CN106291230A - 一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，故障检测装置安装在母线上，所述故障检测装置每隔28公里安装一个；所述故障检测装置通过无线与故障定位主机通信；所述故障定位主机通过GPRS无线网络与后台管理服务器通信；所述故障检测装置、故障定位主机、后台管理服务器通过GPS系统进行受时；本发明采用行波和超声波的故障检测、定位技术不能能够检测电缆的短路、接地的故障还能准确判断局部放电的故障，并能够实现实时在线监测和远程控制。
Description
技术领域
本发明属于智能电网领域，尤其涉及一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统。
背景技术
在“发展经济，电力先行”宗旨的指引下，中国的电力事业蓬勃发展，电力系统容量的不断扩大、电压等级的不断升高、新的输配线路不断建成致使电网日益复杂，电力系统对电网故障的检测和继电保护的速动性提出了更高的要求；尤其是电缆线路的故障检测定位最复杂。
发明内容
本发明为解决目前装置对电缆故障定位不准、故障检测类型判断单一的技术问题，提出一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，其特征在于：故障检测装置安装在母线上，所述故障检测装置每隔28公里安装一个；所述故障检测装置通过无线与故障定位主机通信；所述故障定位主机通过GPRS无线网络与后台管理服务器通信；所述故障检测装置、故障定位主机、后台管理服务器通过GPS系统进行受时。
所述故障检测装置包含有：DSP处理器、电流互感器、超声波检测模块、电压互感器、穿行式行波传感器、分压式行波传感器、信号调整电路、故障记录模块、电源管理模块、A/D转换模块、GPS模块A、无线模块A；所述故障记录模块、电源管理模块、A/D转换模块、GPS模块A、无线模块A均耦接于所述DSP处理器；所述穿行式行波传感器、分压式行波传感器、超声波检测模块耦接于所述故障记录模块；所述电流互感器耦接于所述穿行式行波传感器；所述电压互感器耦接于所述分压式行波传感器；所述信号调整电路与所述A/D转换模块相连。
所述故障定位主机包含有微处理器、无线模块B、GPS模块B、GPRS模块、太阳能电源模块；所述无线模块B、GPS模块B、GPRS模块、太阳能电源模块分别耦接于所述微处理器。
进一步，所述故障检测装置采用双端定位方法，即通过相邻的两个所述故障检测装置相互配合来确定所述母线的故障地点；其依据的公式主要为：
其中，LM、LN为故障点距母线M端和N端的距离；L是故障线路长度；t M 、t N 为故障产生的初始行波到达两侧母线(M端和N端)所消耗的时间。
所述故障检测装置接收所述分压式行波传感器或所述穿行式行波传感器输出的故障行波信号，所述故障记录模块检测到行波到达的初始波头，启动所述GPS模块A记录初始波头到达时刻；所述DSP处理器根据所述故障记录模块检测的数据通过小波分析对数据进行分析并通过无线模块A上传到所述故障定位主机，所述故障定位主机对相邻的所述故障检测装置上传的数据进行故障点计算从而得出所述母线上故障点的位置；所述故障定位主机通过所述GPRS模块将故障信息上传到所述后台管理服务器。
进一步，在多点或多条线路故障时则采用行波网络算法对故障进行定位，故障发生后，所有所述故障检测装置都向所述故障定位主机上传故障时间信息和开关量数据，其计算步骤如下：1）读取一批故障数据，按电压等级分成多次事件；2）读取一次故障事件数据，包括各变电站行波定位装置记录的故障初始行波到达时刻和断路器状态，判断是否需要计算；3）如果需要计算，按开关量前0.8秒，电压突变前0.05秒，开口三角形波前后50us过滤数据，并按变电站分组。如果不需要计算，则转步骤5）；4）取所有变电站数据中时间最小的一组, 根据基于网络的行波故障定位算法计算故障点位置；5）判断所有事件是否计算完毕。若没有计算完，取下一次的事件数据进行计算；若计算完毕，则退出程序。
进一步，所述信号调整电路通过对所述电压互感器的信号进行调整并与所述A/D转换模块相连；所述A/D转换模块相连将所述电压互感器的信号转换成数字信号传递给所述DSP处理器；所述DSP处理器通过对数据的分析判断所述母线中电流频率以及电压的变化，用来判断线路是否正常运行；所述超声波检测模块用于检测所述母线上的局部放电故障。
