CN106771867A - 电力线路故障点定位方法、探测终端、主站、定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力线路故障点定位方法、探测终端、主站、定位系统，探测终端使用电流、声音、冲击波、磁场、红外线、紫外线、可见光、气压等传感器，探测能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据，将探测到的数据传输到定位主站，定位主站包括数据接收组件、数据存储组件、数据处理组件、人机交互组件等，定位主站检测接收到的由探测终端提供的数据，确定故障发生的时间，并根据接收到的数据以及相对应的探测终端所处的位置，计算得到电力线路故障点的位置，实现电力线路故障的及时、准确定位，克服背景技术中故障定位系统的不足。

Description

电力线路故障点定位方法、探测终端、主站、定位系统

技术领域

本发明涉及一种电力线路故障点定位方法、探测终端、主站、定位系统。

背景技术

电力线路是电力系统的基本组成部分，属于输送和分配电能的中间环节，电力系统的安全稳定运行对于国民经济发展以及社会公共秩序和正常生活秩序具有极其重要的意义，由于电力线路分布范围广，常面临各种不同地理环境和气候环境的影响，是电力系统的薄弱环节，尤其是高压、超高压和特高压电力线路距离长、分布地域广、地理环境多样、气象条件复杂，在雷击、雨雾、污秽等恶劣气候和环境条件下可发生闪络，导致电力线路短路故障的发生。电力线路短路故障发生后如何快速查找故障点，消除故障、恢复运行是保障电网安全运行的重要研究课题和主要工作。传统的电力线路故障定位方法如阻抗法、故障分析法（工频参量法）、行波法等，均基于电力线路参数理论和行波传播理论，考虑线路的结构特点等进行检测和信号分析定位故障点，这些故障定位方法对不同线路的具体情况往往需要修正，且易受信号传播衰减和干扰的影响造成故障定位不准确，不能满足电力线路的快速恢复输电、安全稳定运行的要求；现有的一种电力线路故障在线监测系统通过监测线路铁塔上流过的故障电流来定位故障点，其缺点是只能定位通过杆塔接地的故障，而对于故障电流不流经杆塔的故障则不能定位，所以无法满足电力线路故障定位的基本要求。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种电力线路故障点定位方法、探测终端、主站、定位系统，能够提高查找故障点的成功率，节省查找故障所耗费的人力和物力资源。

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种电力线路故障点定位方法，包括：

步骤一、安装在与相关电力线路走径相关的已知位置处的探测终端探测所述已知位置处的能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据，所述与电力线路走径相关的已知位置包括：电力线路杆塔上的位置、垂直投影于电力线路路径上或路径附近的地面以上的位置、能够检测到所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数的其他位置，所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量包括：电力线路导线周围的磁场；

步骤二、所述探测终端将探测到的所述参数数据及所述参数数据相对应的时间，传输到主站；

步骤三、主站检测步骤二传输来的所述参数数据，当检测到所述电力线路导线周围的磁场强度数据发生由小到大的突变时，将所述磁场强度发生由小到大的突变的时刻T0作为相关电力线路发生故障的开始时刻；

步骤四、主站检测到所述电力线路导线周围的磁场强度数据发生由小到大的突变后提取故障参考数据，所述故障参考数据包括：磁场强度发生由小到大的突变的时间T0、T0之前的相邻时间段Δt1及T0之后的相邻时间段Δt2内的所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据及其相对应的时间，所述Δt1及所述Δt2的时间长度预先给定，所述Δt1大于或等于零秒，所述Δt2大于零秒，Δt1的长度和Δt2的长度均满足步骤五中故障点定位运算的需要；

步骤五、主站使用步骤四中提取的所述故障参考数据，以及探测到所述故障参考数据的所述探测终端所处的所述已知位置，按照预先设定的规则和算法处理数据，得出电力线路发生故障的故障点位置的信息，和/或，电力线路发生故障的开始时刻。

上述步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的声音；

和，

上述步骤五中所述预先设定的规则和算法包括：将探测终端探测到的磁场强度发生由小到大的突变的时刻作为电力线路发生故障的开始时刻，将探测终端探测到的所述声音的由小到大的突变时刻，和/或，所述声音的强度超过预设值的开始时刻作为电力线路故障点弧光放电发出的声音到达相应探测终端的时刻，根据声音，和/或，冲击波在空气中的传播速度V和所述故障的开始时刻至所述声音到达相应探测终端的时刻的时间段T的乘积得出故障点与相应探测终端的已知安装位置之间的直线距离L，并根据相关电力线路路径，计算出位于相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，将根据多个探测终端探测到的所述故障参考数据计算得出的所述备选故障点相比较，位置重合或相对距离在给定数值内的所述备选故障点确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

