CN104297643A - 一种电力线路绝缘故障预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力线路绝缘故障预警装置，包括穿芯式行波传感器、行波信号检测单元、高精度GPS同步时钟单元、电力线路绝缘故障预警主机。本发明以精确行波定位技术为基础，将成熟应用于输电线路行波定位技术嵌入到绝缘故障预警装置中，提高了绝缘预警的精确性；故障行波属于暂态突变信号，频率范围是10kHz~2MHz，故障行波信号具有速度快、数据量大等特点，丰富的故障信息有利于绝缘预警的实现；穿芯式行波传感器检测灵敏度高，定位误差小，绝缘预警可靠性高；以行波信号幅值和两个同向行波信号之间的到达时间间隔作为绝缘预警判据，可以实现绝缘预警程度的准确判断，提升电力系统绝缘预警水平。
Description
技术领域
本发明属电力输电网故障检测技术领域，特别涉及一种电力线路绝缘故障预警装置。
背景技术
电力网架结构复杂，高压线路输送距离长，可能穿越高山密林或污秽地区，因线路绝缘子老化、雷击闪络、断线、碰线、鸟粪污闪、线路下方树枝摆动放电等各种类型故障时有发生，易导致线路出现停电事故。线路上主要的绝缘控件即为绝缘子，绝缘子的机械强度必须能够固定并且支撑电力线路，电气性能必须能使电力线路之间以及电力线路与大地之间具有足够的绝缘。一般绝缘子在户外运行，周围是强电场、强磁场以及恶劣天气等环境，很容易出现绝缘子内部间隙、表面损坏等情况，致使导线与杆塔之间绝缘降低，严重时将在电力系统中造成停电等事故。
根据上述分析，电力线路绝缘故障发生频繁，危害严重，亟需专家学者进行深入研究。当前国内外缺乏成熟的线路绝缘故障在线监测及精确定位技术，长期以来电力部门都是等到线路发生故障停电后，找到故障点并对故障点进行处理再恢复供电，无法做到未雨绸缪，无法在线监视电力线路的运行状况，无法把故障消除在萌芽状态；而故障发生后，故障点的查找往往通过目测沿线巡视，一直没有比较准确的指导系统，费时费力，效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种电力线路绝缘故障预警装置，实现电力线路绝缘故障预警的快速准确判断。
本发明采用的技术方案为：
一种电力线路绝缘故障预警装置，包括：
穿芯式行波传感器，安装于电路线路两端的电容式电压互感器的接地线上，用于感应电容式电压互感器接地线上的行波信号并传送给行波信号检测单元；
行波信号检测单元，连接所述穿芯式行波传感器的信号输出端，采集穿芯式行波传感器上的暂态行波信号进行模数转换、并把转换后的数字信号传送给电力线路绝缘故障预警主机；
电力线路绝缘故障预警主机，连接所述行波信号检测单元，根据行波信号检测单元转换后的暂态行波信号判断绝缘预警程度；
高精度GPS同步时钟单元，连接所述电力线路绝缘故障预警主机，为电力线路绝缘故障预警主机记录行波到达时刻提供精确授时。
所述电力线路绝缘故障预警主机包括：用于实现线路两端绝缘预警装置通信功能的GPRS无线通信模块；用于故障精确定位及预警功能的精确定位预警模块；用于预测绝缘闪络放电的发展趋势的人机交互模块；用于记录一段时间内的绝缘故障信息的存储模块。
所述电力线路绝缘故障预警主机包括：用于实现线路两端绝缘预警装置通信功能的GPRS无线通信模块；用于故障精确定位及预警功能的精确定位预警模块；用于记录一段时间内的绝缘故障信息的存储模块；用于处理信息、访问存储和接受、执行指令的微处理器模块；用于接收控制命令和向外发送绝缘故障信息的短信收发模块。
本发明以精确行波定位技术为基础，将成熟应用于输电线路行波定位技术嵌入到绝缘故障预警装置中，提高了绝缘预警的精确性；故障行波属于暂态突变信号，频率范围是10kHz~2MHz，故障行波信号具有速度快、数据量大等特点，丰富的故障信息有利于绝缘预警的实现；穿芯式行波传感器检测灵敏度高，定位误差小，绝缘预警可靠性高；以行波信号幅值和两个同向行波信号之间的到达时间间隔作为绝缘预警判据，可以实现绝缘预警程度的准确判断，提升电力系统绝缘预警水平。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明电力线路绝缘故障预警装置实施例1的原理框图。
图2是本发明电力线路绝缘故障预警装置实施例1的工作流程图。
图3是本发明电力线路绝缘故障预警装置实施例2的原理框图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种电力线路绝缘预警装置，包括：穿芯式行波传感器、行波信号检测单元、高精度GPS同步时钟单元、电力线路绝缘故障预警主机。
