数据进行基本拆包协议转换后，将转换后的数据打包发送至监控管理平台。

其中，电压互感器检测所在变电站的电压骤降信号；采集器对同一配网回路内的电压互感器和故障指示器进行通信维持和数据采集。采集器通电后可以设置工作频点，组网编号，下辖故障指示器的数量等参数。不同配网回路的采集器之间设置不同的频点，并开启工作状态。

监控管理平台用于管理辖区内所有的故障指示器和采集器。监控管理平台包含专家分析单元，所述专家分析单元内集成了现有技术中架空线路的所有故障类型，以及现有的针对各种故障类型的理论上的判定和解决方式。通过专家分析单元对故障情况进行配合分析，可极大的提升效率。

监控管理平台的具体数量可以根据实际管辖的区域来进行部署，比如一个供电分局可以只在分局架设一组监控管理平台。监控管理平台通过与辖区内所有的采集器相连，间接实现对辖区内所有故障指示器的管理。监控管理平台可以实时呈现故障指示器采集回来的数据，当有线路故障时，能快速的发现报警信息并在地图上指示故障点。监控管理平台还可以进行历史数据的分析，提前排除一些可能的故障点。在此过程中，采集器既是故障指示器与管理平台的数据桥梁，也是故障指示器底层协议的管理者，起到维持网络的作用。

故障指示器是系统的核心部件，具有短路故障判断、单向接地故障判断的基本功能，可以实时检测线路电流，还能实现无线自组网通信和感应取电功能，并可以扩展电压检测和导线温度检测。

具体的，故障指示器外侧设有绝缘棒，故障指示器通过绝缘棒，可以在输电线路上实现带电安装和拆卸，便于操作和设置。同时，故障指示器包括取能单元、电池、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、计数器、大电流防护单元、限流单元、防失压单元和主控单元；其中，主控单元与计数器、取能单元、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、大电流防护单元、限流单元、防失压单元相连；取能单元与电池、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、计数器、大电流防护单元、限流单元、防失压单元相连。

其中，取能单元和电池组成电源部分为整个故障指示器提供电能，取能单元采用电势湖方式将输电线路的电能部分转移至电池当中。主控单元对故障指示器进行设备管理控制。短路检测单元、接地检测单元进行故障检测。本地故障指示单元将接收到的故障信号在本地进行警示，所述警示方式为翻牌或闪灯。通信单元进行通信组网并完成故障指示器之间以及故障指示器与采集器之间的通信；通信单元将故障指示器采集到的故障指示信号传送至采集器，再由采集器传送至监控管理平台；同时，监控管理平台下发给采集器的配置信息，由采集器传送至故障指示器，再经过通信单元传送到主控单元以完成故障指示器参数的远程设置。此外，计数器用于记录故障指示器处理数据的时间；大电流防护单元在大电流来临的前沿启动保护机制，为故障指示器有效抗击各种电流冲击；限流单元协助故障指示器承受短时耐受电流冲击；防失压单元用于防止故障指示器陷入失压状态。

工作状态下，故障指示器会进行周期性自检并将工作数据上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；而当线路发生故障时，故障指示器沿架空线路将在线监测到的线路故障报警信息实时上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台。通过监控管理平台可以很清楚的看到所有故障指示器的工作状态。当某个故障指示器自身故障时，只需更换一个相同型号的故障指示器即可，维护简单方便。

其中，故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间的连接建立过程具体如下文所述。

在安装之前，故障指示器先对自身工作频点进行调整，与其所在的配网回路内的采集器工作频点一致。实际当中，装设和配置故障指示器的这些工作都可以在到达电线杆下时，安装之前通过故障指示器的拨码开关来调整，而不需要特殊的工具和设备。

故障指示器安装至输电线路上之后，即时进行网络搜索；其中，当安装第一组故障指示器时，该故障指示器首先搜索频点相同的采集器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第一组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；当安装第二组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和第一组安装的故障指示器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第二组故障指示器自身的MAC地址至采集器，之后，第二只安装的故障指示器根据路径最短和均衡原则与频点相同的采集器进行直接通信。

当安装第N组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组故障指示器作为它的备选上级节点，并上报第N组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器。通过上述的组网方式，每组故障指示器都具备了自身的节点等级。

