CN106353640A - 一种配电线路故障定位方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种配电线路故障定位方法、装置及系统,其中,该方法包括:通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;根据该故障录波数据从多个配电线路中定位故障线路。通过本发明解决了现有技术中靠电力工作人员逐段巡线查找故障点,耗费大量的人力、物力及时间的问题,实现了故障线路的快速定位,减少了人力物力的损失。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域,具体涉及一种配电线路故障定位方法、装置及系统。
背景技术
配电线路传输距离远,支线多、大部分是架空线和电缆线,环境和气候条件恶劣,外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。
故障诊断技术主要分为两大类:故障选线与故障定位。所谓“故障选线”指故障发生后,在同一母线的众多出线中选出实际发生故障的线路。“故障定位”是指故障发生后,指出发生故障的具体地点或某一区段,以方便进行故障抢修。
一旦出现故障停电,首先给人民群众生活带来不便,干扰了企业的正常生产经营;其次给供电公司造成较大损失;再者一条线路距离较长,分支又多,呈网状结构,查找故障,非常困难,浪费了大量的人力,物力。
发明内容
因此,本发明实施例要解决的技术问题在于克服现有技术中靠电力工作人员逐段巡线查找故障点,耗费大量的人力、物力及时间的缺陷,从而提供一种配电线路故障定位方法、装置及系统。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种配电线路故障定位方法,包括:通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路。
可选地,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路包括:根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态零序电流幅值;选择暂态零序电流幅值最大的配电线路为故障线路。
可选地,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路包括:根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态电流极性;判断是否有指定配电线路的极性与其他配电线路的极性相反,在判断结果为是的情况下,选择所述指定配电线路作为故障线路。
可选地,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路包括:根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的等效对地电容值;选择最小等效对地电容值对应的配电线路为故障线路。
可选地,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路之后包括:用指定颜色显示与所述故障线路对应的图形数据。
根据本发明实施例的另一个方面,还提供了一种配电线路故障定位装置,包括:采集模块,用于通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;定位模块,用于根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路。
可选地,所述定位模块包括:第一计算单元,用于根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态零序电流幅值;第一选择单元,用于选择暂态零序电流幅值最大的配电线路为故障线路。
可选地,所述定位模块还包括:第二计算单元,用于根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态电流极性;第二选择单元,用于判断是否有指定配电线路的极性与其他配电线路的极性相反,在判断结果为是的情况下,选择所述指定配电线路作为故障线路。
可选地,所述定位模块还包括:第三计算单元,用于根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的等效对地电容值;第三选择单元,用于选择最小等效对地电容值对应的配电线路为故障线路。
可选地,所述装置还包括:显示模块,用于根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路之后,用指定颜色显示与所述故障线路对应的图形数据。
根据本发明的再一个方面,还提供了一种配电线路故障定位系统,包括:故障定位装置FLD,用于采集各个配电线路的故障录波数据;配电主站系统中的数据采集与监视控制SCADA服务器,用于接收所述故障录波数据,并对所述故障录波数据进行分析,从多个所述配电线路中定位故障线路。
本发明实施例技术方案,具有如下优点:
本发明实施例提供了一种配电线路故障定位方法、装置及系统,通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;根据该故障录波数据从多个该配电线路中定位故障线路。通过获取到的故障录波数据即可快速定位故障线路,解决了现有技术中靠电力工作人员逐段巡线查找故障点,耗费大量的人力、物力及时间的问题,实现了故障线路的快速定位,减少了人力物力的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的配电线路故障定位系统的结构框图;
