CN104931859A - 基于分布式录波的故障监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于分布式录波的故障监测装置，包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器设置在配网输电线路三相上各个分支线路上，电压传感器设置在中压线路上，电流传感器和有效通信距离内的电压传感器之间通过无线数据传输建立连接，最终由电压传感器通过无线运营商网络与后台进行数据传输。本发明的优点是：实现配网分支线路电流实时在线监测，以及进行录波；采用配网分支线路分布式录波进行故障诊断的方式，对线路上的电流进行实时监测、记录，在出现故障的时候进行追溯查找故障原因；融合电压传感器进行故障诊断，同时对电压信号进行录波，辅助决策。

Description

基于分布式录波的故障监测装置

技术领域

本发明涉及一种电力系统的故障监测装置，具体是一种基于分布式录波的故障监测装置。

背景技术

电力系统的可靠性问题渗透到电力系统规划、设计、运行、管理等各个方面。而配网的供电量逐年增加，同时电网的负荷的增大也对供电的可靠性和稳定性都提出了极高的要求，因此加强配电线路设备的安全运行管理和故障快速诊断已经成为当下的要务。

在环网配电系统中，特别是大量使用环网负荷开关的系统中，如果下一级配电网络系统中发生了短路故障或接地故障，上一级的供电系统必须在规定的时间内进行分断，以防止发生重大事故。

现有产品故障指示器是用来进行短路及接地故障指示器是用来检测短路及接地故障的设备。该设备主要存在的缺陷为：

1）  小电流接地系统的单相接地故障无法进行识别，因为故障指示器是个单一的设备，无法进行综合判断。

2）  误动作，会因为断路器跳闸，指示器又感受到电流和电压均降为零，与故障电流特征类似产生误动作。

3）  由于是单一设备，故而在出现故障的时候检修人员不能判断出现故障时候线路出线的一些状况，没有回溯性，信息化程度低下。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于分布式录波的故障监测装置，本装置主要用途在于可以对线路上的电流和电压进行实时监测，并且进行录波，同时可以进行稳态和瞬态数据分析。

按照本发明提供的技术方案，所述的基于分布式录波的故障监测装置包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器设置在配网输电线路三相上各个分支线路上，对线路上的电流进行采集，并且将数据存储在本地，同时实时对线路上电流的波形进行分析计算，得到稳态的电流数据；所述电压传感器设置在中压线路上，通过电容式电压互感器进行数据采集，同时将数据存储在本地，对电压的跌落和短路信号进行分析处理，识别短路故障、小电流接地故障；电流传感器和有效通信距离内的电压传感器之间通过无线数据传输建立连接，最终由电压传感器通过无线运营商网络与后台进行数据传输。

所述电压传感器与电流传感器就近布设，使得一个电压传感器的有效通信距离内有多个电流传感器。

所述电流传感器包括：供电单元和数据处理单元，所述供电单元采用取能电流互感器获取线路上的电流作为电流传感器的工作电源。所述数据处理单元包括：与微处理器相连的无线数据传输单元、GPS授时单元、数据存储单元、前端电流调理电路，所述前端电流调理电路的输入端连接计量电流互感器。

所述电压传感器包括：与微处理器相连的前端电压调理电路、无线数据传输单元、3G传输单元、GPS授时单元、配置信息单元、数据存储单元，前端电压调理电路的输入端连接前端电容式电压互感器，其中配置信息单元存储电压传感器的路由信息，所述电压传感器的电源部分包括彼此相连的储能单元和太阳能供电单元。

电流传感器和电压传感器上的本地数据能够定时传输，亦能够被后台召唤。

本发明的优点是：

1.   实现配网分支线路电流实时在线监测，以及进行录波；

2.   采用配网分支线路分布式录波进行故障诊断的方式，对线路上的电流进行实时监测、记录，在出现故障的时候进行追溯查找故障原因；

3.   融合电压传感器进行故障诊断，同时对电压信号进行录波，辅助决策。

附图说明

图1是本发明电流传感器的电路结构框图。

图2是本发明电压传感器的电路结构框图。

图3是本发明电流传感器和电压传感器的布设图。

图4是小电流接地出现时的状态。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提出了一种基于分布式录波的故障监测装置，该装置主要由两部分组成，分为导线运行电流状态实时监测装置和线路电压实时监测装置。本发明主要用途在于可以对线路上的电流和电压进行实时监测，并且进行录波，同时可以进行稳态和瞬态数据分析，稳态数据为线路上运行的电压和电流数据进行在线计算分析得到，瞬态数据通过无线或者有线的端口传输给后台进行分析，用于进行辅助定位。

