CN107290626A - 一种电力线路监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力线路监控系统，所述监控系统包括：故障检测单元，安装在输电线路上或者配电线路的主干线出口或各分支线路出口；微处理器，用于对电流电压检测单元所检测的参数，进行接地、短路或雷击故障判定；基于GPS时钟信号对故障检测时间进行标记；将故障类型、故障发生时间和位置传送给通讯模块；通讯模块，用于接送并发送微处理器传输的故障类型、故障发生时间和位置数据；监控主机，用于接收并存储通讯模块发送的数据。本发明能够有效降低电力线路施工和故障检修的成本，高效精准地实现配电线路或高压输电线路故障点的检测，迅速定位故障点的具体位置，保障了居民用电安全。
Description
技术领域
本发明涉及电力线路技术领域，尤其涉及一种电力线路监控系统。
背景技术
电力线路故障检测主要采用注入法、首半波法、五次/七次谐波法、暂态电容电流幅值法等方法。而这些方法仅能使故障指示器检测到故障发生在线路的前端或者后端，即使通过系统主站利用多个故障指示器也仅能判断故障发生在某个监测点之后，无法精确判断故障点位置，而且故障定位精度取决于故障指示器在线路上分布密度，不仅建设成本高、施工难度大，而且由于自身无法获取地理位置信息，在线路改造或位置更换时，系统主站无法自动修改相关数据。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电力线路监控系统，该系统能够有效降低电力线路施工和故障检修的成本，高效精准地实现配电线路或高压输电线路故障点的检测，迅速定位故障点的具体位置，保障了居民用电安全。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种电力线路监控系统，包括：
故障检测单元，安装在输电线路上或者配电线路的主干线出口或各分支线路出口，包括：磁场感应单元，用于感应导线周围的高压电磁场产生的电流，并利用导线对地电压和空气介质的电势差，获取导线空气放电电流；电流电压检测单元，用于判决感应电流信号是否为故障电流信号，并计算出导线对地电压变化量；定位模块，用于获取发生故障的线路的地理位置信息、GPS时钟数据；
微处理器，用于对电流电压检测单元所检测的参数，进行接地、短路或雷击故障判定；基于GPS时钟信号对故障检测时间进行标记；将故障类型、故障发生时间和位置传送给通讯模块；
通讯模块，用于接送并发送微处理器传输的故障类型、故障发生时间和位置数据；
监控主机，用于接收并存储通讯模块发送的数据。
优选地，所述故障检测单元还包括：高精度时钟单元，用于在获取GPS时钟数据后，分析计算出准确时钟。
优选地，所述故障检测单元还包括：供电模块，用于为各个功能模块提供电能，具体为太阳能电板、感应电源、蓄电池或外部市电。
优选地，所述监控系统还包括：显示模块，用于显示故障类型、故障发生时间和位置数据，具体为具有LED或OLED屏幕的显示屏。
优选地，所述电流电压检测单元包括：电流检测单元和电压检测单元；所述电流检测单元包括：信号放大电路，与所述信号放大电路连接的直流检波电路和交流检波电路；所述电压检测单元包括：依次连接的电容电路、放电电流测量电路和均值取样电路。
优选地，所述通讯模块支持无线通讯、蓝牙通讯、光纤通讯。
优选地，所述通讯模块包括：
数据存储单元，用于存储从故障检测单元接收到的各种数据；
远程通信单元，用于实现与监控主机之间的双向通信；
状态显示单元，用于显示通讯模块的工作状态。
优选地，所述故障检测单元每3个构成一组，每个故障检测单元分别用于检测电力线路A相、B相和C相的电流和电压信号的变化。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的电力线路监控系统，能够有效降低电力线路施工和故障检修的成本，高效精准地实现配电线路或高压输电线路故障点的检测，迅速定位故障点的具体位置，保障了居民用电安全。
（2）本发明的故障检测单元，不仅能够自动识别检测故障电流和相应的电压变化，定位模块还可以获得精确的故障检测位置和检测时间，可以通过时间差精准计算出达到故障点的距离；而且无需实时检测线路的电压和电流，降低了微处理器的分析计算性能的要求，也降低了故障检测单元的功耗和供电模块供电量的要求。