图2是根据本发明实施例的配电线路故障定位系统一个整体示意图;
图3是根据本发明实施例的配电线路故障定位系统另一个整体示意图;
图4是根据本发明实施例的配电线路故障定位方法的一个流程图;
图5是根据本发明实施例的配电线路故障定位方法的另一个流程图;
图6是根据本发明实施例的配电线路故障定位装置的一个结构框图;
图7是根据本发明实施例的定位模块的一个结构框图;
图8是根据本发明实施例的定位模块的另一个结构框图;
图9是根据本发明实施例的定位模块的再一个结构框图;
图10是根据本发明实施例的配电线路故障定位装置的另一个结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
在本实施例中提供了一种配电线路故障定位系统,图1是根据本发明实施例的配电线路故障定位系统的结构框图,如图1所示,配电线路故障定位系统,包括:故障定位装置FLD11,用于采集各个配电线路的故障录波数据;配电主站系统中的数据采集与监视控制SCADA服务器12,用于接收故障录波数据,并对故障录波数据进行分析,从多个配电线路中定位故障线路。
通过上述配电线路故障定位系,通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据,SCADA服务器1根据故障录波数据从多个配电线路中定位故障线路。通过获取到的故障录波数据即可快速定位故障线路,相比于现有技术中仅靠人工手动查找故障点,解决了现有技术中靠电力工作人员逐段巡线查找故障点,耗费大量的人力、物力及时间的问题,实现了故障线路的快速定位,减少了人力物力的损失。
配电线路故障定位功能包括配电自动化主站系统、配电线路故障定位装置、通信系统三部分构成,如图2所示,其中配电自动化主站系统是在现有配电主站的基础上新增配电线路故障定位处理模块,实现配电线路故障的分析处理。
配电线路故障定位装置由三只线路监测球和一台通信终端构成,通信系统采用短距MESH和远程GPRS混合组网方式。
配电线路故障定位装置分布在线路上关键节点(如配电线路分段点、联络点等),负责采集线路工况信息,将实时信息通过短距MESH和远程GPRS混合组网方式与线路状态监测主站系统进行通信,正常运行时实现配电网线路综合运行工况在线监测和预警分析,故障时发出告警信息,显示故障类型与定位故障区域,从而实现对线路工况信息和故障信息的监测。
配电主站系统配置有专用的公网前置服务器,满足《国能安全[2015]36号文》中安全防护的技术要求;无线通信方式的故障定位装置、馈线终端设备(Feeder TerminalUnit,简称为FTU)、数据传输单元(Data Transfer unit,简称为DTU)等配电终端都可以通过公网前置接入配电主站系统。其系统结构如图3所示。
故障定位装置包括故障信息采集器和集中器,采集器主要功能是录波数据的采集,集中器是通信汇集装置,对上负责与配电主站系统的通信,对下负责采集器数据的汇集,并进行简单的波形分析(该处判断采集到的数据是否正常。如数据正常,则不做处理,如判断数据不正常,则将采集到的故障波形上传配网主站并发出告警信息等)。
公网前置负责故障定位装置信息的实时采集,将收到的报文转化成实时数据,存放到文本文件中,通过反向隔离传送到安全1区的配电主站系统。
数据库服务器负责故障录波数据的存储。
SCADA服务器负责故障录波数据的分析(对故障定位装置上传的波形进行进一步的分析)、故障处理及波形展示等。
实施例2
在本实施例中提供了一种配电线路故障定位方法,图4是根据本发明实施例的配电线路故障定位方法的一个流程图,如图4所示,该流程包括如下步骤:
步骤S41,通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;
步骤S42,根据该故障录波数据从多个配电线路中定位故障线路。
通过上述步骤,通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据,根据该故障录波数据从多个配电线路中定位故障线路。通过获取到的故障录波数据即可快速定位故障线路,相比于现有技术中仅靠人工手动查找故障点,解决了现有技术中靠电力工作人员逐段巡线查找故障点,耗费大量的人力、物力及时间的问题,实现了故障线路的快速定位,减少了人力物力的损失。
配电线路故障定位装置(distribution line fault locating device,简称为FLD),由采集单元和汇集单元组成,安装在配电线路上,监测线路运行参数,检测各类短路、接地故障,向配电主站上送监测信息和故障检测数据,具体功能包括如下几个方面:
监测线路三相负荷电流、相电场强度、故障电流等运行信息和主供电源、后备电源等状态信息,并能将以上信息上送至主站,同时采集单元具备故障录波功能。
短路故障判别能自适应负荷电流大小,以负荷电流突变量和持续时间为判据,应能识别重合闸间隔为不小于0.2秒的瞬时性和永久性短路故障,并正确动作,且采集单元应能根据线路负荷变化自动确定故障电流报警动作值。
FLD装置具备接地故障录波功能:接地故障发生时,采集单元应能实现三相同步录波,并上送至汇集单元合成零序电流波形,用于接地故障的判断。
录波范围包括不少于故障前2个周波至故障后3个周波,每周波不少于64个采样点,录波数据循环缓存。录波启动条件可包括电流突变、相电场强度突变等,应实现同组触发、阈值可以设置。采集单元三相时间同步误差不大于200μs。录波数据可响应主站发起的召测。上送配电主站的录波数据应符合Comtrade1999标准的文件格式要求,且只采用CFG和DAT两个文件,并且采用二进制格式。暂态性能中最大峰值瞬时误差ε^应不大于10%。故障起始时间和录波启动时间的时间偏差不大于30ms。