具体如如图2所示，所有节点位置的故障指示器都明确自身的等级数，以及自身的主选上级节点故障指示器和备选上级节点故障指示器，同时，所有节点的故障指示器都需要知道自身的下级节点故障指示器。

上文所述的最短路径和匀衡原侧为本发明自组网的数据跳传及通讯原则。例如图3所示：整条线路10KM，单点可达3KM，那么最远端的1号故障指示器会直接跳至可以到达的最远节点，即第3KM处，而1号故障指示器第三跳就可以到达第9公里处，四跳就可以回到采集器。

实际应用中，当故障指示器作为主选上级节点的故障指示器出现故障无法工作，则会选择相对更近的备选上级节点故障指示器进行跳传，以保证传输链路的通畅。如图4所示：整条线路组网成功后，1号故障指示器的第一选择是直接跳传至其主选上级节点10号故障指示器，如果10指示器出现故障无法工作，那么1号故障指示器会选择相对较近的备选上级节点9号故障指示器，如果9号故障指示器仍出现故障无法通讯，则选择作为另一个备选上级节点8号指示器。

在此实施例中，如果主选上级节点故障指示器和备选上级节点故障指示器都无法工作，则1号故障指示器将启动初始搜索程序，即重新搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组正常运行的故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组正常运行的故障指示器作为它的备选上级节点，并上报1号故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器。

以上即为本发明以故障指示器为节点的，在故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间建立连接的过程。但在实际应用中，显然并不仅限于这一种自组网方式，显然可根据实际需求，以本发明各个部件为基础，另行设计方案。

工作中，当故障指示器所在的输电线路中发生超过突变设定值的大电流突变时（突变设定值默认为140A)，该故障指示器检测到此突变信号，并测试突变信号的脉冲宽度，如该脉冲宽度在设定范围内时，则判定输电线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，基于最短路径和匀衡原侧将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。其中，针对大电流突变情况的短路故障的检测延时较佳的默认为40ms。

同时，当故障指示器所在线路中持续大电流的数值超过持续设定值（持续设定值默认为400A）时，该故障指示器即判定线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，基于最短路径和匀衡原侧将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。针对大电流持续的短路故障的检测延时较佳的默认为200ms。

接地故障检测：

在故障情况分析方面，本系统采用智能的故障指示器，与电压互感器联合判断的方式进行接地故障检测，并通过监控管理平台内专家分析单元进行分析，可以达到99%的准确率，具体如下文所述。

全时时间同步过程：由于接地故障类型和成因较多，对该类故障进行分析定位时，要求时间点非常精确，因此本发明采用了时间同步技术，使所有采集器和故障指示器均保持极高精度的时间同步，整体时间误差小于1ms。

故障监测数据获取过程：当当配网回路内的某输电线路发生接地故障时，电压互感器首先检测到电压骤降信号，采集器可即刻获取该电压骤降信号并标记故障发生瞬间的时间点t。采集器确认故障发生的时间点t后，向其下辖的各个故障指示器下发数据采集指令，令各个故障指示器上传时间点t前后各10个周波的电流数据。

故障分析与判断过程：采集器收集各个故障指示器上传的电流数据后，回传至监控管理平台，由监控管理平台结合专家分析单元进行运算和故障判断，如确认是接地故障，则对故障点进行精确定位，当接地故障排除后，由监控管理平台对所排除的接地故障进行经验数据存档。

在上述故障分析与判断过程中，采用专家分析单元精准的判断单相接地故障，尤其需要故障指示器、采集器、电压互感器之间的时间能精准的同步，因此全时时间同步过程显得尤为重要，为保证精准的时间同步，本发明主要选择了三种全时时间同步的设计方案:无线帧同步、GPS授时和长波授时。

无线帧同步：无线帧同步的主要原理是在采集器中装设GPS授时单元，通过采集器端的GPS授时单元产生标准时间，将该标准时间以下发无线数据帧的方式发送至同一配网回路中的电压互感器和各个故障指示器，实现高精度时间同步。

