CN107453405B - 一种基于暂态录波故障指示器的故障定位方法及系统 - Google Patents

一种基于暂态录波故障指示器的故障定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种基于暂态录波故障指示器的故障定位方法及系统,通过在安装与多相配电网架空线上的各采集单元之间,以定时核对对时报文方式的方式进行时钟节拍计数器Tick值的校准,实现多相配电网架空线中各采集单元之间的协调同步。在实现各采集单元之间的精准同步之后,再通过故障点Tick值报文的交互确定故障点波形文件的起止节点,上报相应的波形文件,最后由汇集单元集中对各相配电网架空线路上的波形文件进行计算,并将波形文件上传至主站系统,主站系统结合架空线路网络拓扑关系获得准确的故障信息。本发明通过定时核对对时报文方式的方式实现各相配电网架空线路上报的波形文件的精确对时,从而避免因波形文件之间的不同步而引起的误判。

Description

一种基于暂态录波故障指示器的故障定位方法及系统
技术领域
本发明涉及配电自动化故障定位技术领域,尤其涉及一种基于暂态录波故障指示器的故障定位方法及系统。
背景技术
截至2015年12月底,国家电网公司架空线路282万公里。配电网架空线路长,故障多,巡检难,费时费力,难于定位。配电网,作为关系国计民生的重要基础设施,配电网的安全可靠运行以及配电网故障的快速定位与解决是支撑经济发展和服务设备民生的基础。
能源局2015年8月发布《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)》,提出了配电网建设改造目标:2020年供电可靠率为99.82%,其中中心城市(区)为99.99%,城镇为99.88%,乡村为99.72%。配电自动化建设行动方案要求根据可靠性需求、网架结构与设备状况,合理选择故障处理模式、终端配置及通信方式。具体方案包括:中心城市(区)及城镇地区推广集中式馈线自动化方式,在分支线和一般性节点采用“二遥”终端,合理选用光纤、无线通信方式,提高电网运行控制水平;乡村地区推广以故障指示器为主的简易配电自动化,合理选用无线通信方式,提高故障定位能力。
故障指示器经历了几年的发展,其使用的故障检测方法日益丰富。目前主要的故障检测方法包括:暂态特征法、外施信号法以及暂态录波法。其中,暂态录波法逐渐成为故障定位技术的主流。
暂态录波法的核心在于,在故障发生时,通过分别安装在A、B、C三相上的采集单元,上传启动前4个周波、启动后8个周波的故障波形。通过故障发生时,故障指示器录波启动前4个周波以及启动后8个周波的可信同步波形文件,快速分析故障类型,并定位故障区间。相对于传统二遥型故障指示器,暂态录波故障指示器通过向主站上传故障发生时各监控点(即各故障指示器)的波形文件,由主站根据网络拓扑结构分析上传的波形文件,实现对故障点进行更准确的定位。由于该方法可同时综合三相波形文件以及网络拓扑结构进行故障分析,因而,采用架空暂态录波远传型故障指示器,可以为快速解决现场故障赢得时间,节省大量的人力、物力和财力,提高供电可靠性与供电质量,也更适合推广。
然而,由于这种方式下,故障的检测主要依赖于对故障波形的分析,如果故障录波同步精度较低,则会直接影响主站接收波形的准确性,进而影响对故障类型的判断以及对故障定位的准确度。
因此,目前急需一种高录波同步精度的暂态录波故障指示器。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于暂态录波故障指示器的故障定位方法及系统。
首先,为实现上述目的,提出一种暂态录波故障指示器的多相波形同步方法,用于实现安装于多相配电网架空线上的各采集单元之间协调同步。同步方法包括以下步骤:
第一步,初始化,设置时钟节拍计数器Tick=0,对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=A;确定同步偏差阈值K、第一对时倒计时起始值A以及第二对时倒计时起始值B,其中,同步偏差阈值K、第一对时倒计时起始值A以及第二对时倒计时起始值B均为整数;跳转至第二步;
