CN105676074A - 基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置 - Google Patents

基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，包括供电装置，检测装置，通信装置和GPS定位装置，供电装置与检测装置相连，用于给检测装置供电，通信装置和GPS定位装置分别与检测装置相连，检测装置包括3个非接触式传感器，GPS定位装置用于对故障定位装置进行定位，通信装置用于将检测装置检测得到的信号发送给监控中心。本发明的故障定位装置不仅采样率高、定位精度高，而且成本降低，可以广泛应用于电力传输领域。

Description

基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置
技术领域
本发明涉及基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，属于电力故障定位技术领域。
背景技术
随着智能电网的迅速发展，高压输电线路在电网中所占的地位越来越重要，其运行的可靠性影响着整个电力系统的供电可靠性，而输电线路工作环境又极为恶劣，不仅暴露于风雨中，而且穿行于山野，是电力系统中发生故障最多的地方，故障点极难查找，因此，在线路发生故障后迅速准确地找到故障点，不仅对及时修复线路和快速恢复供电，而且对整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。
近年来，故障行波定位技术得到了较快的发展，涌现了许多双端、单端行波故障定位算法和原理，目前，实用化的行波定位装置主要是利用变电站内故障录波器装置，对电流行波信号进行故障定位计算。目前应用于电力系统的比较成熟的测距装置，如中国电力科学研究院研发的WFL2010、西安交通大学和山东科汇电气股份有限公司研发的XC-11等，这些行波定位装置主要是利用电流互感器具有的良好的传变高频信号的能力，但是，采用电流行波信号进行故障定位时，电流行波的采集信号受电晕干扰较大，对数据进行小波分析时，有时会出现波头定时不准，造成定位稳定性、可靠性和准确性不高，工程适应性相对较差，而在非雷击绝缘自然破坏时，通常易发生在电压峰值附近，电压行波较电流行波灵敏度高，另外，现有测距装置由于采样率较低、定位精度也较低，理论与实际测距误差往往超过1kM。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种采样率高、定位精度高的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，包括供电装置，检测装置，通信装置和GPS定位装置，所述供电装置与所述检测装置相连，用于给所述检测装置供电，所述通信装置和所述GPS定位装置分别与检测装置相连，所述检测装置包括3个非接触式传感器和与所述3个非接触式传感器相连的采样装置，所述检测装置用于采集输电线路中的故障行波信号，所述GPS定位装置用于对所述故障定位装置进行定位以及时钟校准，所述通信装置用于将所述检测装置检测得到的故障行波信号发送给监控中心。
所述的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，还包括主接收点，所述主接收点包括射频接收模块和GPRS模块，所述通信装置包括射频发送模块，所述射频发送模块用于将所述检测装置测量得到的信号以射频信号方式发送给所述主接收点，所述主接收点通过射频接收模块接收所述信号并通过所述GPRS模块发送给监控中心。
所述供电装置包括太阳能电池和蓄电池。
所述3个非接触式传感器分别安装在三相输电线的各相上，用于测量各相的电压和电流信号。
所述故障定位装置的安装距离为10km~15km。
所述主接收点安装在地上，安装距离为50~100km。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的输电线路故障定位装置，通过GPS定位装置，可将各采集点之间的时间误差控制在10-7之内，大大减少了硬件对计算结果产生的误差；
2、本发明中的的输电线路故障定位装置采用了具有10MHz以上的频率响应能力的非接触式传感器，通过电磁感应检出线路的电压及电流信号，对于暂态信号及对干扰信号具有较高处理能力，并采用10MHz以上高速采样技术，能完好真实地记录故障波形，可以对故障点位置标定和故障产生原因分析提供准确可靠的依据，全面实现高精度故障测距，可以使实际误差基本控制在200M以内；
3、非接触式传感器不依赖变电站，能安装在线路的任何位置，很好解决了复杂线路及变电站内安装困难的问题，具有适应性强易于工程应用的优点，而且，非接触式传感器还能发挥其安全的优势，如感应记录故障波形，对于异物、雷击引起等引起的相间短路、单相接地短路等各类事故均有效；
4、通过设置主接收点进行信号中转，可以降低通信成本。
附图说明
图1为本发明的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置的结构示意图。
图2为本发明的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的实质性特点，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，为本发明基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，包括供电装置1，检测装置2，通信装置3，GPS定位装置4，供电装置1与检测装置2相连，用于给检测装置3供电，通信装置3和GPS定位装置4均与检测装置2相连，将检测装置检测得到的信号发送给监控中心，监控中心对故障信息进行分析汇总，并对故障位置进行计算定位后，上传至人机交互界面，以便于工作人员进行数据总结，以及定位维修。