在此情况下，由于采集器安装在变电站，不受功耗和环境的影响，因此可以安装更高功耗和高精度的GPS授时单元，生成标准时间。采集器和故障指示器采用无线帧同步的方式，在每个无线数据帧内都带上标准时间，用于完成故障指示器和采集器的时间同步，其具体如下图5所示。

采集器给1号故障指示器发一个包含标准时间的无线数据帧，发出时间为T0，经过1号故障指示器处理，并发回响应，采集器收到响应的时间为T’0，这是整个工作的时延，但实际当中需要知道从1号故障指示器接收到采集器的信号，到向采集器发出响应之间的时间差是多少，这样才能提取准确的数据。

如图5所示，t1、t’1是空间传送时间，只要保持帧长度相同，发送的时间是一致的。处理时间Δt1可以采用故障指示器的计数器进行记录。现在需要采集器在发送提取数据时，提前知道t1的时间。那么就在发送提取数据命令时，先发送一个时延检测的时间数据帧，通过这个时间检测帧我们得到如下公式：

T’0-T0=t1+Δt1+t’1；t1=(T’0-T0-Δt1)/2。

那么在发送提取1号故障指示器数据的命令中加入这个时延信号，1号故障指示器就能送回正确的数据。这种方式下，不需要故障指示器实时获取标准时间，也不需要保持这个标准时间，只要规律的向FLASH填充数据，当收到提取命令时，只需要根据提取命令中给出的时延信息提取数据即可。

GPS授时：GPS授时方案是直接在每个故障指示器内安装GPS授时单元，生成标准时间。GPS授时方案主要受制于功耗，由于故障指示器采用感应取电技术供电，整个设备需要控制功耗，所以GPS授时单元需要达到毫秒级别的授时，要不停的工作，因此在实际应用中存在影响整个设备的工作的可能。

长波授时：长波授时方案是在每个故障指示器内安装一个长波授时单元，接收国家的长波授时台发出的时钟信号。长波授时单元功耗极低，但是由于目前达到毫秒级的长波授时单元价格很高，需要等待长波授时单元成本的进一步合理化。同时，国家的长波授时台有时会停机维护，会带来一定的风险，如果采用长波授时方案还需要推动电力自己投资建设长波授时台等。

为了保障故障指示器的正常工作，本发明主要采用了电势湖技术、大电流保护技术、限流器技术和防失压技术。

电势湖的技术：常规电网传输的都是高达MW级别的强大电能流，堪比汹涌的滔滔江水，如缺乏科学的手段贸然“取水”，很可能出现设备故障，因此故障指示器的取能单元采用电势湖技术，将所取电能变得安然温顺，再转移至电池中。

大电流保护技术：由于拉合闸操作和短路故障等多种原因，电网会产生浪涌大电流，因此感应取电装置常被损坏，本发明在通过故障指示器中的大电流防护单元，为取能单元设置多重保护机制，在大电流来临的前沿启动保护，有效抗击各种电流冲击。

限流器技术：按照电力系统章程，电流感应电源应能抵御一次设备短时耐受电流的冲击，其值可为20kA、31.5kA、40kA、50kA等，持续时间为1s-4s；通过限流单元，可很好的保证故障指示器能抵御最严苛的50kA、4s短时耐受电流冲击。

防失压技术：在导线电流大幅波动时，电流感应电源可能跌入一种失压状态，导线电流虽大于最小工作电流，却不能满载供电，市面上较多产品初始投运时较小电流即可满载运行，但投运后在大电流时却供能不足，就是因为陷入了失压状态。因此本发明在故障指示器中通过设置防失压单元进行防失压，成功的解决了该问题。

本实施例还包括了架空线路智能故障定位处理方法，包括如下步骤：

S1、在辖区内设置不少于一组的监控管理平台，同时在变电站对每个配网回路均设置一组采集器和一组电压互感器，此外，在每个配网回路的各个电线杆上的A、B、C三相输电线路上均设置一组故障指示器，故障指示器采用电势湖方式将输电线路的电能部分转移至自身使用。

S2、监控管理平台通过无线或有线方式与各个采集器相接；同一个配网回路中的采集器与各个故障指示器之间、采集器与电压互感器之间以及各个故障指示器相互之间均通过无线方式连接。

