CN104502801A - 一种高压输电线故障的定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压输电线故障的定位方法及系统，本发明在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置电流互感器、电流互感器将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否一致，得到电流方向结果，通过无线单元发送给远端服务器；远端服务器汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。这样，就可以准确定位高压输电线故障点，以利于快速故障定位和精确检修。
Description
技术领域
本发明涉及检测高压输电线的领域，特别涉及一种高压输电线故障的定位方法及系统。
背景技术
为了在远距离传输电能时减少热损耗及降低输电的材料，通常采用高压输电线来传输电能。具体为：在传输路径上设置多个杆塔，通过杆塔架设高压输电线，传输路径的两端分别设置变电站，经过源变电站的低高压转换，将低电压电转换为高压电后，通过高压输电线传输到目的变电站，再由目的变电站转换为低电压供用户设备使用。当高压输电线出现故障时，比如短路或断路，会影响电能的传输，因此，对高压输电线的故障测距，从而确定故障位置，及时维修就至关重要。
国外的高压输电线网架结构稳定，很多高压输电线都是双回线设计，所以发生永久故障时对巡线及故障处理的及时性要求不是太高，一般也就是采用直升机巡线。中国前期都采用故障录波器进行故障测距，在1995年左右，开始采用行波测距方式对高压输电线的故障测距，从而确定故障位置，行波测距方式包括单端法行波测距或双端法行波测距。
采用行波测距方式对高压输电线的故障测距的过程如下所述。
在高压输电线上发生故障时，故障产生的故障波，简称行波在故障点及高压输电线的传输路径端点之间来回反射。因此，在高压输电线的传输路径端点设置行波故障测距装置，对故障进行测距。具体地，将行波故障测距装置设置在高压输电线的传输路径端点的变电站的母线上，接入来自变电站中的电压互感器二次侧的暂态行波信号，且采用模拟高通滤波器滤出行波波头脉冲，形成图1所示的采用行波测距方式对高压输电线的故障测距时的电流行波波形。由于母线阻抗一般低于高压输电线的阻抗，电流行波在母线与高压输电线的故障点都是产生正反射，故障点反射波与故障初始行波同极性，而故障初始行波脉冲与由故障点反射回来的行波脉冲之间的时间Δt对应行波在高压输电线与故障点之间往返一趟的时间，用来计算故障距离。
具体地说，如图1所示，假设高压输电线长度为L，行波速度为v，故障初始行波与故障点反射波到达母线的时间分别为Ts1、Ts2，则故障距离XL为：
从而确定了高压输电线离母线的故障距离，最终确定了故障点。
但是，采用这种方式对高压输电线的故障测距的方法并不能准确确定高压输电线的故障点。这是因为，高压输电线采用多个杆塔架设，高压输电线的距离越长及现场环境越崎岖，所采用的杆塔也就越多且在杆塔之间架设的高压输电线的悬垂度也越大，如图2所示，图2为现有技术的杆塔之间架设的高压输电线示意图，当计算确定了高压输电线离母线的故障距离后，要确定故障点，但是由于在杆塔之间架设的高压输电线是有悬垂度的，所以以高压输电线离母线的故障距离确定的故障点时，确定得到的故障点位置与实际的故障点位置有很大距离误差。图2中实际故障点在高压输电线的A点，但是根据高压输电线离母线的故障距离确定的故障点为B点，可以看出，A点与B点之间是有距离的，当工程人员在维修时，如果到B点去维修，则可能检测不到故障点，从而为故障点的定位和维修带来麻烦，特别是在崎岖的环境中，高压输电线的悬垂度越大，距离误差也越大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种高压输电线故障的定位方法，该方法能够准确定位高压输电线故障点，以利于检修。
本发明实施例还提供一种高压输电线故障的定位装置，该装置能够准确定位高压输电线故障点，以利于检修。
根据上述目的，本发明是这样实现的：
一种高压输电线故障的定位方法，该方法包括：
在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
电流互感器将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同，得到电流方向结果，通过无线单元发送给远端服务器；
远端服务器汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。
一种高压输电线故障的定位方法，该方法包括：
在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
电流互感器将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送给远端服务器；
远端服务器汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
一种高压输电线故障的定位装置，该定位装置设置在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处，包括：电流互感器、电流信号处理单元及无线单元，其中，
电流互感器，用于将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元；
电流信号处理单元，用于根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同，得到电流方向结果，发送给无线单元；
无线单元，用于将电流方向结果发送给远端服务器。
一种高压输电线故障的定位装置，所述装置为远端服务器，包括：收发单元及判断单元，其中，
收发单元，用于接收所有杆塔处的电流方向结果；
判断单元，用于汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。
一种高压输电线故障的定位装置，该定位装置设置在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处，包括：电流互感器、电流信号处理单元及无线单元，其中，
电流互感器，用于将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元；
电流信号处理单元，用于根据确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送；
无线单元，用于将幅值判断结果发送。
一种高压输电线故障的定位装置，所述装置为远端服务器，包括：收发单元及判断单元，其中，
接收单元，用于接收所有杆塔处的幅值判断结果；
判断单元，用于汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
由上述方案可以看出，本发明在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置电流互感器、电流互感器将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否一致，得到电流方向结果，通过无线单元发送给远端服务器；远端服务器汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。这样，就可以准确定位高压输电线故障点，以利于快速故障定位和精确检修。