第二步,若接收到其他采集单元发送的对时报文则跳转是第五步;否则,跳转至第三步;
第三步,本采集单元对时倒计时Relay递减1,判断时倒计时Relay是否为0;若是,则设置对时标志Flag=1,并跳转至第四步;否,保持所述对时标志Flag不变;跳转至第二步;
第四步,向其他采集单元发送对时报文,然后跳转至第六步;
第五步,计算本采集单元与其他采集单元时钟节拍计数器Tick之间的差值Diff,以其他采集单元的时钟节拍计数器Tick值修订本采集单元的时钟节拍计数器Tick,若差值Diff大于同步偏差阈值K,则跳转至第六步;
第六步,设置本采集单元的对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=A;然后跳转至第八步;
第七步,设置本采集单元的对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=B;然后跳转至第八步;
第八步,重复所述第二步至第七步,直至结束。
具体而言,上述同步方法中,所述同步偏差阈值K为1秒。
进一步,上述同步方法的所述第二步和所述第四步中,所述采集单元之间通过微功率无线通信方式交互对时报文。
进一步,上述同步方法中,所述对时报文包括:该采集单元的时钟节拍计数器Tick值。
其次,为实现上述目的,还提出利用如上所述多相波形同步方法的故障定位方法,包括:
S1,各采集单元按照所述第一步至第八步进行多相波形同步;
S2,各采集单元分别独立判断本采集单元是否满足录波条件;若满
足,则跳转至S3;否则,跳转至S1;所述录波条件至少包括接收到故障点Tick值报文;
S3,满足录波条件的采集单元向其他采集单元发送故障点Tick值报文;各采集单元根据所述故障点Tick值,依次向汇集单元上报故障点波形文件;
S4,汇集单元接收各采集单元上报的所述故障点波形文件进行计算,并将波形文件上传至主站系统,主站系统结合架空线路网络拓扑以及各采集单元之间的拓扑结构,计算出故障类型以及故障位置。
如上所述的故障定位方法中,步骤S3中,所述采集单元通过微功率无线通信方式,向其他采集单元发送所述故障点Tick值报文。
进一步,如上所述的故障定位方法中,所述S3中,所述各采集单元通过微功率无线通信方式,向所述汇集单元发送所述故障点波形文件。
具体而言,所述波形文件包括故障点Tick值前4个周波的波形以及所述故障点Tick值后8个周波的波形。
同时,基于上述方法,本发明还同时提供一种基于暂态录波故障指示器的故障定位系统,包括至少一个采集单元以及与所述采集单元连接的汇集单元;
所述各采集单元分别设置于配电网的不同相配电架空线上;所述采集单元与所述汇集单元之间通过微功率无线网络通信连接;所述各采集单元之间以微功率无线方式通信连接;
所述各采集单元通过微功率无线方式交互对时报文,进行多相波形同步,并分别独立判断本采集单元是否满足录波条件;在满足录波条件时向其他采集单元发送故障点Tick值报文;在不满足录波条件时响应其他采集单元发送的故障点Tick值报文,根据所述故障点Tick值报文确定的故障点Tick值,依次向汇集单元上报故障点波形文件;最后由所述汇集单元接收各采集单元上报的所述故障点波形文件进行计算,并将波形文件上传至主站系统,主站系统结合架空线路网络拓扑以及各采集单元之间的拓扑结构,计算出故障类型以及故障位置。
有益效果
本发明,通过在安装与多相配电网架空线上的各采集单元之间,以定时核对对时报文方式的方式进行时钟节拍计数器Tick值的校准,实现多相配电架空线中各采集单元之间的协调同步。在实现各采集单元之间的精准同步之后,再通过故障点Tick值报文的交互确定故障点波形文件的起止节点,上报相应的波形文件,最后由汇集单元集中对各相配电网架空线上的波形文件进行计算,结合汇集单元之间的网络拓扑关系获得准确的故障信息。本发明通过定时核对对时报文方式的方式实现各相配电网架空线上报的波形文件的精确对时,从而避免因波形文件之间的不同步而引起的误判。
进一步,本发明还可根据配电网架空线路对同步精度的要求,设计不同的各采集单元的同步偏差阈值K、第一对时倒计时起始值A以及第二对时倒计时起始值B。而且,本发明无需增加额外的时钟信号,也无需额外硬件资源的支持,即可通过不同同步偏差阈值K、第一对时倒计时起始值A以及第二对时倒计时起始值B的选择,在满足同步精度的同时尽可能减少系统消耗。