S3、通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输。

其中，电压互感器检测所在变电站的电压骤降信号；采集器对同一配网回路内的电压互感器和故障指示器进行通信维持和数据采集，采集器通电后设置工作频点、组网编号和下辖故障指示器的数量，不同配网回路的采集器之间设置不同的频点，并开启工作状态；监控管理平台管理辖区内故障指示器和采集器，并通过内设的专家分析单元对故障情况进行分析及处理。

其中，通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输，同一配网回路内的电压互感器检测到所在变电站的电压骤降信号后，传送电压骤降信号至采集器，采集器向同一配网回路内的故障指示器发起接收监测数据的任务，各个故障指示器基于最短路径和匀衡原侧，通过自组网点对点的依次将监测数据传递至对应的采集器，各个采集器将收到的电压骤降信号和监测数据进行基本拆包协议转换后，将转换后的数据打包发送至监控管理平台。

其中，工作状态下，故障指示器进行周期性自检并将工作数据上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；当线路发生故障时，故障指示器沿架空线路将在线监测到的线路故障报警信息实时上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；通过监控管理平台实时查看故障指示器的工作状态；此外，当有故障指示器故障时，更换一个相同型号的故障指示器。

S4、进行故障检测：

当故障指示器所在的输电线路中发生超过突变设定值的大电流突变时，该故障指示器检测到此突变信号，并测试突变信号的脉冲宽度，如该脉冲宽度在设定范围内时，则判定输电线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。

当故障指示器所在线路中持续大电流的数值超过持续设定值时，该故障指示器即判定线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。

S5、进行接地故障检测，过程如下：

全时时间同步过程：使采集器和故障指示器均保持时间同步，整体时间误差小于1ms。

故障监测数据获取过程：当配网回路内的输电线路发生接地故障时，电压互感器首先检测到电压骤降信号，采集器即刻获取该电压骤降信号并标记故障发生瞬间的时间点t，采集器确认故障发生的时间点t后，向其下辖的各个故障指示器下发数据采集指令，令各个故障指示器上传时间点t前后各10个周波的电流数据。

故障分析与判断过程：采集器收集各个故障指示器上传的电流数据后，回传至监控管理平台，由监控管理平台结合专家分析单元进行运算和故障判断，如确认是接地故障，则对故障点进行精确定位，当接地故障排除后，由监控管理平台对所排除的接地故障进行经验数据存档。

步骤S5中，全时时间同步过程通过选取无线帧同步、GPS授时、长波授时的其中一种方式实现，具体如下：

无线帧同步的全时时间同步过程：在采集器中装设GPS授时单元，通过采集器端的GPS授时单元产生标准时间，将该标准时间以下发无线数据帧的方式发送至同一配网回路中的电压互感器和各个故障指示器，实现时间同步；

其中，采集器和故障指示器采用无线帧同步的方式，在每个无线数据帧内都带上标准时间，以完成故障指示器和采集器的时间同步；

GPS授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装GPS授时单元，生成标准时间，其中，GPS授时单元需要达到毫秒级别的授时，且不间断工作能。

长波授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装一个长波授时单元，接收国家的长波授时台发出的时钟信号，进行时间同步。

步骤S3中，故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间的连接建立过程包括如下步骤：

在安装之前，故障指示器对自身工作频点进行调整，与其所在的配网回路内的采集器工作频点一致；

故障指示器安装至输电线路上之后，即时进行网络搜索；其中，当安装第一组故障指示器时，该故障指示器首先搜索频点相同的采集器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第一组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；当安装第二组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和第一组安装的故障指示器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第二组故障指示器自身的MAC地址至采集器，之后，第二只安装的故障指示器根据路径最短和均衡原则与频点相同的采集器进行直接通信；

当安装第N组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组故障指示器作为它的备选上级节点，并上报第N组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；

通过上述组网方式，令每组故障指示器都具备自身的节点等级；

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器无法工作，则选择相对更近的备选上级节点故障指示器进行跳传，以保证传输链路的通畅；

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器和备选上级节点的故障指示器都无法工作，则故障指示器将启动初始搜索程序，即重新搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组正常运行的故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组正常运行的故障指示器作为它的备选上级节点，并上报自身的MAC地址至频点相同的采集器。

Claims (10)

