CN108132425A - 电网配电线路故障在线监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电网配电线路故障在线监测方法及系统，所述方法包括以下步骤：在配电线路上设置故障监测点，在所述故障监测点安装故障指示器，所述故障指示器用于采集所述故障监测点的电流和电压；通过网络通信装置将所述故障监测点的电流和电压传输至控制中心；所述控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，判定所述故障监测点是否发生故障。本申请提供的电网配电线路故障在线监测方法及系统，实现了对电网配单线路故障的在线监测，有助于减小故障带来的损失，方便工作人员快速定位到故障点，进行故障处理，保证快速复电。

Description

电网配电线路故障在线监测方法及系统

技术领域

本申请涉及电网配电线路故障检测技术领域，尤其涉及一种电网配电线路故障在线监测方法及系统。

背景技术

配电网是电力系统的末端网络，直接联系用户、向用户供应电能和分配电能，它的可靠性水平是整个电力系统结构及运行特性的集中反映，直接影响对用户的供电质量。

由于电网配电线路传输距离远，沿途地势复杂，环境和气候条件恶劣，易造成短路和接地等线路故障，一旦出现故障并发生停电，给用电客户带来不便的同时，还扰乱了企业的正常生产，给供电公司造成重大损失。

原有故障的识别和处理主要依赖用电客户投诉、跳闸等，而配网线路的特点是距离较长，分支又多，呈网状结构，故障发生后，故障点不容易确定，排查范围大，查找故障困难。

发明内容

本申请提供了一种电网配电线路故障在线监测方法及系统，用于监测电路故障，能够快速确定线路故障范围，减轻了劳动强度，提高了供电效率，为实现配网智能化管理打下坚实的基础。

第一方面，本申请提供了一种电网配电线路故障在线监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在配电线路上设置故障监测点，在所述故障监测点安装故障指示器，所述故障指示器用于采集故障监测点的电流和电压；

通过网络通信装置将所述故障监测点的电流和电压传输至控制中心；

所述控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，判定所述故障监测点是否发生故障。

可选的，上述电网配电线路故障在线监测方法中，所述判定所述故障监测点是否发生故障，包括：

当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中电流出现超过设定的短路故障检测参数值，且大电流持续时间不超过10秒钟并出现线路断路，则认为所述故障监测点所处线路发生永久性或瞬时性短路故障。

可选的，上述电网配电线路故障在线监测方法中，所述判定所述故障监测点是否发生故障，包括：

当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中有突然增大的杂散电容放电电流并超过设定的接地故障检测参数值，接地线路电压降低并超过设定的接地故障检测参数值，且所述线路的接地线路仍然处于供电状态，则认为所述故障监测点所处线路发生单相接地故障。

可选的，上述电网配电线路故障在线监测方法中，所述方法还包括：

若线路中出现线路断路但又自动恢复正常供电，则认为所述线路发生雷击、外破或线路瞬时故障。

第二方面，基于本申请提供的电网配电线路故障在线监测方法，本申请还提供了一种电网配电线路故障在线监测系统，所述系统包括：

故障指示器，将故障指示器设置在配电线路的故障监测点，用于采集故障监测点的电流和电压：

网络通信装置，用于传输所述故障指示器采集的所述故障监测点的电流和电压；

控制中心，用于接收所述网络通信装置传输的所述故障指示器采集的所述故障监测点的电流和电压，并进行所述故障监测点是否发生故障的判定。

可选的，上述电网配电线路故障在线监测系统中，所述控制中心包括：

第一故障判定模块，用于当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中电流出现超过设定的短路故障检测参数值，且大电流持续时间不超过10秒钟并出现线路断路，判定所述故障监测点所处线路发生永久性或瞬时性短路故障。

可选的，上述电网配电线路故障在线监测系统中，所述控制中心包括：

第二故障判定模块，用于当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中有突然增大的杂散电容放电电流并超过设定的接地故障检测参数值，接地线路电压降低并超过设定的接地故障检测参数值，且所述线路的接地线路仍然处于供电状态，判定所述故障监测点所处线路发生单相接地故障。

可选的，上述电网配电线路故障在线监测系统中，所述控制中心包括：

第三故障判定模块，若线路中出现线路断路但又自动恢复正常供电，判定所述线路发生雷击、外破或线路瞬时故障。

本申请提供的电网配电线路故障在线监测方法及系统，通过故障指示器实时采集故障检测点的运行信息，通过网络通信装置传输到控制中心，控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，进而判定故障检测点是否发生故障，实现了对电网配单线路故障的在线监测。如此，本申请提供的电网配电线路故障在线监测方法及系统，有助于减小故障带来的损失，方便工作人员快速定位到故障点，进行故障处理，保证快速复电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测方法的结构流程图；

图2为本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测系统的控制中心结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参见图1，图1为本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测方法的流程图，所述方法具体包括一下步骤：

S101：在配电线路上设置故障监测点，在所述故障监测点安装故障指示器，所述故障指示器用于采集故障监测点的电流和电压。

故障指示器于上世纪八十年代由德国发明，最初目的是为了指示线路短路电流流通的路径，便于查找短路故障点。我国自九十年代开始引进学习国外故障指示器的研制技术。故障指示器由传感器和显示器两部分组成，传感器负责采集线路电流，显示器负责对传感器传送来的电流信息进行判断并做出相应的故障报警指示。将故障指示器安装在线路上，当系统发生故障时，由于从故障点到馈电点的线路都流过故障电流，使得从故障点到馈电点之间线路上所有的故障指示器都会动作。

在本申请具体实施方式中，故障监测点的选择：(1)长线路的中段和分支入口；(2)变电站出口；(3)用配变高压进线处；(4)电缆和架空线连接处。在故障监测点上分别设置故障指示器，故障指示器用于采集故障监测点的电流、电压，监测电流、电压的变化情况，用于：(1)指示线路故障区段及故障分支；(2)判明是站内或站外故障；(3)判明故障是否由用户原因造成；(4)区分故障是否在电缆段。

当线路发生故障时，线路中会流过稳态和暂态故障电流并且线路电压会发生改变，根据监测到的线路中电流和电压的变化，判断线路是否发生故障。

S102：通过网络通信装置将所述故障监测点的电流和电压传输至控制中心。

网络通信装置具备网络通信、中继和网络路由的功能，并支持通信网络环网自愈的通信网络；各通信模块通过与FTU、DTU进行连接，获得故障指示器用于采集所述故障监测点的电流和电压，将故障监测点的电流和电压、故障监测点的信息以及故障指示器的信息传输至控制中心，实现控制中心对故障监测点的实时监测。

S103：所述控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，判定所述故障监测点是否发生故障。

控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，判定所述故障监测点是否发生故障。当线路发生故障时，线路中会流过稳态和暂态故障电流并且线路电压会发生改变，根据这些暂态现象的特征曲线可以判断该位置的线路是否发生故障。

当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中电流出现超过设定的短路故障检测参数值，且大电流持续时间不超过10秒钟并出现线路断路，则认为所述故障监测点所处线路发生永久性或瞬时性短路故障。

研究发现，线路发生相间永久性短路时，相当于两个电源直接短接，变电站和故障点连接的回路上会流过很大的电流，同时变电所的继电保护装置会按照速断、过流定值启动保护，使得线路跳闸断电。

永久性短路故障采用自适应负荷电流的过流突变判据时，应有4个条件：

(1)线路正常运行(有电流，或有电压)超过30秒钟

(2)线路中出现100A以上的突变电流，或者超过设定的短路故障检测参数(标准的速断、过流定值)

(3)大电流持续时间不超过10秒钟，即0.02s≤△T≤10S，△T为电流突变时间

(4)10秒钟后线路处于停电(无流、无压)状态

以上四个条件同时满足，数字故障指示器判断该位置的线路后出现永久性或瞬时性短路故障。

当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中有突然增大的杂散电容放电电流并超过设定的接地故障检测参数值，接地线路电压降低并超过设定的接地故障检测参数值，且所述线路的接地线路仍然处于供电状态，则认为所述故障监测点所处线路发生单相接地故障。

研究发现，线路发生单相接地时，根据不同的接地条件(例如金属性接地、高阻接地等)，会出现多种复杂的暂态现象，包括出现线路对地的分布电容放电电流、接地线路对地电压下降、接地线路出现5次和7次等高次谐波增大，以及该线路零序电流增大等。

综合以上情况，架空线路的单相接地判据如下：

(1)线路正常运行(有电流，或有电压)超过30秒钟

(2)线路中有突然增大的杂散电容放电电流，并超过设定的接地故障检测参数(接地电流增量定值)

(3)接地线路电压降低，并超过设定的接地故障检测参数(线路对地电场下降比例、对地电场下降延时)