附图说明
图1为现有技术提供的采用行波测距方式对高压输电线的故障测距时的电流行波波形示意图；
图2为现有技术的杆塔之间架设的高压输电线示意图；
图3为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位方法一流程图；
图4为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位方法二流程图；
图5为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置一结构示意图；
图6为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置二结构示意图；
图7为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置三结构示意图；
图8为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置四结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
从背景技术可以看出，造成高压输电线的故障点定位不准确的原因为：由于杆塔之间架设的高压输电线具有悬垂度，所以高压输电线的实际长度与现场的距离之间是有距离误差的，这个距离误差随着悬垂度的增大而增大。因此，在采用现有技术计算确定的高压输电线离母线的故障距离并不是现场的实际距离，而是高压输电线离母线的长度，这两者之间存在很大距离误差，所以造成故障点定位不准确。
因此，本发明为了准确定位高压输电线故障点，以利于检修，在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置电流互感器、电流互感器将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否一致，得到电流方向结果，通过无线单元发送给远端服务器；远端服务器汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。这样，就可以准确定位高压输电线故障点，以利于快速故障定位和精确检修。
这样，就可以准确确定得到高压输电线故障点所处的位置，从而准确定位高压输电线故障点。
更进一步地，本发明还提供一种采用电流幅值确定故障点的方法，具体为：在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
电流互感器将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送给远端服务器；
远端服务器汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
图3为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位方法一流程图，其具体步骤为：
步骤301、在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
步骤302、电流互感器将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同，得到电流方向结果，通过无线单元发送给远端服务器；
步骤303、远端服务器汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。
在该方法中，所述电流信息为：故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位；
所述由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同为：
根据故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
在该方法中，所述电流信息为：故障相故障电流的相位；
由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同为：
采用电流记忆回路，保持对负荷电流相位的记忆，判断故障电流的相位与所记忆的负荷电流的相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
在该方法中，电流互感器的作用是将高压输电线的一次电流通过设定的变比转换为数值较小的二次电流，从而可以采集得到电流相位或电流幅值。
在该方法中，电流信号处理单元是基于高压输电线故障时，故障电流流向故障点这一基本原理，当高压输电线采用双端供电电源时，根据电流相位确定该杆塔处的故障电流与负荷电流的方向是否相同。这是因为，当高压输电线采用双端供电时，由于高压输电线的两端都有电源，所以故障发生时，两端电源的故障电流都由两端电源点流向故障点，所以通过电流相位就可以确定该杆塔处是否存在故障点。
在该方法中，当根据电流相位确定该杆塔处的故障电流与负荷电流的方向是否相同时，可以采用两种方式确定，以下分别说明。
第一种方式，残余相电流法
因为在高压输电线上，由于线路电压很难被采集到，所以故障电流相位不可能采用现有的利用电压、电流的相位来判断故障电流的方向，只能依靠故障电流同负荷电流之间的相位进行故障电流相位判断的原理。
具体地说，利用高压输电线上在故障发生时，A、B、C三相不可能同时发生故障的原理，采用电流互感器采集电流的三相相位关系，并将所采集电流的三相相位关系发送给电流信号处理单元，电流信号处理单元判断所采集故障电流的相位与未发生故障相的负荷电流的相位关系是相同还是反向，并判断后将判断结果通过无线单元发送给远端服务器。
第二种方式，负荷电流记忆法
当高压输电线发生线路故障时，电流信号处理单元利用电流记忆回路技术，会保存之前的电流相位，则电流信号处理单元接收到电流互感器采集的当前电流与记忆电流相位进行比较，判断所采集故障电流的相位与记忆的负荷电流的相位关系是相同还是反向，并判断后将判断结果通过无线单元发送给远端服务器。
图4为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位方法二流程图，其具体步骤为：
步骤401、在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
步骤402、电流互感器将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送给远端服务器；
步骤403、远端服务器汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
在该方法中，当高压输电线采用单端供电电源时，则根据电流幅值确定该杆塔处是否存在故障点。
在该方法中，当高压输电线采用单端供电时，由于只有一端有电源，所以故障发生时，只有电源端有故障电流，负荷端无故障电流，所以可以通过电流幅值确定该杆塔处是否存在故障点，也就是具体电流有无确定。