上述步骤S42涉及到根据故障录波数据从多个配电线路中定位故障线路,故障录波数据可以体现多种信息。在一个可选实施例中,根据各个故障录波数据计算各个配电线路的暂态零序电流幅值,选择暂态零序电流幅值最大的配电线路为故障线路。计算出每条线路在故障发生时刻暂态过程(大约2个周波内)的幅值,有效值或者暂态波形与横坐标的面积。在不接地系统中,比较各出线暂态零序电流幅值,选择幅值最大的线路为故障线路。
在另一个可选实施例中,根据各个故障录波数据计算各个配电线路的暂态电流极性,判断是否有指定配电线路的极性与其他配电线路的极性相反,在判断结果为是的情况下,选择指定配电线路作为故障线路。计算出每条线路在故障发生时刻暂态电流的极性,由于故障线路与各健全线路暂态电流的极性相反,可以通过暂态电流极性比较的方法选择故障线路。
比较各出线暂态零序电流的极性,如果某一条出线和其它出线反极性则该出线为故障线路;如果所有出线都同极性则为母线接地故障。
在再一个可选实施例中,根据各个该故障录波数据计算各个配电线路的等效对地电容值,选择最小等效对地电容值对应的配电线路为故障线路。应用参数辨识法实现配电网单相接地故障的选线与区段定位。需要计算出每条线路对地等值电容,根据对地电容的实现故障选线,正常情况下,电容值小者,为故障相。
关于对地电容值的计算可以采用3种计算方法,一是零序电流积分法;二是零序电压求导法;三是傅里叶变换法。
零序电流积分法计算步骤:
1)分别对零序电流和零序电压故障开始后的一个周波内采样160个数据点;
2)对零序电流160个采样数据进行积分求解;
3)利用下面的公式,零序电流积分数据除以零序电压采样数据,得到线路等效对地电容值。
零序电压求导法计算步骤:
1)对零序电压故障开始后的一个周波内采样161个数据点;零序电流故障开始后的一个周波内采样160个数据点;
2)采用差分法对零序电压的161个采样点进行求导计算;
3)利用下面的公式,零序电流除以零序电压积分得到的数据,得到线路等效对地电容值。
傅里叶变换法计算步骤:
1)分别对零序电流和零序电压故障开始后的一个周波内采样160个数据点;
2)分别对零序电流和零序电压采样的160个数据点进行傅里叶变换,得到零序电压和零序电流的幅值和相位;
傅里叶变换的计算公式为:
X(k)也是一个由N个独立谐波分量组成的傅里叶级数。
X(k)为周期序列,周期为N。
零序电流的傅里叶变换值除以零序电压的傅里叶变换值,得到线路导纳值。通过电纳求出线路等效对地电容值。
Yk=(ia+jib)/(ua+jub)=G+jB
在再一个可选实施例中,根据可获得的电压电流信号种类选择一种或多种检测方法构成综合检测判据,通过各种检测方法结果的加权平均确定最终结果。同时,根据各种检测方法的适用条件和每次故障时故障电压电流信号工频、暂态不同分量的幅值大小,需要分析计算各检测方法的权值,并自适应调整权值。
实时故障诊断决策功能可以处理的故障类型为:相间短路故障和单相接地故障。故障处理为保持一致性,采用同样处理界面。接地故障具备与相间故障相同的处理逻辑与转供分析功能。相间短路故障处理基于终端上送短路过流信号进行故障诊断,接地故障基于波形分析结果生成的辅助定位信号进行故障诊断。
综合智能判断是根据系统采集到的故障录波信息,并通过波形分析得到故障定位有效信息,综合智能判断决策根据有效信息进行单相接地故障定位并提供相应的故障处理决策。流程步骤如图5所示。
为了故障线路进行直观体现,在一个可选实施例中,根据故障录波数据从多个配电线路中定位故障线路之后,用指定颜色显示与故障线路对应的图形数据。而使用与上述指定颜色不同的颜色显示与无故障的配电线路对应的图形数据。
配网主站数据库中,保存着全部线路的图形数据,并在“图形展示”模块中实时呈现给用户,图形来源为人工录入。线路未发生故障时,图形以某种特定的颜色标示(具体颜色用户可以自定义);当线路发生故障时,变更图形的颜色属性。例如,接地故障区域重新着色;转供路径重新着色及负载显示;接地故障导致电压变化信息路径重新着色;单个设备曲线波形显示;影响负荷统计及重新着色功能。
故障诊断决策还可以包括以下功能,例如:负荷统计与分析功能,主要针对故障线路上的负荷进行统计,统计负荷大小,负荷等级等信息,并统计重要负荷的相关信息;历史事故分析与反演主要用于针对已经发生的历史事故进行事后分析,发生事故时,系统会自动记录关于事故以及操作的全部信息,并将信息存入历史数据库中,用户可以根据界面查看历史事故,并可以进行历史事故的反演操作。
接地故障告警,根据波形分析,生成接地故障告警信息,以遥信方式发送并告警;增加故障时刻短信告警信息,告知用户接地故障信息,并提示用户尽快解决;增加故障信息报表统计功能,对接地故障进行报表统计功能,并支持故障信息、波形导入导出功能。
实施例3
在本实施例中还提供了一种配电线路故障定位装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的,术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图6是根据本发明实施例的配电线路故障定位装置的一个结构框图,如图6所示,配电线路故障定位装置包括:采集模块61,用于通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;定位模块62,用于根据该故障录波数据从多个该配电线路中定位故障线路。