具体地，供电装置1包括太阳能电池11和与太阳能电池电连接的蓄电池12，太阳能电池11吸收太阳光转换为电能，并给蓄电池12充电，蓄电池12给检测装置2供电，使检测装置2能连续得电，即使是雨雪或阴天也能连续工作。检测装置2安装在杆塔上，检测装置2包括传感器21，传感器22和传感器23以及与这三个传感器相连的采样装置，传感器21，传感器22和传感器23分别安装在三相输电线路的每一相上。通信装置3用于将采样装置从传感器21，传感器22和传感器23上检测得到的信号发送给监控中心。GPS定位装置4与检测装置2相连，可以对各采集点的检测装置2进行定位，并且可以将各采集点之间的时间误差控制在10-7之内，大大减少了硬件对计算结果产生的误差。
本发明的输电线路故障定位装置，安装距离可以为5km到50km，其中，较佳的安装距离为10km到15km。
其中，不同铁塔处通信装置3可以通过移动电话网或者卫星电话，例如GPRS通信的方式将传感器检测到的信号发送给监控中心，此外，也可以是各个区域内不同铁塔处的通信装置3通过射频发送的方式将传感器检测到的信号发送给该区域内的主接收点，由主接收点通过GPRS通信方式将信号发送给监控中心。如图2所述为本发明的输电线路故障定位装置的第二实施例，还包括主接收点5，主接收点5包括射频接收模块51和GPRS模块52，所述的通信装置3包括射频发送模块31，射频发送模块31用于将检测装置2测量得到的信号以射频信号方式发送给主接收点5，主接收点5通过射频接收模块31接收该信号并通过GPRS模块52发送给监控中心。主接收点安装在地面上，其安装距离为50km-100km，则通过设置主接收点可以减少通信装置3的成本。
本发明中，传感器21，传感器22和传感器23可以为非接触式传感器，非接触式传感器内部由电场传感器和磁场传感器两部分构成，通过这两传感器可以在间隔一定距离，检测带电体的电压和电流信号。检测原理为：磁场传感器为呈线圈形状，可以检测出带电体中流过电流所产生的磁场。电场传感器可以检测电体上电压产生的电场。传感器面对带电体而设置时，可以间隔一定距离对带电体中产生的电压电流信号进行检测。非接触传感器具有独特的平板结构，通过电磁感应检出线路的电压及电流信号，具有10MHz以上的频率响应能力，对于暂态信号及对干扰信号具有较高处理能力，大大提高了线路安全性，并且非接触传感器不依赖变电站，能安装在线路的任何位置，很好解决了复杂线路及变电站内安装困难的问题，具有适应性强易于工程应用的优点，非接触式传感器还能发挥其安全的优势，如感应记录故障波形，对于异物、雷击引起等引起的相间短路、单相接地短路等各类事故均有效。检测装置2采用10MHz以上的高速采样技术，能完好真实地记录故障波形，对于故障点位置标定和今后的故障产生原因分析都将提供准确可靠的依据，采集后的电压电流行波信号，通过通信模块3传输至监控中心，全面实现高精度故障测距，使实际误差基本控制在200M以内。
本发明提出了基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，能够对故障进行实时监测，采样率高，定位精度高，具有突出的实质性特点和进步。上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，其特征在于，包括供电装置，检测装置，通信装置和GPS定位装置，所述供电装置与所述检测装置相连，用于给所述检测装置供电，所述通信装置和所述GPS定位装置分别与检测装置相连，所述检测装置包括3个非接触式传感器和与所述3个非接触式传感器相连的采样装置，所述检测装置用于采集输电线路中的故障行波信号，所述GPS定位装置用于对所述故障定位装置进行定位以及时钟校准，所述通信装置用于将所述检测装置检测得到的故障行波信号发送给监控中心。
2.根据权利要求1所述的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，其特征在于，还包括主接收点，所述主接收点包括射频接收模块和GPRS模块，所述通信装置包括射频发送模块，所述射频发送模块用于将所述检测装置测量得到的信号以射频信号方式发送给所述主接收点，所述主接收点通过射频接收模块接收所述信号并通过所述GPRS模块发送给监控中心。
3.根据权利要求1所述的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，其特征在于，所述供电装置包括太阳能电池和蓄电池。
4.根据权利要求1所述的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，其特征在于，所述3个非接触式传感器分别安装在三相输电线的各相上，用于测量各相的电压和电流信号。
5.根据权利要求1所述的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，其特征在于，所述故障定位装置的安装距离为10km~15km。
6.根据权利要求2所述的基于非接触式传感器的输电线路故障定位装置，所述主接收点安装在地上，安装距离为50~100km。
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