（3）本发明的故障检测与定位相配合，当线路改造或故障检测单元变换安装位置时，监控主机可以自动识别安装位置，并及时进行拓扑结构和数据库的更新，无需人工维护更新，智能化程度较高。
（4）本发明的故障检测单元可以安装于导线上，无需外接的电源和多余设备，结构简单，能耗较低，满足了小型化、可控制、安装简便的要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的电路监控系统的模块示意图；
图2为本发明实施例2的电路监控系统的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加明白，下面结合实施例和附图，对本发明的实施例做进一步详细的说明。在此，本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例的电力线路监控系统，包括：故障检测单元10、微处理器20、通讯模块30、监控主机40。
故障检测单元10，安装在输电线路上或者配电线路的主干线出口或各分支线路出口，包括：磁场感应单元11，用于感应导线周围的高压电磁场产生的电流，并利用导线对地电压和空气介质的电势差，获取导线空气放电电流；电流电压检测单元12，用于判决感应电流信号是否为故障电流信号，并计算出导线对地电压变化量；定位模块13，用于获取发生故障的线路的地理位置信息、GPS时钟数据。
微处理器20，用于对电流电压检测单元所检测的参数，进行接地、短路或雷击故障判定；基于GPS时钟信号对故障检测时间进行标记；将故障类型、故障发生时间和位置传送给通讯模块。通讯模块30，用于接送并发送微处理器传输的故障类型、故障发生时间和位置数据；监控主机40，用于接收并存储通讯模块发送的数据。
本实施例的电力线路监控系统，能够有效降低电力线路施工和故障检修的成本，高效精准地实现配电线路或高压输电线路故障点的检测，迅速定位故障点的具体位置，保障了居民用电安全。
实施例2
如图2所示，本实施例的电力线路监控系统，包括：故障检测单元10、微处理器20、通讯模块30、监控主机40、显示模块50。
故障检测单元10，安装在输电线路上或者配电线路的主干线出口或各分支线路出口，包括：磁场感应单元11，用于感应导线周围的高压电磁场产生的电流，并利用导线对地电压和空气介质的电势差，获取导线空气放电电流；电流电压检测单元12，用于判决感应电流信号是否为故障电流信号，并计算出导线对地电压变化量；定位模块13，用于获取发生故障的线路的地理位置信息、GPS时钟数据；高精度时钟单元14，用于在获取GPS时钟数据后，分析计算出准确时钟；供电模块15，用于为各个功能模块提供电能，具体为太阳能电板、感应电源、蓄电池或外部市电。故障检测单元10每3个构成一组，每个故障检测单元分别用于检测电力线路A相、B相和C相的电流和电压信号的变化。
其中，电流电压检测单元12包括：电流检测单元121和电压检测单元122；所述电流检测单元121包括：信号放大电路，与所述信号放大电路连接的直流检波电路和交流检波电路；所述电压检测单元122包括：依次连接的电容电路、放电电流测量电路和均值取样电路。电流电压检测单元12，用于对从磁场感应单元11传来的模拟信号进行判决或测量，其具有两路电路，一路是故障电流判决电路：基于感应电流，计算导线交流分量和直流分量的大小；另一路是导线对地电压变化测量电路：通过测量导线对地放电电流，计算出导线对地电压变化量。
信号放大电路将通过导线周围的电磁场变化获取的感应电流通过线形放大器进行放大，并分出两路采用不同方法进行判决：
直流检波电路通过波形匹配电路，获取该分路中的暂态电容电流信号分量，滤除工频、高频及其它信号分量，直流分量判决电路通过开关电路对获取的暂态电容电流信号分量进行幅值比较，判决该信号是否为故障电流信号。
交流检波电路通过波形匹配电路，获取该分路中的工频信号分量和高频信号分量。其中，工频信号判决电路通过开关电路对获取的工频信号分量进行幅值比价，判决该信号是否为故障电流信号；高频信号判决电路通过开关电路对获取的高频信号分量进行幅值比价，判决该信号是否为故障电流信号。
导线对地之间的空气介质在导线和大地存在电压的情况下，存在微弱的放电电流，首先利用电容电路将交变微弱电流转为电容放电电流，便于测量；然后，放电电流测量电路通过高精度电流测量电路测量电容电流大小；最后，均值取样电路获取设定周期内的电容电流平均幅值，当平均幅值变化超过设定门限时，由主处理单元通过所测电容电流平均幅值变化量，计算导线对地电压变化量，作为故障判决的依据之一。