上述步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的冲击波；

和，

步骤五中所述预先设定的规则和算法还包括：将探测终端探测到的磁场强度发生由小到大的突变的时刻作为电力线路发生故障的开始时刻，将探测终端探测到的所述冲击波在所述探测终端安装位置处达到超压峰值的时刻，作为电力线路故障点发出的冲击波波前到达相应探测终端的时刻，根据冲击波在空气中的传播速度V和所述故障的开始时刻至所述冲击波波前到达相应探测终端的时刻的时间段T的乘积得出故障点与相应探测终端的已知安装位置之间的直线距离L，并根据相关电力线路路径，计算出位于相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，将根据多个探测终端探测到的所述故障参考数据计算得出的所述备选故障点相比较，位置重合或相对距离在给定数值内的所述备选故障点确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

上述步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的可见光，和/或，红外线，和/或，紫外线；

和，

步骤五中所述预先设定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的可见光，和/或，红外线，和/或，紫外线波段的视频，和/或，静态图片中记录到的电力线路导线接地或短路造成的弧光放电的位置确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

上述步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：大气压力；

和，

步骤五中所述预先设定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的所述大气压力数据高于给定值的相对应的所述探测终端的安装位置确定为相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，

和，

将步骤五中所述故障参考数据中多个探测终端探测到的高于给定值的所述大气压力数据的最大值相比较，所述大气压力数据最大值中最大的大气压力数据所对应的所述探测终端的安装位置确定为相关电力线路导线上的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

上述步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流；

和，

所述预先确定的规则和算法还包括：将步骤五中所述故障参考数据中的所述流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流超过给定值的相关电力线路杆塔的位置确定为相关电力线路的备选故障点，和/或，确定故障点；

和，

将步骤五中所述故障参考数据中多个探测终端探测到的超过给定值的所述流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流数据相比较，其中的最大值所对应的相关的电力线路杆塔的位置确定为相关电力线路的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

上述预先确定的规则和算法还包括：由使用者提供相关电力线路的运行信息及相关电力线路发生的故障的故障特征，定位结果中相关电力线路发生故障的开始时刻处于相关电力线路未发生故障的时间段以内(不包含所述相关电力线路未发生故障的时间段的首、尾时刻)的故障定位结果确定为无效结果，所述电力线路的运行信息包括：在指定的时间段内相关电力线路是否发生故障，所述电力线路发生的故障的故障特征包括：故障线路名称、故障开始时间。

本发明的电力线路故障点定位方法的探测终端，包括传感器组件、数据采集组件、控制组件、全球卫星定位系统组件、时钟校准组件、通信组件，所述传感器组件，用于探测探测终端安装处所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量，包括以下一种或多种传感器：磁场传感器、声音传感器、气压传感器、罗格夫斯基线圈、可见光摄像头、鱼眼镜头摄像头、红外摄像头、可见光传感器、红外线传感器、紫外线传感器，还包括所述传感器的外围电路；所述数据采集组件包括以下一种或多种：模拟量采样电路、数字量采集电路、数据突变采集电路、数据越限采集电路、全球卫星定位系统位置和时间数据采集电路、全球卫星定位系统对时数据采集电路，所述模拟量采样电路用于采集所述传感器组件探测到的物理量，将所述传感器组件探测到的模拟的、连续的物理量转换为数字的、离散的数据，所述控制组件用于控制所述探测终端的运行，并控制数据的采集、采集到的数据的预处理、所述探测终端的时钟的校准、数据的远程传输。

本发明的电力线路故障点定位方法的主站，包括数据接收组件、数据存储组件、数据处理组件、人机交互组件；所述数据接收组件用于接收探测终端传输来的数据，所述数据存储组件用于存储所述数据接收组件接收到的数据，供所述数据处理组件确定故障时间、提取所述故障参考数据、计算故障点位置、查询故障历史数据、提取故障规律时使用，所述数据处理组件用于确定故障时间、提取所述故障参考数据、计算故障点位置、查询故障历史数据、提取故障规律，所述人机交互组件用于使用者输入控制命令、输入相关电力线路的运行信息及相关电力线路发生的故障的故障特征、探测到故障发生时发出报警信号、显示故障参考数据的波形图和频谱分布图、给出故障点定位结果。