1.架空线路智能故障定位处理系统，包括故障指示器、采集器、电压互感器和监控管理平台；

其中，在辖区内设置不少于一组的监控管理平台，同时在变电站对每个配网回路均设置一组采集器和一组电压互感器，此外，在每个配网回路的各个电线杆上的A、B、C三相输电线路上均设置一组故障指示器；

其中，监控管理平台通过无线或有线方式与各个采集器相接；同一个配网回路中的采集器与各个故障指示器之间、采集器与电压互感器之间以及各个故障指示器相互之间均通过无线方式连接；

其中，故障指示器进行短路故障判断、单向接地故障判断，同时实时检测线路电流，实现无线自组网通信和感应取电，以及电压检测和导线温度检测；电压互感器检测所在变电站的电压骤降信号；所述采集器对同一配网回路内的电压互感器和故障指示器进行通信维持和数据采集，采集器通电后设置工作频点、组网编号和下辖故障指示器的数量，不同配网回路的采集器之间设置不同的频点，并开启工作状态；监控管理平台管理辖区内故障指示器和采集器，监控管理平台包含专家分析单元；

通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输，同一配网回路内的电压互感器检测到所在变电站的电压骤降信号后，传送电压骤降信号至采集器，采集器向同一配网回路内的故障指示器发起接收监测数据的任务，各个故障指示器基于最短路径和匀衡原侧，通过自组网点对点的依次将监测数据传递至对应的采集器,-各个采集器将收到的电压骤降信号和监测数据进行基本拆包协议转换后，将转换后的数据打包发送至监控管理平台；

工作状态下，故障指示器进行周期性自检并将工作数据上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；通过监控管理平台实时查看故障指示器的工作状态，其中，当有故障指示器故障时，更换一个相同型号的故障指示器。

2.根据权利要求1所述的架空线路智能故障定位处理系统，其特征在于所述的故障指示器外侧设有绝缘棒，故障指示器通过绝缘棒在输电线路上实现带电安装和拆卸；同时，故障指示器包括取能单元、电池、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、计数器、大电流防护单元、限流单元、防失压单元和主控单元；其中，主控单元与计数器、取能单元、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、大电流防护单元、限流单元、防失压单元相连；取能单元与电池、短路检测单元、接地检测单元、通信单元、本地故障指示单元、计数器、大电流防护单元、限流单元、防失压单元相连；

其中，取能单元和电池组成电源部分为整个故障指示器提供电能，取能单元采用电势湖方式将输电线路的电能部分转移至电池当中；

主控单元对故障指示器进行设备管理控制；

短路检测单元、接地检测单元进行故障检测；

本地故障指示单元将接收到的故障信号在本地进行警示，所述警示方式为翻牌、闪灯；

计数器记录故障指示器处理数据的时间；

大电流防护单元在大电流来临的前沿启动保护机制，为故障指示器抗击电流冲击；

限流单元协助故障指示器承受短时耐受电流冲击；

防失压单元防止故障指示器陷入失压状态；

通信单元进行通信组网并完成故障指示器之间以及故障指示器与采集器之间的通信；通信单元将故障指示器采集到的故障指示信号传送至采集器，再由采集器传送至监控管理平台；同时，监控管理平台下发给采集器的配置信息，由采集器传送至故障指示器，再经过通信单元传送到主控单元以完成故障指示器参数的远程设置。

3.根据权利要求1所述的架空线路智能故障定位处理系统，其特征在于所述的故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间的连接建立过程包括如下步骤：

在安装之前，故障指示器对自身工作频点进行调整，与其所在的配网回路内的采集器工作频点一致；

故障指示器安装至输电线路上之后，即时进行网络搜索；其中，当安装第一组故障指示器时，该故障指示器首先搜索频点相同的采集器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第一组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；当安装第二组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和第一组安装的故障指示器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第二组故障指示器自身的MAC地址至采集器，之后，第二只安装的故障指示器根据路径最短和均衡原则与频点相同的采集器进行直接通信；

当安装第N组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组故障指示器作为它的备选上级节点，并上报第N组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；