更进一步,由于采集单元之间对的时报文以及故障点Tick值报文数据量较小,且采集单元之间距离较近,因此,本发明在这种通信模式下选择微功率无线方式进行数据交互;而选择GPRS网络实现故障波形文件的上传。在节省通信成本的同时,足以满足故障定位所需的数据交互要求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本发明的实施例一起,用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为根据本发明的多相波形同步方法流程图;
图2为根据本发明的多相暂态录波故障指示器的故障定位方法流程图;
图3为根据本发明的基于暂态录波故障指示器的故障定位系统架构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
图1为根据本发明的多相波形同步方法流程图,用于实现安装于多相配电网架空线上的各采集单元之间协调同步。同步方法包括以下步骤:
第一步,初始化,设置时钟节拍计数器Tick=0,对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=A;确定同步偏差阈值K=1、第一对时倒计时起始值A=5以及第二对时倒计时起始值B=6;跳转至第二步;
第二步,若接收到其他采集单元发送的对时报文则跳转是第五步;否则,跳转至第三步;
第三步,本采集单元对时倒计时Relay递减1,判断时倒计时Relay是否为0;若是,则设置对时标志Flag=1,并跳转至第四步;否,保持所述对时标志Flag不变;跳转至第二步;
第四步,向其他采集单元发送对时报文,然后跳转至第六步;
第五步,计算本采集单元与其他采集单元时钟节拍计数器Tick之间的差值Diff,以其他采集单元的时钟节拍计数器Tick值修订本采集单元的时钟节拍计数器Tick,若差值Diff大于同步偏差阈值K,则跳转至第六步;若差值Diff小于同步偏差阈值K,则跳转至第七步
第六步,设置本采集单元的对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=5;然后跳转至第八步;
第七步,设置本采集单元的对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=6;然后跳转至第八步;
第八步,重复所述第二步至第七步,直至结束。
具体而言,由于上述同步方法中,通过对时倒计时Relay设置的对时周期为5s,因此,可认为系统对同步精度的要求较高,因此,可选择同步偏差阈值K为1s。
进一步,上述同步方法的所述第二步和所述第四步中,所述采集单元之间通过微功率无线通信方式交互对时报文。
进一步,上述同步方法中,所述对时报文包括:该采集单元的时钟节拍计数器Tick值。
其次,为实现上述目的,还提出利用如上所述多相波形同步方法的故障定位方法,包括:
S1,各采集单元按照所述第一步至第八步进行多相波形同步;
S2,各采集单元分别独立判断本采集单元是否满足录波条件;若满足,则跳转至S3;否则,跳转至S1;
S3,满足录波条件的采集单元向其他采集单元发送故障点Tick值报文;各采集单元根据所述故障点Tick值,依次向汇集单元上报故障点波形文件;
S4,汇集单元接收各采集单元上报的所述故障点波形文件,并结合各采集单元之间的拓扑结构,计算出故障类型以及故障位置。
此处所述的录波条件包括采集单元检测到电流突变、电压突变、收到故障点Tick值报文,或接收到触发手动录播的指令,等。
如上所述的故障定位方法中,步骤S3中,所述采集单元通过微功率无线通信方式,向其他采集单元发送所述故障点Tick值报文。
进一步,如上所述的故障定位方法中,所述S3中,所述各采集单元通过微功率无线通信方式,向所述汇集单元发送所述故障点波形文件。
具体而言,所述波形文件包括故障点Tick值前4个周波的波形以及所述故障点Tick值后8个周波的波形。
同时,基于上述方法,本发明还同时提供一种基于暂态录波故障指示器的故障定位系统,包括至少一个采集单元以及与所述采集单元连接的汇集单元;