所述导线运行电流状态实时监测装置采用电流传感器，线路电压实时监测装置采用电压传感器。

电流传感器具体如图1所示，电流传感器主要由两部分组成：供电单元和数据处理单元。供电单元主要采用导线取电的方法：采用取能电流互感器，通过取能单元对线路上的电流进行“窃取”，获取设备工作所需的能量。所述数据处理单元包括：与微处理器相连的无线数据传输单元、GPS授时单元、数据存储单元、前端电流调理电路，所述前端电流调理电路的输入端连接计量电流互感器。

电压传感器具体如图2所示，包括：与微处理器相连的前端电压调理电路、无线数据传输单元、3G传输单元（或者其他无线网络传输单元）、GPS授时单元、配置信息单元、数据存储单元，前端电压调理电路的输入端连接前端电容式电压互感器，其中配置信息单元存储电压传感器的路由信息，所述电压传感器的电源部分包括彼此相连的储能单元和太阳能供电单元。

线路上安装示意图见图3，电流传感器安装在配网输电线路上的A,B,C三相上，且这些节点分布在三相上的各个分支环节，对各个分支的电流进行监测，电压传感器布设在电流传感器附近，电压传感器不用像电流传感器一样分布在各个分支线路上，跟电流传感器采用就近布设的原则，一个电压传感器的有效通信距离（如200米）内有多个电流传感器。

电流传感器安装在配网的分支线路上，对线路上的电流进行高速的采集，并且将数据存储在本地，同时实时对线路上电流的波形进行分析计算，得到稳态的电流数据。布置原则采用A,B,C三相进行布设。

电压传感器安装在中压线路（380V～10kV）上，通过电容式电压互感器进行数据采集，同时将数据存储在本地，电容式电压互感器布设在A,B,C三相的中压线路下，对电压的跌落和短路信号进行分析处理，可以对短路故障、小电流接地故障进行识别。

电流和电压传感器通过无线数据传输单元进行数据交互，最终由电压传感器通过无线运营商网络（如3G）进行数据传输，本地数据可以定时传输也可以被召唤。

本发明通过架设在输电线路上的电流传感器和电压传感器对线路上的电压电流信息进行实时监测、录波，而且这些装置分散随机的安装布设在输电线路上，最终实现分布式录波的功能。

通过分布式录波这种方式，运行检修人员可以在故障发生的时候通过对这些实时的信息进行分析来判断出具体输电线路出现的是那种故障，同时也可以通过算法来识别到线路上故障点发生的区域。

图4为出现小电流接地故障的情景，当有像树木这样高阻接地出现小电流接地的情况，传统的故障指示器无法识别该类故障，采用分布式录波，可以记录下这种小电流突变的情况，识别到故障的存在。

Claims (6)

1.基于分布式录波的故障监测装置，其特征是：包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器设置在配网输电线路三相上各个分支线路上，对线路上的电流进行采集，并且将数据存储在本地，同时实时对线路上电流的波形进行分析计算，得到稳态的电流数据；所述电压传感器设置在中压线路上，通过电容式电压互感器进行数据采集，同时将数据存储在本地，对电压的跌落和短路信号进行分析处理，识别短路故障、小电流接地故障；电流传感器和有效通信距离内的电压传感器之间通过无线数据传输建立连接，最终由电压传感器通过无线运营商网络与后台进行数据传输。

2.如权利要求1所述的基于分布式录波的故障监测装置，其特征是，所述电压传感器与电流传感器就近布设，使得一个电压传感器的有效通信距离内有多个电流传感器。

3.如权利要求1所述的基于分布式录波的故障监测装置，其特征是，所述电流传感器包括：供电单元和数据处理单元，所述供电单元采用取能电流互感器获取线路上的电流作为电流传感器的工作电源。

4.如权利要求3所述的基于分布式录波的故障监测装置，其特征是，所述数据处理单元包括：与微处理器相连的无线数据传输单元、GPS授时单元、数据存储单元、前端电流调理电路，所述前端电流调理电路的输入端连接计量电流互感器。

5.如权利要求1所述的基于分布式录波的故障监测装置，其特征是，所述电压传感器包括：与微处理器相连的前端电压调理电路、无线数据传输单元、3G传输单元、GPS授时单元、配置信息单元、数据存储单元，前端电压调理电路的输入端连接前端电容式电压互感器，其中配置信息单元存储电压传感器的路由信息，所述电压传感器的电源部分包括彼此相连的储能单元和太阳能供电单元。

6.如权利要求1所述的基于分布式录波的故障监测装置，其特征是，所述电流传感器和电压传感器上的本地数据能够定时传输，亦能够被后台召唤。