通过上述连接建立过程，令每组故障指示器都具备自身的节点等级。

4.根据权利要求3所述的架空线路智能故障定位处理系统，其特征在于当所述的故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器无法工作，则选择相对更近的备选上级节点故障指示器进行跳传，以保证传输链路的通畅；

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器和备选上级节点的故障指示器都无法工作，则故障指示器将启动初始搜索程序，具体为重新搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组正常运行的故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组正常运行的故障指示器作为它的备选上级节点，并上报自身的MAC地址至频点相同的采集器。

5.根据权利要求1所述的架空线路智能故障定位处理系统，其特征在于当所述的故障指示器所在的输电线路中发生超过突变设定值的大电流突变时，该故障指示器检测到此突变信号，并测试突变信号的脉冲宽度，如该脉冲宽度在设定范围内时，则判定输电线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台；

当故障指示器所在线路中持续大电流的数值超过持续设定值时，该故障指示器即判定线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台。

6.根据权利要求1所述的架空线路智能故障定位处理系统，其特征在于通过所述的故障指示器进行接地故障检测，过程如下：

全时时间同步过程：使采集器和故障指示器均保持时间同步，整体时间误差小于1ms；

故障监测数据获取过程：当配网回路内的输电线路发生接地故障时，电压互感器首先检测到电压骤降信号，采集器即刻获取该电压骤降信号并标记故障发生瞬间的时间点t，采集器确认故障发生的时间点t后，向其下辖的各个故障指示器下发数据采集指令，令各个故障指示器上传时间点t前后各10个周波的电流数据；

故障分析与判断过程：采集器收集各个故障指示器上传的电流数据后，回传至监控管理平台，由监控管理平台结合专家分析单元进行运算和故障判断，如确认是接地故障，则对故障点进行精确定位，当接地故障排除后，由监控管理平台对所排除的接地故障进行经验数据存档。

7.根据权利要求6所述的架空线路智能故障定位处理系统，其特征在于进行接地故障检测中，全时时间同步过程通过选取无线帧同步、GPS授时、长波授时的其中一种方式实现，具体如下：

无线帧同步的全时时间同步过程：在采集器中装设GPS授时单元，通过采集器端的GPS授时单元产生标准时间，将该标准时间以下发无线数据帧的方式发送至同一配网回路中的电压互感器和各个故障指示器，实现时间同步；

其中，采集器和故障指示器采用无线帧同步的方式，在每个无线数据帧内都带上标准时间，以完成故障指示器和采集器的时间同步；

GPS授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装GPS授时单元，生成标准时间，其中，GPS授时单元需要达到毫秒级别的授时，且不间断工作；

长波授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装一个长波授时单元，接收国家的长波授时台发出的时钟信号，进行时间同步。

8.根据权利要求1~7任一所述的架空线路智能故障定位处理系统实现的架空线路智能故障定位处理方法，其特征在于包括如下步骤；

S1、在辖区内设置不少于一组的监控管理平台，同时在变电站对每个配网回路均设置一组采集器和一组电压互感器，此外，在每个配网回路的各个电线杆上的A、B、C三相输电线路上均设置一组故障指示器，故障指示器采用电势湖方式将输电线路的电能部分转移至自身使用；

S2、监控管理平台通过无线或有线方式与各个采集器相接；同一个配网回路中的采集器与各个故障指示器之间、采集器与电压互感器之间以及各个故障指示器相互之间均通过无线方式连接；

S3、通过监控管理平台、采集器、电压互感器和故障指示器组成自组网，进行数据通讯和传输；

其中，电压互感器检测所在变电站的电压骤降信号；采集器对同一配网回路内的电压互感器和故障指示器进行通信维持和数据采集，采集器通电后设置工作频点、组网编号和下辖故障指示器的数量，不同配网回路的采集器之间设置不同的频点，并开启工作状态；监控管理平台管理辖区内故障指示器和采集器，并通过内设的专家分析单元对故障情况进行分析及处理；

其中，同一配网回路内的电压互感器检测到所在变电站的电压骤降信号后，传送电压骤降信号至采集器，采集器向同一配网回路内的故障指示器发起接收监测数据的任务，各个故障指示器基于最短路径和匀衡原侧，通过自组网点对点的依次将监测数据传递至对应的采集器，各个采集器将收到的电压骤降信号和监测数据进行基本拆包协议转换后，将转换后的数据打包发送至监控管理平台；

