CN107703419A - 一种暂态记录分析及故障精确定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暂态记录分析及故障精确定位装置及方法，利用不同的通道对工频及高频行波数据在GPS同步脉冲的控制下同步采样，采集后的数据存储在不同的存储区间，故障发生后由各自的存储缓冲区形成各自对应的故障录波文件，对各自的数据进行测距分析，最后根据对两种录波数据的统筹分析给出故障报告。本发明集暂态分析装置的可靠启动、故障精确定位装置的高精度测距特点与一体，实现对电网数据的可靠、稳定监测。

Description

一种暂态记录分析及故障精确定位装置及方法

技术领域

本发明涉及一种暂态记录分析及故障精确定位装置及方法。

背景技术

当前暂态分析装置由于未采集对应的高频暂态数据，只是单纯采用阻抗法对故障点进行测距，但由于现场传输线路故障情况多样，阻抗测距易受传输线过渡电阻、对端溃入电流大小等因素影响，测距精度不能满足电力系统对测距精度的要求。

而对于故障精确定位装置来说，大多情况下依靠设定固定门槛来判断数据启动记录的方式，由于现场的开关操作、雷击，相邻线路故障等暂态过程也会产生故障数据，很容易造成装置误启动，而且在有些情况下，存在故障数据波头识别困难的情况，很容易造成测距失败。并且现有的故障精确定位装置录波时间普遍较短，一次故障发生后往往会触发多个甚至十几个录波数据，因此故障发生后往往需要结合保护装置来区分到底哪个才是真正的故障文件。由于没有对应的工频电气量录波数据，单纯依靠其采集的高频数据是无法实现对绝大多数瞬时性故障的全面分析。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种暂态记录分析及故障精确定位装置及方法，本发明能够克服传统暂态分析装置在阻抗测距方法易受过渡电阻、对端溃入电流等因素影响，测距精度不能满足电力系统要求的情况，克服传统故障精确定位装置误启动的现象，集暂态分析装置的可靠启动、故障精确定位装置的高精度测距特点与一体，实现对电网数据的可靠、稳定监测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种暂态记录分析及故障精确定位装置，包括模拟量采集模块、开关量采集模块、高频信号采集模块、对时模块、控制单元模块、管理单元模块和PC板管理模块，所述管理单元模块与控制单元模块和PC板管理模块均双向通信；

所述控制单元模块接收模拟量采集模块、开关量采集模块和对时模块的采集信号，所述管理单元模块连接高频信号采集模块，接收采集的高频信号；

所述管理单元模块对工频及高频行波数据在GPS同步脉冲的控制下同步采样，采集后的数据存储在不同的存储区间，故障发生后由各自的存储缓冲区形成各自对应的故障录波文件，对各自的数据进行测距分析，最后根据对两种录波数据的统筹分析给出故障报告。

进一步的，所述模拟量采集模块采集工频模拟量，将输入的信号经过电压/电流变送器后，通过AD转换为数字信号后发送到控制单元的控制器中进行处理。

进一步的，所述开关量采集模块采集开关量信号，220V、110V或24V的开关量信号，通过光电隔离模块后，将当前开关量状态传送给控制单元控制器。

进一步的，所述对时模块接入B码信号或GPS/BD天线，输出高精度时钟信号给控制单元和高频信号采集单元，同步采样工频和高频信号。

进一步的，所述控制单元模块模拟量AD转换和开关量信号同步锁存控制及采集，并将采集的数据进行格式编码处理；通过数据传输接口传送到管理板，同时负责对时模块的管理，为高频信号采集模块和管理板提供B码信号。

进一步的，所述高频信号采集模块通过控制器控制高速AD实现对高频信号的高速采集、数据缓存及数据预处理。

进一步的，工频采集模块和高频采集模块合为一个模块，将工频信号和高频信号输入到同一模块中。

一种暂态记录分析及故障精确定位方法，利用不同的通道对工频及高频行波数据在GPS同步脉冲的控制下同步采样，采集后的数据存储在不同的存储区间，故障发生后由各自的存储缓冲区形成各自对应的故障录波文件，对各自的数据进行测距分析，最后根据对两种录波数据的统筹分析给出故障报告。

进一步的，工频电气量录波数据利用阻抗法测距分析给出阻抗法测距结果，高频行波录波数据利用行波法测距分析给出行波法测距结果。

进一步的，测距时采用将阻抗法判断出的故障时间送给行波法测距使用，行波法以阻抗法提供的故障时间为参考，对高频行波录波数据进行行波首波头和反射波波头的查找和识别，根据阻抗测距结果和行波测距结果进行统筹分析给出最终测距结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明能够克服传统暂态分析装置在阻抗测距方法易受过渡电阻、对端溃入电流等因素影响，测距精度不能满足电力系统要求的情况，克服传统故障精确定位装置误启动的现象，集暂态分析装置的可靠启动、故障精确定位装置的高精度测距特点与一体，实现对电网数据的可靠、稳定监测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在录波时间普遍较短，一次故障发生后往往会触发多个甚至十几个录波数据，因此故障发生后往往需要结合保护装置来区分到底哪个才是真正的故障文件。由于没有对应的工频电气量录波数据，单纯依靠其采集的高频数据是无法实现对绝大多数瞬时性故障的全面分析的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种暂态记录分析及故障精确定位装置，克服传统暂态分析装置在阻抗测距方法易受过渡电阻、对端溃入电流等因素影响，测距精度不能满足电力系统要求的情况，克服传统故障精确定位装置误启动的现象，集暂态分析装置的可靠启动、故障精确定位装置的高精度测距特点与一体，实现对电网数据的可靠、稳定监测。