微处理器20，用于对电流电压检测单元所检测的参数，进行接地、短路或雷击故障判定；基于GPS时钟信号对故障检测时间进行标记；将故障类型、故障发生时间和位置传送给通讯模块。通讯模块30，用于接送并发送微处理器传输的故障类型、故障发生时间和位置数据；通讯模块30包括：数据存储单元31，用于存储从故障检测单元接收到的各种数据；远程通信单元32，用于实现与监控主机之间的双向通信；状态显示单元33，用于显示通讯模块的工作状态。监控主机40，用于接收并存储通讯模块发送的数据。显示模块50，用于显示故障类型、故障发生时间和位置数据，具体为具有LED或OLED屏幕的显示屏。
本实施例的电力线路监控系统，能够有效降低电力线路施工和故障检修的成本，高效精准地实现配电线路或高压输电线路故障点的检测，迅速定位故障点的具体位置，保障了居民用电安全。故障检测单元，不仅能够自动识别检测故障电流和相应的电压变化，定位模块还可以获得精确的故障检测位置和检测时间，可以通过时间差精准计算出达到故障点的距离；而且无需实时检测线路的电压和电流，降低了微处理器的分析计算性能的要求，也降低了故障检测单元的功耗和供电模块供电量的要求。故障检测与定位相配合，当线路改造或故障检测单元变换安装位置时，监控主机可以自动识别安装位置，并及时进行拓扑结构和数据库的更新，无需人工维护更新，智能化程度较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电力线路监控系统，其特征在于，包括：
故障检测单元，安装在输电线路上或者配电线路的主干线出口或各分支线路出口，包括：磁场感应单元，用于感应导线周围的高压电磁场产生的电流，并利用导线对地电压和空气介质的电势差，获取导线空气放电电流；电流电压检测单元，用于判决感应电流信号是否为故障电流信号，并计算出导线对地电压变化量；定位模块，用于获取发生故障的线路的地理位置信息、GPS时钟数据；
微处理器，用于对电流电压检测单元所检测的参数，进行接地、短路或雷击故障判定；基于GPS时钟信号对故障检测时间进行标记；将故障类型、故障发生时间和位置传送给通讯模块；
通讯模块，用于接送并发送微处理器传输的故障类型、故障发生时间和位置数据；
监控主机，用于接收并存储通讯模块发送的数据。
2.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述故障检测单元还包括：高精度时钟单元，用于在获取GPS时钟数据后，分析计算出准确时钟。
3.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述故障检测单元还包括：供电模块，用于为各个功能模块提供电能，具体为太阳能电板、感应电源、蓄电池或外部市电。
4.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括：显示模块，用于显示故障类型、故障发生时间和位置数据，具体为具有LED或OLED屏幕的显示屏。
5.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述电流电压检测单元包括：电流检测单元和电压检测单元；所述电流检测单元包括：信号放大电路，与所述信号放大电路连接的直流检波电路和交流检波电路；所述电压检测单元包括：依次连接的电容电路、放电电流测量电路和均值取样电路。
6.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述通讯模块支持无线通讯、蓝牙通讯、光纤通讯。
7.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述通讯模块包括：
数据存储单元，用于存储从故障检测单元接收到的各种数据；
远程通信单元，用于实现与监控主机之间的双向通信；
状态显示单元，用于显示通讯模块的工作状态。
8.根据权利要求1所述的电力线路监控系统，其特征在于，所述故障检测单元每3个构成一组，每个故障检测单元分别用于检测电力线路A相、B相和C相的电流和电压信号的变化。
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