本发明益处：本发明采用行波和超声波的故障检测、定位技术不能能够检测电缆的短路、接地的故障还能准确判断局部放电的故障，并能够实现实时在线监测和远程控制。
附图说明
图1为本发明所述系统工作原理图图。
图2为本发明所述故障检测装置的原理框图。
图3为本发明所述故障定位主机的原理框图。
图中，1-母线；2-故障检测装置；3-故障定位主机；4-后台管理服务器；20-DSP处理器；21-电流互感器；22-超声波检测模块；23-电压互感器；24-穿行式行波传感器；25-分压式行波传感器；26-信号调整电路；27-故障记录模块；28-电源管理模块；29-A/D转换模块；210-GPS模块A；211-无线模块A；30-微处理器；31-无线模块B；32-GPS模块B；33-GPRS模块；34-太阳能电源模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
需要提前说明的是，“耦接”包括但不限于“物理连接”，比如，图2中所示的运行DSP处理器20和故障记录模块27之间可以通过线缆连接，也可以通过光电耦合或电磁耦合的方式“连接”。
实施例：一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，结合附图对本发明提供的方法做详细说明。
一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，其特征在于：故障检测装置2安装在母线1上，所述故障检测装置2每隔28公里安装一个；所述故障检测装置2通过无线与故障定位主机3通信；所述故障定位主机3通过GPRS无线网络与后台管理服务器4通信；所述故障检测装置2、故障定位主机3、后台管理服务器4通过GPS系统进行受时。
所述故障检测装置2包含有：DSP处理器20、电流互感器21、超声波检测模块22、电压互感器23、穿行式行波传感器24、分压式行波传感器25、信号调整电路26、故障记录模块27、电源管理模块28、A/D转换模块29、GPS模块A210、无线模块A211；所述故障记录模块27、电源管理模块28、A/D转换模块29、GPS模块A210、无线模块A211均耦接于所述DSP处理器20；所述穿行式行波传感器24、分压式行波传感器25、超声波检测模块22耦接于所述故障记录模块27；所述电流互感器21耦接于所述穿行式行波传感器24；所述电压互感器23耦接于所述分压式行波传感器25；所述信号调整电路26与所述A/D转换模块29相连。
所述故障定位主机3包含有微处理器30、无线模块B31、GPS模块B32、GPRS模块33、太阳能电源模块34；所述无线模块B31、GPS模块B32、GPRS模块33、太阳能电源模块34分别耦接于所述微处理器30。
进一步，所述故障检测装置2采用双端定位方法，即通过相邻的两个所述故障检测装置2相互配合来确定所述母线1的故障地点；其依据的公式主要为：
其中，LM、LN为故障点距母线1M端和N端的距离；L是故障线路长度；t M 、t N 为故障产生的初始行波到达两侧母线1(M端和N端)所消耗的时间。
所述故障检测装置2接收所述分压式行波传感器25或所述穿行式行波传感器24输出的故障行波信号，所述故障记录模块27检测到行波到达的初始波头，启动所述GPS模块A210记录初始波头到达时刻；所述DSP处理器20根据所述故障记录模块27检测的数据通过小波分析对数据进行分析并通过无线模块A211上传到所述故障定位主机3，所述故障定位主机3对相邻的所述故障检测装置2上传的数据进行故障点计算从而得出所述母线1上故障点的位置；所述故障定位主机3通过所述GPRS模块33将故障信息上传到所述后台管理服务器4。
进一步，在多点或多条线路故障时则采用行波网络算法对故障进行定位，故障发生后，所有所述故障检测装置2都向所述故障定位主机3上传故障时间信息和开关量数据，其计算步骤如下：1）读取一批故障数据，按电压等级分成多次事件；2）读取一次故障事件数据，包括各变电站行波定位装置记录的故障初始行波到达时刻和断路器状态，判断是否需要计算；3）如果需要计算，按开关量前0.8秒，电压突变前0.05秒，开口三角形波前后50us过滤数据，并按变电站分组。如果不需要计算，则转步骤5）；4）取所有变电站数据中时间最小的一组, 根据基于网络的行波故障定位算法计算故障点位置；5）判断所有事件是否计算完毕。若没有计算完，取下一次的事件数据进行计算；若计算完毕，则退出程序。