图7是根据本发明实施例的定位模块的一个结构框图,如图7所示,定位模块62包括:第一计算单元621,用于根据各个该故障录波数据计算各个该配电线路的暂态零序电流幅值;第一选择单元622,用于选择暂态零序电流幅值最大的配电线路为故障线路。
图8是根据本发明实施例的定位模块的另一个结构框图,如图8所示,定位模块62还包括:第二计算单元623,用于根据各个该故障录波数据计算各个该配电线路的暂态电流极性;第二选择单元624,用于判断是否有指定配电线路的极性与其他配电线路的极性相反,在判断结果为是的情况下,选择该指定配电线路作为故障线路。
图9是根据本发明实施例的定位模块的再一个结构框图,如图9所示,定位模块62还包括:第三计算单元625,用于根据各个该故障录波数据计算各个该配电线路的等效对地电容值;第三选择单元626,用于选择最小等效对地电容值对应的配电线路为故障线路。
图10是根据本发明实施例的配电线路故障定位装置的另一个结构框图,如图10所示,该装置还包括:显示模块101,用于根据该故障录波数据从多个该配电线路中定位故障线路之后,用指定颜色显示与该故障线路对应的图形数据。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同,在此不再赘述。
综上所述,配电线路故障定位功能主要用于中高压输配电线路上,可检测短路和接地故障并指示出来,可以实时监测线路的正常运行情况和故障发生过程;帮助电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、电压、温度的变化情况,在线路出现短路、接地等故障以后给出声光和短信报警。主站SCADA系统除了显示线路故障电流途径和位置,还能显示线路负荷电流、零序电流、线路对地电场、接地尖峰电流的变化情况并绘制历史曲线图等;调度人员远程操作以隔离故障和转移供电,通知电力运行人员迅速赶赴现场进行处理。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种配电线路故障定位方法,其特征在于,包括:
通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;
根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路包括:
根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态零序电流幅值;
选择暂态零序电流幅值最大的配电线路为故障线路。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路包括:
根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态电流极性;
判断是否有指定配电线路的极性与其他配电线路的极性相反,在判断结果为是的情况下,选择所述指定配电线路作为故障线路。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路包括:
根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的等效对地电容值;
选择最小等效对地电容值对应的配电线路为故障线路。
5.根据权利要求1至4中任一所述的方法,其特征在于,根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路之后包括:
用指定颜色显示与所述故障线路对应的图形数据。
6.一种配电线路故障定位装置,其特征在于,包括:
采集模块,用于通过安装于配电线路上的配电线路故障定位装置FLD采集故障录波数据;
定位模块,用于根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述定位模块包括:
第一计算单元,用于根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态零序电流幅值;
第一选择单元,用于选择暂态零序电流幅值最大的配电线路为故障线路。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述定位模块还包括:
第二计算单元,用于根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的暂态电流极性;
第二选择单元,用于判断是否有指定配电线路的极性与其他配电线路的极性相反,在判断结果为是的情况下,选择所述指定配电线路作为故障线路。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述定位模块还包括:
第三计算单元,用于根据各个所述故障录波数据计算各个所述配电线路的等效对地电容值;
第三选择单元,用于选择最小等效对地电容值对应的配电线路为故障线路。
10.根据权利要求6至9中任一所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
显示模块,用于根据所述故障录波数据从多个所述配电线路中定位故障线路之后,用指定颜色显示与所述故障线路对应的图形数据。
11.一种配电线路故障定位系统,其特征在于,包括:
故障定位装置FLD,用于采集各个配电线路的故障录波数据;
配电主站系统中的数据采集与监视控制SCADA服务器,用于接收所述故障录波数据,并对所述故障录波数据进行分析,从多个所述配电线路中定位故障线路。
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