图5为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置一结构示意图，该定位装置设置在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处，包括：电流互感器、电流信号处理单元及无线单元，其中，
电流互感器，用于将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元；
电流信号处理单元，用于根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同，得到电流方向结果，发送给无线单元；
无线单元，用于将电流方向结果发送给远端服务器。
在该装置中，所述电流信息为：故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位；
所述电流信号处理单元，还用于根据故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
在该装置中，所述电流信息为：故障相故障电流的相位；
所述电流信号处理单元，还用于采用电流记忆回路，保持对负荷电流相位的记忆，判断故障电流的相位与所记忆的负荷电流的相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
图6为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置二结构示意图，所述装置为远端服务器，包括：收发单元及判断单元，其中，
收发单元，用于接收所有杆塔处的电流方向结果；
判断单元，用于汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。
图7为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置三结构示意图，该定位装置设置在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处，包括：电流互感器、电流信号处理单元及无线单元，其中，
电流互感器，用于将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元；
电流信号处理单元，用于根据确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送；
无线单元，用于将幅值判断结果发送。
图8为本发明实施例提供的高压输电线故障的定位装置四结构示意图，所述装置为远端服务器，包括：收发单元及判断单元，其中，
接收单元，用于接收所有杆塔处的幅值判断结果；
判断单元，用于汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压输电线故障的定位方法，其特征在于，该方法包括：
在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
电流互感器将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同，得到电流方向结果，通过无线单元发送给远端服务器；
远端服务器汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述电流信息为：故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位；
所述由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同为：
根据故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述电流信息为：故障相故障电流的相位；
由电流信号处理单元根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同为：
采用电流记忆回路，保持对负荷电流相位的记忆，判断故障电流的相位与所记忆的负荷电流的相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
4.一种高压输电线故障的定位方法，其特征在于，该方法包括：
在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处设置定位装置，该定位装置由电流互感器、电流信号处理单元及无线单元组成；
电流互感器将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元，由电流信号处理单元确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送给远端服务器；
远端服务器汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
5.一种高压输电线故障的定位装置，其特征在于，该定位装置设置在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处，包括：电流互感器、电流信号处理单元及无线单元，其中，
电流互感器，用于将采集得到的电流信息发送给电流信号处理单元；
电流信号处理单元，用于根据该电流信息确定该杆塔处故障电流与负荷电流的方向是否相同，得到电流方向结果，发送给无线单元；
无线单元，用于将电流方向结果发送给远端服务器。
6.如权利要求5所述的定位装置，其特征在于，所述电流信息为：故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位；
所述电流信号处理单元，还用于根据故障相故障电流的相位与正常运行时负荷电流相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
7.如权利要求5所述的定位装置，其特征在于，所述电流信息为：故障相故障电流的相位；
所述电流信号处理单元，还用于采用电流记忆回路，保持对负荷电流相位的记忆，判断故障电流的相位与所记忆的负荷电流的相位是否相同，当相同时，则电流方向结果为相同；当不相同时，则电流方向结果为相反。
8.一种高压输电线故障的定位装置，其特征在于，所述装置为远端服务器，包括：收发单元及判断单元，其中，
收发单元，用于接收所有杆塔处的电流方向结果；
判断单元，用于汇总所有杆塔处的电流方向结果，当相邻的两个杆塔处的电流方向结果都为相反时，确定高压输电线的故障点在这两个杆塔处之间。
9.一种高压输电线故障的定位装置，其特征在于，该定位装置设置在用于架设的高压输电线的需要定位的杆塔处，包括：电流互感器、电流信号处理单元及无线单元，其中，
电流互感器，用于将采集得到的电流幅值发送给电流信号处理单元；
电流信号处理单元，用于根据确定该电流幅值是否高于启动门槛电流幅值，将得到的幅值判断结果，通过无线单元发送；
无线单元，用于将幅值判断结果发送。
10.一种高压输电线故障的定位装置，其特征在于，所述装置为远端服务器，包括：收发单元及判断单元，其中，
接收单元，用于接收所有杆塔处的幅值判断结果；
判断单元，用于汇总所有杆塔处的幅值判断结果，当杆塔处的幅值判断结果为高于启动门槛电流幅值时，确定高压输电线的故障点在该杆塔处。
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