本发明的电力线路故障定位方法的定位系统，包括多个上述探测终端、一个或多个上述主站。

本发明的有益效果是：本发明定位方法通过探测相关电力线路故障时导线周围的磁场强度发生由小到大的突变确定相关电力线路发生故障的时间，填补了现场布置的故障定位系统无法及时、准确获取相关电力线路故障时间的技术空白，为电力线路故障点的精确定位奠定了基础；基本定位算法参照的物理现象是声音，因声音的传播速度慢，故由系统时钟误差引起的定位误差小，定位精度高；辅以接地故障电流、大气压力、可见光等其他故障现象定位故障点位置，既能精确定位电力线路杆塔附近的故障点，又能精确定位电力线路杆塔与杆塔之间的故障点；使用全球卫星定位系统校准时钟，统一了不同探测终端的时钟并具有极低的时间误差，使各相关探测终端探测到的数据具有可参照性；定位有效、准确、可靠、易于推广实用，可为运行人员、检修人员快速简便地查找故障点、分析故障原因、抢修电力线路和运行维护等提供有效的故障定位，为提高电力线路运行可靠性和故障后快速恢复运行创造有利条件。定位系统的实施可实现基本不需故障巡线而能直接确定故障点所处位置，大大加快故障点的查找时间，提高故障点查找成功率，节省查找故障所耗费的人力和物力资源，减轻故障巡线强度，实现快速查找故障点，并及时消除故障、恢复电力线路运行，减少停电时间，保障电网的安全稳定运行，对于国民经济发展以及社会公共秩序和正常生产生活秩序具有极其重要的意义。

附图说明

图1 为本发明的定位系统的拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：

如图1所示，本发明提供了一种电力线路故障点定位方法、探测终端、主站、定位系统，安装于与电力线路走径相关的已知位置处的探测终端使用太阳能供电系统等供电，使用电流、声音、冲击波、磁场、红外线、紫外线、可见光、气压等传感器，探测能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据，将探测到的数据传输到定位主站，定位主站包括数据接收组件、数据存储组件、数据处理组件、人机交互组件等，定位主站根据探测终端提供的数据，识别电力线路是否发生故障及确定故障时间，在识别出相关电力线路发生故障后，根据探测终端提供的数据及数据相对应的探测终端所处的位置，使用预先确定的规则和算法，计算得到电力线路故障点的位置，既能精确定位电力线路杆塔附近的故障点，又能精确定位电力线路杆塔与杆塔之间的故障点，从而实现电力线路故障的及时、准确定位，克服背景技术中故障定位系统的不足。

实施例1：本发明的一种电力线路故障点定位方法，包括：

步骤一、多个安装在与相关电力线路走径相关的已知位置处的探测终端探测所述已知位置处的能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据，

所述与电力线路走径相关的已知位置包括：电力线路杆塔上的位置、垂直投影于电力线路路径上或路径附近的地面以上的位置、能够检测到所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数的其他位置，

一般情况下探测装置安装于电力线路杆塔上，其在主机数据库中的名称可以使用相应电力线路杆塔的名称，以使故障定位结果直观、具有用户友好性，方便故障定位数据的使用。

所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量包括：电力线路导线周围的磁场，电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的声音，电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的冲击波。

运行中的电力线路由于导线中电流的存在，以及三相导线位置分散分布的情况，会在距离导线一定距离（距离的数量级为米）内产生可探测得到的磁场，其强度在微特斯拉数量级；电力线路导线接地或短路造成的弧光放电会产生巨大的声音，并且，弧光放电发出的这个声音在最初的一刹那间是以冲击波的形式向外传播的，0.1-0.3秒后，冲击波就演变成声波。

步骤二、所述探测终端将探测到的所述参数数据及所述参数数据相对应的时间，传输到主站；

探测终端向主站传输数据优选地使用无线通信，无线通信采用现有技术实现。

步骤三、主站检测步骤二传输来的所述参数数据，当检测到所述电力线路导线周围的磁场强度数据发生由小到大的突变时，将所述磁场强度发生由小到大的突变的时刻T0作为相关电力线路发生故障的开始时刻；

电力线路正常运行时，电力线路导线周围的磁场强度很低，但一旦电力线路发生短路或接地故障，由于故障电流远大于正常运行电流，导线周围的磁场强度会突然增加几十倍以上，而且，整条电力线路的导线，凡是流过故障电流的地方，其周围的磁场都会发生这样的突变，测量这个磁场的突变即可间接监测电力线路何时发生故障，即确定相关电力线路发生故障的开始时刻，并且凡是流过故障电流的地方，导线附件安装的探测终端都可以据此监测电力线路的故障发生时间，并且这个故障时间是实时得到的，是一个故障定位技术原理上的突破。

所谓突变是指突然急剧的变化或改变，优选地，此处所述电力线路导线周围的磁场强度发生由小到大的突变指定为在十毫秒的时间内磁场强度增加为原来的5倍及以上。

步骤四、主站检测到所述电力线路导线周围的磁场强度数据发生由小到大的突变后提取故障参考数据，所述故障参考数据包括：磁场强度发生由小到大的突变的时间T0、T0之前的相邻时间段Δt1及T0之后的相邻时间段Δt2内的所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据及其相对应的时间，所述Δt1及所述Δt2的时间长度预先给定，所述Δt1大于或等于零秒，所述Δt2大于零秒，Δt1的长度和Δt2的长度均满足步骤五中故障点定位运算的需要；

对于需要检测突变的物理量数据，需要得到其在T0之前一定时间段的数据，Δt1大于零秒，优选地，Δt1=1秒；对于其他物理量的数据，优选地，Δt1=0秒；为满足主站计算故障点位置的需要，优选地，Δt2=10秒；

步骤五、主站使用步骤四中提取的所述故障参考数据，以及探测到所述故障参考数据的所述探测终端所处的所述已知位置，按照预先设定的规则和算法处理数据，得出电力线路发生故障的故障点位置的信息，和/或，电力线路发生故障的开始时刻。

一般情况下探测终端安装于电力线路杆塔上，主站计算出的故障位置以绝对位置如地球经纬度或相对位置如电力线路导线路径上相对于电力线路杆塔的位置表示，而相对位置更适合实际工作中的要求。

步骤五中所述预先设定的规则和算法包括：将探测终端探测到的磁场强度发生由小到大的突变的时刻作为电力线路发生故障的开始时刻，将探测终端探测到的所述声音的由小到大的突变时刻，和/或，所述声音的强度超过预设值的开始时刻作为电力线路故障点弧光放电发出的声音到达相应探测终端的时刻，根据声音，和/或，冲击波在空气中的传播速度V和所述故障的开始时刻至所述声音到达相应探测终端的时刻的时间段T的乘积得出故障点与相应探测终端的已知安装位置之间的直线距离L，并根据相关电力线路路径，计算出位于相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，将根据多个探测终端探测到的所述故障参考数据计算得出的所述备选故障点相比较，位置重合或相对距离在给定数值内的所述备选故障点确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

优选地，所述声音的由小到大的突变指声音在20毫秒内增加20分贝，优选地，所述声音的强度超过预设值指声音的强度超过80分贝。

电力线路导线接地或短路造成的弧光放电会产生巨大的声音，并且，弧光放电发出的这个声音在最初的一刹那间是以冲击波的形式向外传播的，0.1-0.3秒后，冲击波就演变成声波，因此，使用故障特征物理量声音来定位故障点，如果上述时间段T比较短，优选地，T< 0.15秒，则V应取冲击波在空气中的传播速度，优选地，V= 5000米/秒；如果上述时间段T比较长，优选地，T > 0.15秒，则V在0.15秒之内取冲击波在空气中的传播速度，优选地，V= 5000米/秒，在0.15秒之外取声波在空气中的传播速度，优选地，V= 334米/秒，因而，L =5000米/秒×0.15秒 + 334米/秒×（T - 0.15）秒。

使用声音的传播特性计算故障点位置，如果故障点距离探测终端足够近，优选地，距离小于10米，则直接计算得到确定故障点，否则得到备选故障点，此时就需要比较多个探测终端得到的多个备选故障点，其中位置重合或相对距离在给定数值内的备选故障点就可以确定为确定故障点，优选地，此处的给定数值为10米。

步骤五中所述预先设定的规则和算法还包括：将探测终端探测到的磁场强度发生由小到大的突变的时刻作为电力线路发生故障的开始时刻，将探测终端探测到的所述冲击波在所述探测终端安装位置处达到超压峰值的时刻，作为电力线路故障点发出的冲击波波前到达相应探测终端的时刻，根据冲击波在空气中的传播速度V和所述故障的开始时刻至所述冲击波波前到达相应探测终端的时刻的时间段T的乘积得出故障点与相应探测终端的已知安装位置之间的直线距离L，并根据相关电力线路路径，计算出位于相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，将根据多个探测终端探测到的所述故障参考数据计算得出的所述备选故障点相比较，位置重合或相对距离在给定数值内的所述备选故障点确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

冲击波阵面传播到空间某点时，超过周围环境大气的压力称为超压，特定地点的超压在时间轴上的最大值即为峰值超压，因此冲击波到来时，连续测量特定地点的气压值并找出其中的最大值即可得到该地点的冲击波的峰值超压，峰值超压一般出现在冲击波阵面到达该点的瞬间，因此通过检测探测终端安装位置处达到超压峰值的时刻，就能检测电力线路故障点发出的冲击波波前（即冲击波阵面）到达相应探测终端的时刻。

冲击波使用气压传感器探测，冲击波在空气中的传播速度，优选地，取V= 5000米/秒。

使用冲击波的传播特性计算故障点位置，如果故障点距离探测终端足够近，优选地，距离小于10米，则直接计算得到确定故障点，否则得到备选故障点，此时就需要比较多个探测终端得到的多个备选故障点，其中位置重合或相对距离在给定数值内的备选故障点就可以确定为确定故障点，优选地，此处的给定数值为10米。

实施例2：在利用实施例1进行定位的基础上，进一步还有本实施例中的其它故障定位方法。

能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：大气压力，流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流，电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的可见光，和/或，红外线，和/或，紫外线。

电力线路故障会在故障点产生强烈的弧光放电，弧光放电通路中的空气突然剧烈增热，使它的温度高达15000-20000℃，因而造成空气急剧膨胀，通道附近的气压可增至一百个大气压以上。

电力线路故障会在故障点产生强烈的弧光放电，发出可见光、红外线、紫外线，探测这些光线的特征数据即可作为判断故障发生的依据，尤其是夜间，效果更为突出。

预先设定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的可见光，和/或，红外线，和/或，紫外线波段的视频，和/或，静态图片中记录到的电力线路导线接地或短路造成的弧光放电的位置确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

可见光、红外线、紫外线波段的视频或静态图片能直观地得到电力线路的故障点。

预先设定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的所述大气压力数据高于给定值的相对应的所述探测终端的安装位置确定为相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，

如果只有一个探测终端探测到大气压力数据高于给定值，则该探测终端的安装位置即可确定为确定故障点，如果多个探测终端均探测到大气压力数据高于给定值，则各探测终端的安装位置为备选故障点。优选地，所述给定值为5个标准大气压。

将所述故障参考数据中多个探测终端探测到的高于给定值的所述大气压力数据的最大值相比较，所述大气压力数据最大值中最大的大气压力数据所对应的所述探测终端的安装位置确定为相关电力线路导线上的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

所述预先确定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的所述流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流超过给定值的相关电力线路杆塔的位置确定为相关电力线路的备选故障点，和/或，确定故障点；

如果电力线路发生故障时通过线路杆塔的接地通道接地，线路杆塔接地通道中就会有非常大的接地电流流过，检测该接地电流即可确定故障点，故障点的位置就是该杆塔。由于电磁感应的存在，正常运行中的电力线路杆塔的接地通道中会存在数值比较小的接地电流，因此检测电力线路杆塔中是否有故障接地电流流过，必须要求流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流超过一个给定值，优选地，这个给定值选择100安培。如果只有一个探测终端探测到杆塔接地通道中的接地电流超过给定值，则该探测终端的安装位置即可确定为确定故障点，如果多个探测终端均探测到杆塔接地通道中的接地电流超过给定值，则各探测终端的安装位置为备选故障点。而检测杆塔接地通道中的接地电流，使用的传感器是罗格夫斯基线圈。

将步骤六中所述故障参考数据中多个探测终端探测到的超过给定值的所述流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流数据相比较，其中的最大值所对应的相关的电力线路杆塔的位置确定为相关电力线路的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

对于设有架空地线的电力线路，如果电力线路发生故障时导线通过线路杆塔的接地通道接地，线路杆塔接地通道中就会有接地电流流过，同时由于架空地线的分流作用，故障点相邻的多基杆塔的接地通道中也会同时有接地电流流过，但其接地电流的幅值要比故障点处的杆塔的接地电流小，所以，故障时接地通道中流过的接地电流最大的杆塔，就是故障点所在之处，即确定故障点。

上述预先确定的规则和算法还包括：由使用者提供相关电力线路的运行信息及相关电力线路发生的故障的故障特征，定位结果中相关电力线路发生故障的开始时刻处于相关电力线路未发生故障的时间段以内(不包含所述相关电力线路未发生故障的时间段的首、尾时刻)的故障定位结果确定为无效结果，所述电力线路的运行信息包括：在确定的时间段内相关电力线路是否发生故障，所述电力线路发生的故障的故障特征包括：故障线路名称、故障开始时间。

由于探测终端安装于电力线路附近，其工作的电磁环境比较恶劣，同时，电力线路运行方式的改变也会导致导线周围的磁场发生突变，环境中的各种噪音、光线等也会影响探测终端探测到的数据，这些因素都有可能导致故障定位系统误判电力线路发生故障，从而输出定位结果，但实际上电力线路并未发生故障，因此，就需要使用者根据电力线路的运行信息及电力线路发生的故障的故障特征来排除这些原本没有发生故障的定位结果。

实施例3：采用本发明的电力线路故障点定位方法的探测终端、主站、定位系统。

采用本发明的电力线路故障点定位方法的探测终端，包括传感器组件、数据采集组件、数据存储组件、控制组件、全球卫星定位系统组件、时钟校准组件、通信组件，

所述传感器组件，用于探测探测终端安装处所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量，包括以下一种或多种传感器：磁场传感器、声音传感器、气压传感器、罗格夫斯基线圈、可见光摄像头、鱼眼镜头摄像头、红外摄像头、可见光传感器、红外线传感器、紫外线传感器，还包括所述传感器的外围电路；

传感器及其外围电路均采用现有技术实现。

所述数据采集组件包括以下一种或多种：模拟量采样电路、数字量采集电路、数据突变采集电路、数据越限采集电路、全球卫星定位系统位置和时间数据采集电路、全球卫星定位系统对时数据采集电路，

数据采集组件采用现有技术实现。

故障定位系统中的所有探测终端使用统一的时钟，不同探测终端所探测到的物理量参数才可以进行计算、比较，实现故障位置的定位。

使用全球卫星定位系统为探测终端校正时钟，时钟校正间隔时间短，精度高，因时钟误差而导致的故障位置计算误差小到可忽略不计，能够充分满足故障定位的要求。

使用全球卫星定位系统定位探测终端安装处的位置，并将其位置数据传输给主站，从而使探测终端的安装位置为已知位置，所述探测终端安装处的位置使用全球卫星定位系统定位，其定位准确，误差小，因此而导致的故障位置计算误差小到可忽略不计，能够充分满足故障定位的要求。

所述模拟量采样电路用于采集所述传感器组件探测到的物理量，将所述传感器组件探测到的模拟的、连续的物理量转换为数字的、离散的数据，

模拟量采样电路的采样频率要足够高，以便采样得到的数字量能够反映相对应的模拟量的特征，根据采样定理，采样频率要大于模拟量最高频率的二倍，根据所采样的物理量的不同特征，不同的物理量可采用不同的采样频率，以便减小存储数字量数据所需要的存储器空间以及通过无线通信传输数据的流量。

模拟量采样电路采用现有技术实现。

所述控制组件用于控制所述探测终端的运行，并控制数据的采集、采集到的数据的预处理、所述探测终端的时钟的校准、数据的存储、数据的远程传输，

所述数据存储组件存储所述数据采集组件采集到的数据。

数据存储组件存储的数据分为临时循环存储的数据和长期保存的数据，数据存储组件的存储器存满数据后则覆盖存储器里最早的临时循环存储的数据，循环使用存储空间。

采用本发明的电力线路故障点定位方法的主站，包括数据接收组件、数据存储组件、数据处理组件、人机交互组件；所述数据接收组件用于接收探测终端传输来的数据，所述数据存储组件用于存储所述数据接收组件接收到的数据，供所述数据处理组件计算故障点位置、查询历史数据、提取故障规律时使用，所述数据处理组件用于确定故障时间、计算故障点位置、查询故障历史数据，所述人机交互组件用于使用者输入控制命令、输入相关电力线路的运行信息及相关电力线路发生的故障的故障特征、探测到故障发生时发出报警信号、显示故障参考数据的波形图和频谱分布图、给出故障点定位结果。

采用本发明的电力线路故障定位方法的定位系统，包括多个上述探测终端、一个或多个上述主站。

一个电力线路故障定位系统由多个安装于与电力线路相关的特定位置处的探测终端和一个主站组成，一个系统也可以包括多个主站，其中一个主站作为主用，其他主站作为备份，或多个主站互为备份，以提高系统的稳定性。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力线路故障点定位方法，其特征在于，包括：

步骤一、安装在与相关电力线路走径相关的已知位置处的探测终端探测所述已知位置处的能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据，所述与电力线路走径相关的已知位置包括：电力线路杆塔上的位置、垂直投影于电力线路路径上或路径附近的地面以上的位置、能够检测到所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数的其他位置，所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量包括：电力线路导线周围的磁场；

步骤二、所述探测终端将探测到的所述参数数据及所述参数数据相对应的时间，传输到主站；

步骤三、主站检测步骤二传输来的所述参数数据，当检测到所述电力线路导线周围的磁场强度数据发生由小到大的突变时，将所述磁场强度发生由小到大的突变的时刻T0作为相关电力线路发生故障的开始时刻；

步骤四、主站检测到所述电力线路导线周围的磁场强度数据发生由小到大的突变后提取故障参考数据，所述故障参考数据包括：磁场强度发生由小到大的突变的时间T0、T0之前的相邻时间段Δt1及T0之后的相邻时间段Δt2内的所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量的参数数据及其相对应的时间，所述Δt1及所述Δt2的时间长度预先给定，所述Δt1大于或等于零秒，所述Δt2大于零秒，Δt1的长度和Δt2的长度均满足步骤五中故障点定位运算的需要；

步骤五、主站使用步骤四中提取的所述故障参考数据，以及探测到所述故障参考数据的所述探测终端所处的所述已知位置，按照预先设定的规则和算法处理数据，得出电力线路发生故障的故障点位置的信息，和/或，电力线路发生故障的开始时刻。

2.根据权利要求1所述的电力线路故障点定位方法，其特征在于：

步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的声音；

和，

所述预先设定的规则和算法包括：将探测终端探测到的磁场强度发生由小到大的突变的时刻作为电力线路发生故障的开始时刻，将探测终端探测到的所述声音的由小到大的突变时刻，和/或，所述声音的强度超过预设值的开始时刻作为电力线路故障点弧光放电发出的声音到达相应探测终端的时刻，根据声音，和/或，冲击波在空气中的传播速度V和所述故障的开始时刻至所述声音到达相应探测终端的时刻的时间段T的乘积得出故障点与相应探测终端的已知安装位置之间的直线距离L，并根据相关电力线路路径，计算出位于相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，将根据多个探测终端探测到的所述故障参考数据计算得出的所述备选故障点相比较，位置重合或相对距离在给定数值内的所述备选故障点确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

3.根据权利要求1所述的电力线路故障点定位方法，其特征在于：

步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的冲击波；

和，

所述预先设定的规则和算法还包括：将探测终端探测到的磁场强度发生由小到大的突变的时刻作为电力线路发生故障的开始时刻，将探测终端探测到的所述冲击波在所述探测终端安装位置处达到超压峰值的时刻，作为电力线路故障点发出的冲击波波前到达相应探测终端的时刻，根据冲击波在空气中的传播速度V和所述故障的开始时刻至所述冲击波波前到达相应探测终端的时刻的时间段T的乘积得出故障点与相应探测终端的已知安装位置之间的直线距离L，并根据相关电力线路路径，计算出位于相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，将根据多个探测终端探测到的所述故障参考数据计算得出的所述备选故障点相比较，位置重合或相对距离在给定数值内的所述备选故障点确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