其中，工作状态下，故障指示器进行周期性自检并将工作数据上报给采集器，再由采集器汇总至监控管理平台；通过监控管理平台实时查看故障指示器的工作状态；此外，当有故障指示器故障时，更换一个相同型号的故障指示器；

S4、进行故障检测：

当故障指示器所在的输电线路中发生超过突变设定值的大电流突变时，该故障指示器检测到此突变信号，并测试突变信号的脉冲宽度，如该脉冲宽度在设定范围内时，则判定输电线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台；

当故障指示器所在线路中持续大电流的数值超过持续设定值时，该故障指示器即判定线路发生短路故障，该故障指示器产生相应指令，通过通信单元，将短路故障信息在自组网中点对点传递至采集器，再由采集器传输至监控管理平台；

S5、进行接地故障检测，过程如下：

全时时间同步过程：使采集器和故障指示器均保持时间同步，整体时间误差小于1ms；

故障监测数据获取过程：当配网回路内的输电线路发生接地故障时，电压互感器首先检测到电压骤降信号，采集器即刻获取该电压骤降信号并标记故障发生瞬间的时间点t，采集器确认故障发生的时间点t后，向其下辖的各个故障指示器下发数据采集指令，令各个故障指示器上传时间点t前后各10个周波的电流数据；

故障分析与判断过程：采集器收集各个故障指示器上传的电流数据后，回传至监控管理平台，由监控管理平台结合专家分析单元进行运算和故障判断，如确认是接地故障，则对故障点进行精确定位，当接地故障排除后，由监控管理平台对所排除的接地故障进行经验数据存档。

9.根据权利要求8所述的架空线路智能故障定位处理方法，其特征在于所述的步骤S5中，全时时间同步过程通过选取无线帧同步、GPS授时、长波授时的其中一种方式实现，具体如下：

无线帧同步的全时时间同步过程：在采集器中装设GPS授时单元，通过采集器端的GPS授时单元产生标准时间，将该标准时间以下发无线数据帧的方式发送至同一配网回路中的电压互感器和各个故障指示器，实现时间同步；

其中，采集器和故障指示器采用无线帧同步的方式，在每个无线数据帧内都带上标准时间，以完成故障指示器和采集器的时间同步；

GPS授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装GPS授时单元，生成标准时间，其中，GPS授时单元需要达到毫秒级别的授时，且不间断工作能；

长波授时的全时时间同步过程：在每个故障指示器内安装一个长波授时单元，接收国家的长波授时台发出的时钟信号，进行时间同步。

10.根据权利要求8所述的架空线路智能故障定位处理方法，其特征在于所述的步骤S2中，故障指示器相互之间，以及故障指示器和采集器之间的连接建立过程包括如下步骤：

在安装之前，故障指示器对自身工作频点进行调整，与其所在的配网回路内的采集器工作频点一致；

故障指示器安装至输电线路上之后，即时进行网络搜索；其中，当安装第一组故障指示器时，该故障指示器首先搜索频点相同的采集器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第一组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；当安装第二组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和第一组安装的故障指示器，并加入到采集器所在的配网回路，同时上报第二组故障指示器自身的MAC地址至采集器，之后，第二只安装的故障指示器根据路径最短和均衡原则与频点相同的采集器进行直接通信；

当安装第N组故障指示器时，该故障指示器搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组故障指示器作为它的备选上级节点，并上报第N组故障指示器自身的MAC地址至频点相同的采集器；

通过上述连接建立过程，令每组故障指示器都具备自身的节点等级；

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器无法工作，则选择相对更近的备选上级节点故障指示器进行跳传，以保证传输链路的通畅；

其中，当故障指示器传输数据时，如其主选上级节点的故障指示器和备选上级节点的故障指示器都无法工作，则故障指示器将启动初始搜索程序，具体为重新搜索频点相同的采集器和在其搜索范围内的所有故障指示器，并通过路径最短和均衡原则，选择一组正常运行的故障指示器作为它的主选上级节点，同时再选择其它两组正常运行的故障指示器作为它的备选上级节点，并上报自身的MAC地址至频点相同的采集器。