如图1所示：包括模拟量采集模块、开关量采集模块、高频信号采集模块、对时模块、控制单元模块、管理单元模块和后台PC板管理模块。

模拟量采集模块：采集工频模拟量，将输入的信号经过电压/电流变送器后，通过AD转换为数字信号再发送到控制单元的FPGA中进行处理。

开关量采集模块：采集开关量信号，可以是220V/110V/24V，通过光电隔离模块后，将当前开关量状态传送给控制单元FPGA。

对时模块：接入B码信号或GPS/BD天线，输出高精度时钟信号给控制单元和高频信号采集单元，用于工频和高频信号的同步采样。

控制单元模块：模拟量AD转换和开关量信号同步锁存控制及采集，并将采集的数据进行厂家格式编码处理；通过千兆SGMII接口传送到管理板，同时负责对时模块的管理，为高频信号采集模块和管理板提供B码信号。

高频信号采集模块：主要通过FPGA控制高速AD实现对高频信号的高速采集、数据缓存及数据预处理。

管理单元模块：进行故障数据记录、稳态数据记录(以采样点格式)及高频故障数据记录、数据处理、故障测距以及通讯等。

后台PC模块：提供人机接口、显示界面，方便现场操作。

本发明中采用工频以及高频数据同步采集、分开存储、分开处理、协调故障分析的方法，即对工频及高频行波数据在GPS同步脉冲的控制下同步采样，采集后的数据(含绝对时间)存储在不同的存储区间，故障发生后由各自的存储缓冲区形成各自对应的故障录波文件，利用各自的算法对各自的数据进行测距分析，最后根据对两种录波数据的统筹分析给出故障报告。

具体来说，是工频电气量录波数据用于阻抗法测距分析给出阻抗法测距结果，高频行波录波数据用于进行行波法测距分析给出行波法测距结果。由于高频行波采样频率高，而工频录波数据采样频率相对较低且录波时间要求较长，两种录波数据对应的故障起止时间是不同的，因此测距时采用将阻抗法判断出的故障时间送给行波法测距使用，行波法以阻抗法提供的故障时间为参考，对高频行波录波数据进行行波首波头和反射波波头的查找和识别，最后根据阻抗测距结果和行波测距结果进行统筹分析给出最终测距结果。

主要指标

a)输入信号

1)模拟量采集模块最大可采集96路模拟量；

2)开关量采集模块最大可采集192路开关量；

3)高频采集模块最大可采集72路电流信号。

b)性能指标

1)工频数据最高采样率为20kHz；

2)高频数据采样率为1MHz；

3)启动精度：越限量启动：优于2％；突变量启动：优于5％；开关量：<1ms；

4)对时精度：差分B码：同步误差≤1us；电B码：同步误差≤1us；GPS/BD天线接收：同步误差≤1us。

c)数据输出方式

USB移动盘、保存到硬盘、数据远传、打印输出。

d)通信接口

4个1000M/100M网络接口。同时支持103、104和IEC61850规约。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

将工频采集模块和高频采集模块合为一个模块。将工频信号和高频信号输入到同一模块中。这样做的益处是减少二次接线的复杂性。

将管理单元和后台PC板合为一个模块，使管理单元同时具有数据处理和人机界面的功能，这样做的益处是减少了板卡数量，降低了成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：包括模拟量采集模块、开关量采集模块、高频信号采集模块、对时模块、控制单元模块、管理单元模块和PC板管理模块，所述管理单元模块与控制单元模块和PC板管理模块均双向通信；

所述控制单元模块接收模拟量采集模块、开关量采集模块和对时模块的采集信号，所述管理单元模块连接高频信号采集模块，接收采集的高频信号；

所述管理单元模块对工频及高频行波数据在GPS同步脉冲的控制下同步采样，采集后的数据存储在不同的存储区间，故障发生后由各自的存储缓冲区形成各自对应的故障录波文件，对各自的数据进行测距分析，最后根据对两种录波数据的统筹分析给出故障报告。

2.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：所述模拟量采集模块采集工频模拟量，将输入的信号经过电压/电流变送器后，通过AD转换为数字信号后发送到控制单元的控制器中进行处理。

3.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：所述开关量采集模块采集开关量信号，220V、110V或24V的开关量信号，通过光电隔离模块后，将当前开关量状态传送给控制单元控制器。

4.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：所述对时模块接入B码信号或GPS/BD天线，输出高精度时钟信号给控制单元和高频信号采集单元，同步采样工频和高频信号。

5.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：所述控制单元模块模拟量AD转换和开关量信号同步锁存控制及采集，并将采集的数据进行格式编码处理；通过数据传输接口传送到管理板，同时负责对时模块的管理，为高频信号采集模块和管理板提供B码信号。

6.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：所述高频信号采集模块通过控制器控制高速AD实现对高频信号的高速采集、数据缓存及数据预处理。

7.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位装置，其特征是：工频采集模块和高频采集模块合为一个模块，将工频信号和高频信号输入到同一模块中。

8.一种暂态记录分析及故障精确定位方法，其特征是：利用不同的通道对工频及高频行波数据在GPS同步脉冲的控制下同步采样，采集后的数据存储在不同的存储区间，故障发生后由各自的存储缓冲区形成各自对应的故障录波文件，对各自的数据进行测距分析，最后根据对两种录波数据的统筹分析给出故障报告。

9.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位方法，其特征是：工频电气量录波数据利用阻抗法测距分析给出阻抗法测距结果，高频行波录波数据利用行波法测距分析给出行波法测距结果。

10.如权利要求1所述的一种暂态记录分析及故障精确定位方法，其特征是：测距时采用将阻抗法判断出的故障时间送给行波法测距使用，行波法以阻抗法提供的故障时间为参考，对高频行波录波数据进行行波首波头和反射波波头的查找和识别，根据阻抗测距结果和行波测距结果进行统筹分析给出最终测距结果。