进一步，所述信号调整电路26通过对所述电压互感器23的信号进行调整并与所述A/D转换模块29相连；所述A/D转换模块29相连将所述电压互感器23的信号转换成数字信号传递给所述DSP处理器20；所述DSP处理器20通过对数据的分析判断所述母线1中电流频率以及电压的变化，用来判断线路是否正常运行；所述超声波检测模块22用于检测所述母线1上的局部放电故障。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，其特征在于：故障检测装置（2）安装在母线（1）上，所述故障检测装置（2）每隔（28）公里安装一个；所述故障检测装置（2）通过无线与故障定位主机（3）通信；所述故障定位主机（3）通过GPRS无线网络与后台管理服务器（4）通信；所述故障检测装置（2）、故障定位主机（3）、后台管理服务器（4）通过GPS系统进行受时；
所述故障检测装置（2）包含有：DSP处理器（20）、电流互感器（21）、超声波检测模块（22）、电压互感器（23）、穿行式行波传感器（24）、分压式行波传感器（25）、信号调整电路（26）、故障记录模块（27）、电源管理模块（28）、A/D转换模块（29）、GPS模块A（210）、无线模块A（211）；所述故障记录模块（27）、电源管理模块（28）、A/D转换模块（29）、GPS模块A（210）、无线模块A（211）均耦接于所述DSP处理器（20）；所述穿行式行波传感器（24）、分压式行波传感器（25）、超声波检测模块（22）耦接于所述故障记录模块（27）；所述电流互感器（21）耦接于所述穿行式行波传感器（24）；所述电压互感器（23）耦接于所述分压式行波传感器（25）；所述信号调整电路（26）与所述A/D转换模块（29）相连；
所述故障定位主机（3）包含有微处理器（30）、无线模块B（31）、GPS模块B（32）、GPRS模块（33）、太阳能电源模块（34）；所述无线模块B（31）、GPS模块B（32）、GPRS模块（33）、太阳能电源模块（34）分别耦接于所述微处理器（30）。
2.根据权利要求1所述的一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，其特征在于：所述故障检测装置（2）采用双端定位方法，即通过相邻的两个所述故障检测装置（2）相互配合来确定所述母线（1）的故障地点；其依据的公式主要为：
其中，LM、LN为故障点距母线（1）M端和N端的距离；L是故障线路长度；t M 、t N 为故障产生的初始行波到达两侧母线（1）(M端和N端)所消耗的时间；
所述故障检测装置（2）接收所述分压式行波传感器（25）或所述穿行式行波传感器（24）输出的故障行波信号，所述故障记录模块（27）检测到行波到达的初始波头，启动所述GPS模块A（210）记录初始波头到达时刻；所述DSP处理器（20）根据所述故障记录模块（27）检测的数据通过小波分析对数据进行分析并通过无线模块A（211）上传到所述故障定位主机（3），所述故障定位主机（3）对相邻的所述故障检测装置（2）上传的数据进行故障点计算从而得出所述母线（1）上故障点的位置；所述故障定位主机（3）通过所述GPRS模块（33）将故障信息上传到所述后台管理服务器（4）。
3.根据权利要求1所述的一种多功能电力电缆故障定位在线监测系统，其特征在于：在多点或多条线路故障时则采用行波网络算法对故障进行定位，故障发生后，所有所述故障检测装置（2）都向所述故障定位主机（3）上传故障时间信息和开关量数据，其计算步骤如下：1）读取一批故障数据，按电压等级分成多次事件；2）读取一次故障事件数据，包括各变电站行波定位装置记录的故障初始行波到达时刻和断路器状态，判断是否需要计算；3）如果需要计算，按开关量前0.8秒，电压突变前0.05秒，开口三角形波前后50us过滤数据，并按变电站分组；如果不需要计算，则转步骤5）；4）取所有变电站数据中时间最小的一组, 根据基于网络的行波故障定位算法计算故障点位置；5）判断所有事件是否计算完毕；若没有计算完，取下一次的事件数据进行计算；若计算完毕，则退出程序。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170104 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |