CN106908037B - 基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，包括步骤：一、判断三相线路的对地电场强度是否均大于各线路初始对地电场上限阈值；若均大于则开始计时，判断持续时间是否超过预设时间阈值；若超过则进入步骤二，否则进入步骤四；二、判断三相线路电流是否均未发生突变，若是进入步骤三；三、判断杆塔倾斜，但处于尚未造成线路故障的状态；四、判断对地电场强度是否只有两相线路超过初始对地电场上限阈值；五、判断对地电场强度降低的那一相的电流是否超过电流突变上限阈值；六、判断杆塔倾斜，且已形成单相接地故障状态。本发明相较于基于专用仪器进行检测的传统方案，成本低，易于安装，能快速检测杆塔是否倾斜。

Description

基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法
技术领域
本发明属于配电线路的杆塔倾斜状态检测技术，特别涉及一种配电线路杆塔倾斜状态的检测方法。
背景技术
配电线路杆塔倾斜多为隐性故障，不会即刻造成停电故障。但是，对位于不良地质及气候区(例如采空区、滑坡区、高盐冻土区、沿海台风区、内陆强风沙区等)的配电线路杆塔的倾斜状态也需要进行监测，以避免杆塔倾斜过度造成扩大化的电力事故，威胁到人身安全以及工厂生产安全。
目前，国内电力线路杆塔倾斜的检测方法基本以应用倾斜仪、倾角计或水准器等专用仪器进行检测。例如，于2014年1月1日公开的发明专利申请CN103487026A，公开了一种输电线路杆塔倾斜监测系统，该系统在输电线路杆塔设置了倾角监测仪，以采集倾斜角度信息，并将倾角角度信息以无线传输的方式经线路监测基站上传至上位机。这类方法需要单独在杆塔上设置一套基于传感器的专用检测设备，且安装、调试工作量较大。
发明内容
为解决现有杆塔倾斜检测技术所存在的技术问题，本发明提供基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，通过故障指示器采集的对地电场和线路电流来进行杆塔的倾斜程度检测，既方便、实用又经济实惠。
本发明采用以下技术方案来实现：基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，包括以下步骤：
步骤一、检测A、B、C三相线路的对地电场强度，判断三相线路的对地电场强度是否均大于各线路初始对地电场上限阈值；若均大于初始对地电场上限阈值，则开始计时，并判断三相线路持续大于初始对地电场上限阈值这一状态的时间是否超过预设时间阈值；若持续时间超过预设时间阈值，则进入步骤二，否则进入步骤四；
步骤二、继续判断三相线路电流是否均未发生突变，即均未超过电流突变上限阈值；若均未发生突变，则进入步骤三，否则重新返回步骤一；
步骤三、判断杆塔倾斜，但处于尚未造成线路故障的状态；
步骤四、在步骤一的判断基础上，继续判断三相线路的对地电场强度中，是否只有两相线路的对地电场强度超过初始对地电场上限阈值，另外一相反而低于初始对地电场下限阈值；若是则进入到步骤五，否则重新返回步骤一；
步骤五、在步骤四的判断基础上，判断对地电场强度降低到初始对地电场下限阈值的那一相的线路电流是否变大，且是否已经超过电流突变上限阈值，若超过则进入到步骤六，若没有超过则返回到步骤一；
步骤六、判断杆塔倾斜，且电流变大的那一相已形成单相接地故障状态。
优选地，本发明在配电线路杆塔的A、B、C三相线路分别设置一个故障指示器，所述A、B、C三相线路的对地电场强度和电流均由故障指示器来检测。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、通过设置在三相线路上的故障指示器采集对地电场和线路电流，由通信终端对所采集的对地电场和线路电流分别与预设阈值进行比较处理，进而判断是否出现了杆塔倾斜，相较于基于专用仪器进行检测的传统方案，成本低，安装及调试工作量小。
2、对地电场和线路电流的检测值与预设阈值进行比较处理的算法，逻辑简单、可靠，避免了高级算法的复杂性，易于实现，可快速判断杆塔是否倾斜。
附图说明
图1是配电网线路、杆塔、故障指示器及通信终端的结构示意图；
图2是本发明利用配电线路对地电场检测杆塔倾斜状态的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
为了说明方便，现假定配电网线路结构如图1所示，杆塔所支撑的电力线路为A、B、C三相线路，每条线路上均安装有用于采集对地电场与线路电流的设备，并将采集的配电三相线路对地电场强度与线路电流传送给通信终端。本发明方法即利用该三相线路的对地电场与电流大小来进行杆塔的倾斜状态检测。
目前，随着科学技术的进步，故障指示器的功能已经非常先进与完善，可以实现对线路电场强度与线路电流的实时、同步采集与传输。本发明专利基于此，在每条线路上安装一个故障指示器，用于采集三相线路的对地电场强度和线路电流，对配电线路杆塔倾斜状态进行检测的流程如图2所示。通信终端在收集到三相线路的对地电场强度与三相线路电流数值之后，将进行如下处理：
步骤1、首先，检测A、B、C三相线路电流是否全部为“0”，若为零则判断当前该条线路处于停电状态，继续等待上电状态。当检测到三相线路电流均不为“0”，且该状态持续一定时间(如30秒)之后，才进入到步骤2。否则，一直处于等待上电的状态。
步骤2、检测A、B、C三相线路的对地电场强度，判断三相线路的对地电场强度是否均大于各线路初始对地电场上限阈值；若均大于初始对地电场上限阈值，则开始计时，并判断三相线路持续“大于初始对地电场上限阈值”这一状态的时间是否超过预设时间阈值；若持续时间超过预设时间阈值，则进入步骤3，否则进入步骤5。
步骤3、继续判断三相线路电流是否均未发生突变，即均未超过电流突变上限阈值。若均未发生突变，则进入步骤4，否则重新返回步骤2。
步骤4、判断杆塔倾斜，但处于尚未造成线路故障的状态。可根据实际硬件平台部署情况，选择以短信形式或网络报文形式，通过通信终端向监控中心报警。
步骤5、在步骤2的判断基础上，继续判断三相对地电场强度中，是否只有两相对地电场强度超过初始对地电场上限阈值，另外一相反而低于初始对地电场下限阈值；若是则进入到步骤6，否则重新返回步骤2。
步骤6、在步骤5的判断基础上，在本步骤继续作如下判断：对地电场强度降低到初始对地电场下限阈值的那一相，其线路电流是否变大，且是否已经超过电流突变上限阈值。若超过，则进入到步骤7，若没有超过，则返回到步骤2。
步骤7、判断杆塔倾斜，且电流变大的那一相已形成单相接地故障状态。可根据实际硬件平台部署情况，选择以短信形式或网络报文形式，通过通信终端向监控中心报警。
上述步骤中涉及到的几个阈值，其设置方法说明如下：
1、初始对地电场上限阈值：该阈值为线路正常运行状态下，故障指示器在持续1个小时内所采集到各相线路对地电场的平均值。注意：A、B、C三相线路，每一相均配置各自独立的初始对地电场的上限阈值，以增加判断的准确性及可靠性。
2、初始对地电场下限阈值：该阈值设定为各条线路所设定的“初始对地电场上限阈值”的5％。注意：A、B、C三相线路，每一相均配置各自独立的初始对地电场的下限阈值，以增加判断的准确性及可靠性。
3、三相线路保持“大于初始对地电场上限阈值”状态的持续时间：即三相线路保持超过初始对地电场上限阈值的状态所持续的时间长度。该时间阈值可由线路维护人员根据线路负荷运行情况优化设定。若线路负荷较稳定，则时间可以设定稍短(2秒)，若线路负荷波动较大，如有大型电动机频繁启动，则可尽量给予充分时间避开电动机启动所需时间，如设定为5～10秒，从而避免误判。
4、电流突变上限阈值：该阈值的设置遵循两种原则：第一种是绝对值形式，即故障指示器所安装线路的短路跳闸阈值电流(短路跳闸阈值电流为每条线路供电局都会设置的常规参数)；第二种是相对值形式，即按照下面公式进行判断：
(I现在-I前一个)/I前一个>I比例
其中，I现在：当前周期所检测到的线路电流数值；I前一个：前一个周期所检测到的线路电流数值；I比例：需根据所在线路日常负荷变化情况而定，要避开该条线路正常负荷变化最大比例，即若该条线路正常负荷变化最大比例为10％，则I比例可设置为12％～15％。即I比例为所在线路正常负荷变化最大比例的1.2-1.5倍。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、检测A、B、C三相线路的对地电场强度，判断三相线路的对地电场强度是否均大于各线路初始对地电场上限阈值；若均大于初始对地电场上限阈值，则开始计时，并判断三相线路持续大于初始对地电场上限阈值这一状态的时间是否超过预设时间阈值；若持续时间超过预设时间阈值，则进入步骤二，否则进入步骤四；
步骤二、继续判断三相线路电流是否均未发生突变，即均未超过电流突变上限阈值；若均未发生突变，则进入步骤三，否则重新返回步骤一；
步骤三、判断杆塔倾斜，但处于尚未造成线路故障的状态；
步骤四、在步骤一的判断基础上，继续判断三相线路的对地电场强度中，是否只有两相线路的对地电场强度超过初始对地电场上限阈值，另外一相反而低于初始对地电场下限阈值；若是则进入到步骤五，否则重新返回步骤一；
步骤五、在步骤四的判断基础上，判断对地电场强度降低到初始对地电场下限阈值的那一相的线路电流是否变大，且是否已经超过电流突变上限阈值，若超过则进入到步骤六，若没有超过则返回到步骤一；
步骤六、判断杆塔倾斜，且电流变大的那一相已形成单相接地故障状态。
2.根据权利要求1所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，在配电线路杆塔的A、B、C三相线路分别设置一个故障指示器，所述A、B、C三相线路的对地电场强度和电流均由故障指示器来检测。
3.根据权利要求2所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，所述初始对地电场上限阈值为线路正常运行状态下，故障指示器在持续一段时间内所采集到的各相线路对地电场的平均值；所述初始对地电场下限阈值为各条线路所设定的初始对地电场上限阈值的5％。
4.根据权利要求3所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，所述A、B、C三相线路的每一相均配置各自独立的初始对地电场上限阈值和初始对地电场下限阈值。
5.根据权利要求2所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，所述电流突变上限阈值采用绝对值形式，为故障指示器所安装线路的短路跳闸阈值电流。
6.根据权利要求1或2所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，所述电流突变上限阈值采用相对值形式，判断公式为：
(I现在-I前一个)/I前一个>I比例
其中，I现在：当前周期所检测到的线路电流数值；I前一个：前一个周期所检测到的线路电流数值；I比例：根据所在线路正常负荷变化而设定。
7.根据权利要求6所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，所述I比例为所在线路正常负荷变化最大比例的1.2-1.5倍。
8.根据权利要求1所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，在步骤一之前，还进行：
检测A、B、C三相线路电流是否全部为零，若为零则判断当前该条配电线路处于停电状态，继续等待上电状态；当检测到三相线路电流均不为零，且该状态持续一定时间之后，进入到步骤一。
9.根据权利要求1所述的基于故障指示器的配电线路杆塔倾斜状态检测方法，其特征在于，当步骤三或步骤六判断杆塔倾斜时，以短信形式或网络报文形式发出警报。
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