4.根据权利要求1所述的电力线路故障点定位方法，其特征在于：

步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：电力线路导线接地或短路造成的弧光放电所产生的可见光，和/或，红外线，和/或，紫外线；

和，

所述预先设定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的可见光，和/或，红外线，和/或，紫外线波段的视频，和/或，静态图片中记录到的电力线路导线接地或短路造成的弧光放电的位置确定为相关电力线路发生故障的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

5.根据权利要求1所述的电力线路故障点定位方法，其特征在于：

步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：大气压力；

和，

所述预先设定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的所述大气压力数据高于给定值的相对应的所述探测终端的安装位置确定为相关电力线路导线上的备选故障点，和/或，确定故障点，

和，

将所述故障参考数据中多个探测终端探测到的高于给定值的所述大气压力数据的最大值相比较，所述大气压力数据最大值中最大的大气压力数据所对应的所述探测终端的安装位置确定为相关电力线路导线上的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

6.根据权利要求1所述的电力线路故障点定位方法，其特征在于：

步骤一中所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量还包括：流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流；

和，

所述预先确定的规则和算法还包括：将所述故障参考数据中的所述流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流超过给定值的相关电力线路杆塔的位置确定为相关电力线路的备选故障点，和/或，确定故障点；

和，

将所述故障参考数据中多个探测终端探测到的超过给定值的所述流过电力线路杆塔接地通道中的接地电流数据相比较，其中的最大值所对应的相关的电力线路杆塔的位置确定为相关电力线路的确定故障点，所述确定故障点即本方法最后得到的定位的故障点位置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电力线路故障点定位方法，其特征在于：

所述预先确定的规则和算法还包括：由使用者提供相关电力线路的运行信息及相关电力线路发生的故障的故障特征，定位结果中相关电力线路发生故障的开始时刻处于相关电力线路未发生故障的时间段以内(不包含所述相关电力线路未发生故障的时间段的首、尾时刻)的故障定位结果确定为无效结果，所述电力线路的运行信息包括：在指定的时间段内相关电力线路是否发生故障，所述电力线路发生的故障的故障特征包括：故障线路名称、故障开始时间。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述电力线路故障点定位方法的探测终端，

其特征在于：包括：传感器组件、数据采集组件、控制组件、全球卫星定位系统组件、时钟校准组件、通信组件，所述传感器组件，用于探测探测终端安装处所述能够反映电力线路短路故障特征的物理量以及与电力线路运行状态相关的物理量，包括以下一种或多种传感器：磁场传感器、声音传感器、气压传感器、罗格夫斯基线圈、可见光摄像头、鱼眼镜头摄像头、红外摄像头、可见光传感器、红外线传感器、紫外线传感器，还包括所述传感器的外围电路；所述数据采集组件包括以下一种或多种：模拟量采样电路、数字量采集电路、数据突变采集电路、数据越限采集电路、全球卫星定位系统位置和时间数据采集电路、全球卫星定位系统对时数据采集电路，所述模拟量采样电路用于采集所述传感器组件探测到的物理量，将所述传感器组件探测到的模拟的、连续的物理量转换为数字的、离散的数据，所述控制组件用于控制所述探测终端的运行，并控制数据的采集、采集到的数据的预处理、所述探测终端的时钟的校准、数据的远程传输。

9.一种采用权利要求1-7任一项所述电力线路故障点定位方法的主站，其特征在于，包括数据接收组件、数据存储组件、数据处理组件、人机交互组件；所述数据接收组件用于接收探测终端传输来的数据，所述数据存储组件用于存储所述数据接收组件接收到的数据，供所述数据处理组件确定故障时间、提取所述故障参考数据、计算故障点位置、查询故障历史数据、提取故障规律时使用，所述数据处理组件用于确定故障时间、提取所述故障参考数据、计算故障点位置、查询故障历史数据、提取故障规律，所述人机交互组件用于使用者输入控制命令、输入相关电力线路的运行信息及相关电力线路发生的故障的故障特征、探测到故障发生时发出报警信号、显示故障参考数据的波形图和频谱分布图、给出故障点定位结果。

10.一种采用权利要求1-7任一项所述电力线路故障定位方法的定位系统，其特征在于，包括：多个如权利要求8所述的探测终端、一个或多个如权利要求9所述的主站。