穿芯式行波传感器套接在杆塔CVT（CVT为电容式电压互感器的简称，以下均称为CVT）接地线上，能够有效检测闪络等轻微故障2产生的行波信号1，不失真地传变电力系统一次暂态行波信号。利用CVT接地线提取的电流行波信号，将电流转变成电压信号进行故障定位，无需高速采集装置，直接利用硬件提取，结构简单，造价低，易操作。
行波信号检测单元将CVT接地线上提取的暂态行波信号进行模数转换，将行波模拟信号转换为数字信号。
高精度GPS同步时钟单元为装置记录行波到达时间提供精确授时，实现对系统扰动情况异地同步记录。
电力线路绝缘故障预警主机记录行波到达的时刻、记录行波幅值、计算绝缘故障准确位置、计算两个同向行波信号之间的到达时间间隔、判断绝缘预警程度。
其中，电力线路绝缘故障预警主机包括：GPRS无线通信模块、精确定位预警模块、人机交互模块、存储模块。
GPRS无线通信模块实现线路两端绝缘预警装置的通信功能，将本端装置检测到的行波信息发送至对端装置。
精确定位预警模块具有故障精确定位及预警两个功能：首先，记录行波信号从局部放电的绝缘子沿电力线路传输到达测量点的准确时刻，精确定位局部放电的绝缘子位置；然后，记录行波信号幅值，以及两个同向行波信号之间的到达时间间隔，借助模糊算法对行波幅值及到达时间间隔进行分析，实现绝缘故障预警。
人机交互模块为电力线路绝缘预警装置的操作平台，可对电力线路的性能发生下降的绝缘子局部放电的时间、绝缘子位置以及线路局部放电历史事件进行查询，通过历史时间反映绝缘闪络的发展过程，预测绝缘闪络放电的发展趋势，合理安排检修。
存储模块具备一定的存储空间，能够记录一段时间内的绝缘故障信息，如行波到达的时刻、行波幅值、两个同向行波信号之间的到达时间间隔等，为分析电力线路的历史运行情况提供必要信息。
电力线路绝缘预警装置的工作流程如图2所示：
步骤1：由安装于CVT接地线上的穿芯式行波传感器从CVT接地线上提取行波信号；
步骤2：行波信号检测单元实时记录行波传感器二次侧的暂态行波信号幅值，并将检测到的行波信号峰值（Vmax）与预设的整定值（Vset）进行比较，当Vmax≥Vset时，进入步骤3；当Vmax＜Vset时，返回步骤1；
步骤3：记录暂态行波信号到达的卫星时间，并根据双端行波定位方法确定绝缘故障位置；
步骤4：记录两个同向行波信号之间的到达时间间隔，结合行波信号峰值判断绝缘预警程度；
步骤5：输出绝缘故障定位结果及预警程度信号。
实施例2：如图3所示，一种电力线路绝缘预警装置，包括：穿芯式行波传感器、行波信号检测单元、高精度GPS同步时钟单元、电力线路绝缘故障预警主机。
其中，电力线路绝缘故障预警主机包括：GPRS无线通信模块、精确定位预警模块、存储模块、微处理器模块、短信收发模块。
微处理器模块作为电力线路绝缘故障预警主机的控制中心，接收GPRS无线通信模块提供的行波信息进行分析处理，利用精确定位预警模块精确定位局部放电的绝缘子位置，通过对存储模块的访问了解电力线路的历史运行情况，发送预警信号或者执行指令。
短信收发模块用于接收控制命令和向外发送绝缘故障信息，其可与手机、平板等移动设备进行有线或无线连接，这样即使远在千里之外也能对电力线路绝缘故障了如指掌，方便对电力线路绝缘预警程度的快速准确判断。
其他同实施例1。
Claims (3)
1.一种电力线路绝缘故障预警装置，其特征在于，包括：
穿芯式行波传感器，安装于电路线路两端的电容式电压互感器的接地线上，用于感应电容式电压互感器接地线上的行波信号并传送给行波信号检测单元；
行波信号检测单元，连接所述穿芯式行波传感器的信号输出端，采集穿芯式行波传感器上的暂态行波信号进行模数转换、并把转换后的数字信号传送给电力线路绝缘故障预警主机；
电力线路绝缘故障预警主机，连接所述行波信号检测单元，根据行波信号检测单元转换后的暂态行波信号判断绝缘预警程度；
高精度GPS同步时钟单元，连接所述电力线路绝缘故障预警主机，为电力线路绝缘故障预警主机记录行波到达时刻提供精确授时。
2.如权利要求1所述的电力线路绝缘故障预警装置，其特征在于，
所述电力线路绝缘故障预警主机包括：
用于实现线路两端绝缘预警装置通信功能的GPRS无线通信模块；
用于故障精确定位及预警功能的精确定位预警模块；
用于预测绝缘闪络放电的发展趋势的人机交互模块；
用于记录一段时间内的绝缘故障信息的存储模块。
3.如权利要求1所述的电力线路绝缘故障预警装置，其特征在于，
所述电力线路绝缘故障预警主机包括：
用于实现线路两端绝缘预警装置通信功能的GPRS无线通信模块；
用于故障精确定位及预警功能的精确定位预警模块；
用于记录一段时间内的绝缘故障信息的存储模块；
用于处理信息、访问存储和接受、执行指令的微处理器模块；
用于接收控制命令和向外发送绝缘故障信息的短信收发模块。
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