所述各采集单元分别设置于配电网架空线的不同相配电线上;所述采集单元与所述汇集单元之间通过微功率无线网络通信连接;所述各采集单元之间以微功率无线方式通信连接;
所述各采集单元通过微功率无线方式交互对时报文,进行多相波形同步,并分别独立判断本采集单元是否满足录波条件;在满足录波条件时向其他采集单元发送故障点Tick值报文;在不满足录波条件时响应其他采集单元发送的故障点Tick值报文,根据所述故障点Tick值报文确定的故障点Tick值,依次向汇集单元上报故障点波形文件;最后由所述汇集单元接收各采集单元上报的所述故障点波形文件进行计算,并将波形文件上传至主站系统,主站系统结合架空线路网络拓扑以及各采集单元之间的拓扑结构,计算出故障类型以及故障位置。
本领域普通技术人员可以理解:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种暂态录波故障指示器的多相波形同步方法,其特征在于,安装于多相配电网架空线上的各采集单元均分别按照如下步骤协调同步:
第一步,初始化,设置时钟节拍计数器Tick=0,对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=A;确定同步偏差阈值K、第一对时倒计时起始值A以及第二对时倒计时起始值B,其中,同步偏差阈值K、第一对时倒计时起始值A以及第二对时倒计时起始值B均为整数;跳转至第二步;
第二步,若接收到其他采集单元发送的对时报文则跳转至第五步;否则,跳转至第三步;
第三步,本采集单元对倒计时Relay递减1,判断倒计时Relay是否为0;若是,则设置对时标志Flag=1,并跳转至第四步;否,保持所述对时标志Flag不变;跳转至第二步;
第四步,向其他采集单元发送对时报文,然后跳转至第六步;
第五步,计算本采集单元与其他采集单元时钟节拍计数器Tick之间的差值Diff,以其他采集单元的时钟节拍计数器Tick值修订本采集单元的时钟节拍计数器Tick,若差值Diff大于同步偏差阈值K,则跳转至第六步;否则,跳转至第七步;
第六步,设置本采集单元的对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=A;然后跳转至第八步;
第七步,设置本采集单元的对时标志Flag=0,对时倒计时Relay=B;然后跳转至第八步;
第八步,重复所述第二步至第七步,直至结束。
2.如权利要求1所述暂态录波故障指示器的多相波形同步方法,其特征在于,所述同步偏差阈值K为1秒。
3.如权利要求1所述暂态录波故障指示器的多相波形同步方法,其特征在于,所述第二步和所述第四步中,所述采集单元之间通过微功率无线通信方式交互对时报文。
4.如权利要求3所述暂态录波故障指示器的多相波形同步方法,其特征在于,所述对时报文包括:该采集单元的时钟节拍计数器Tick值。
5.一种利用如权利要求1所述多相波形同步方法的故障定位方法,其特征在于,步骤包括:
S1,各采集单元按照所述第一步至第八步进行多相波形同步;
S2,各采集单元分别独立判断本采集单元是否满足录波条件;若满足,则跳转至S3;否则,跳转至S1;
S3,满足录波条件的采集单元向其他采集单元发送故障点Tick值报文;各采集单元根据所述故障点Tick值,依次向汇集单元上报故障点波形文件;
S4,汇集单元接收各采集单元上报的所述故障点波形文件进行计算,并将波形文件上传至主站系统,主站系统结合架空线路网络拓扑以及各采集单元之间的拓扑结构,计算出故障类型以及故障位置。
6.如权利要求5所述的故障定位方法,其特征在于,所述S3中,所述采集单元通过微功率无线通信方式,向其他采集单元发送所述故障点Tick值报文。
7.如权利要求5所述的故障定位方法,其特征在于,所述S3中,所述各采集单元通过微功率无线通信方式,向所述汇集单元发送所述故障点波形文件。
8.如权利要求6或7所述的故障定位方法,其特征在于,所述波形文件包括故障点Tick值前4个周波的波形以及所述故障点Tick值后8个周波的波形。
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