(4)接地线路依然处于供电(有电流)状态

以上四个条件同时满足时，数字故障指示器判断该位置后面有单相接地故障。

对于三相电缆线路，可以通过监测稳态零序电流大小来检测单相接地故障，同时通过“捕捉”暂态零序突变电流的大小来辅助判断单相接地故障。三相电缆接地故障判据为：

(1)零序电流速断或过流启动(两段式)：0～60A/0～9.99S(在线可设)；出厂默认参数为速断10A/500ms、过流5A/1S。

(2)暂态零序电流增量启动：0～100A/0.01～3ms(在线可设)，本地不指示，只上报接地故障电流。出厂默认参数为零序暂态电流增量为30A。

若线路中出现线路断路但又自动恢复正常供电，则认为所述线路发生雷击、外破或线路瞬时故障。

研究发现，当发生雷击、外破、线路瞬时故障等时，造成线路瞬时过流跳闸，但又恢复正常供电,没有造成永久短路。其故障判据与永久性故障判据一致。瞬时性故障动作以后，可以通过主站系统遥控复归，不必等到24小时以后才定时复归。

对于架空线路，通过数字故障指示器捕捉并主动上报瞬时性接地和间歇性接地故障的首半波接地尖峰突变电流、线路对地电场，以便人工参与分析、判断故障位置，及时排除隐患。

对于电缆线路，通过数字故障指示器捕捉并主动上报瞬时性接地和间歇性接地故障的暂态零序电流、电缆头对地电场，以便人工参与分析、判断故障位置，及时排除隐患。

本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测方法，通过故障指示器实时采集故障检测点的运行信息，通过网络通信装置传输到控制中心，控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，进而判定故障检测点是否发生故障，实现了对电网配单线路故障的在线监测。如此，本申请提供的电网配电线路故障在线监测方法及系统，有助于减小故障带来的损失，方便工作人员快速定位到故障点，进行故障处理，保证快速复电。

基于本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测方法，本申请实施例还提供了一种电网配电线路故障在线监测系统，如附图2所示，所述系统包括：

故障指示器1，将故障指示器设置在配电线路的故障监测点，用于采集故障监测点的电流和电压：

网络通信装置2，用于传输所述故障指示器采集的所述故障监测点的电流和电压；

控制中心3，用于接收所述网络通信装置传输的所述故障指示器采集的所述故障监测点的电流和电压，并进行所述故障监测点是否发生故障的判定。

进一步，本申请提供的电网配电线路故障在线监测系统，所述控制中心3的结构如附图3所示，具体的所述控制中心3包括：

第一故障判定模块301，用于当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中电流出现超过设定的短路故障检测参数值，且大电流持续时间不超过10秒钟并出现线路断路，判定所述故障监测点所处线路发生永久性或瞬时性短路故障。

第二故障判定模块302，用于当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中有突然增大的杂散电容放电电流并超过设定的接地故障检测参数值，接地线路电压降低并超过设定的接地故障检测参数值，且所述线路的接地线路仍然处于供电状态，判定所述故障监测点所处线路发生单相接地故障。

第三故障判定模块303，若线路中出现线路断路但又自动恢复正常供电，判定所述线路发生雷击、外破或线路瞬时故障。

当线路正常运行时：电网配电线路故障在线监测系统能够及时掌握线路运行情况，并将线路负荷电流、首半波尖峰突变电流、线路对地电场等线路运行信息和太阳能充电电压、电池电压等设备维护信息处理后发送至主站，在主站能够方便地查询有关实时信息和历史数据。为及时掌握线路故障前的运行状态，保证线路正常运行，避免事故发生，并为在线调整故障检测参数提供技术手段。当线路发生故障时：电网配电线路故障在线监测系统能够及时判断出短路、过流和接地故障点，并将动作信号、短路动作电流、首半波尖峰电流、线路对地电场、接地动作电流等故障信息处理后发送至主站，为主站提供查询有关历史数据和故障信息。本申请实施例提供的电网配电线路故障在线监测系统，故障定位应准确，不应有误动和拒动。当误发或拒发动作信号时，可在线调整数字故障指示器的故障检测参数，并通过主站收集到的故障电流、电压历史曲线来辅助分析判断故障的位置。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电网配电线路故障在线监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在配电线路上设置故障监测点，在所述故障监测点安装故障指示器，所述故障指示器用于采集所述故障监测点的电流和电压；

通过网络通信装置将所述故障监测点的电流和电压传输至控制中心；

所述控制中心接收所述故障监测点的电流和电压并进行分析，判定所述故障监测点是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的电网配电线路故障在线监测方法，其特征在于，所述判定所述故障监测点是否发生故障，包括：

当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中电流出现超过设定的短路故障检测参数值，且大电流持续时间不超过10秒钟并出现线路断路，则认为所述故障监测点所处线路发生永久性或瞬时性短路故障。

3.根据权利要求1所述的电网配电线路故障在线监测方法，其特征在于，所述判定所述故障监测点是否发生故障，包括：

当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中有突然增大的杂散电容放电电流并超过设定的接地故障检测参数值，接地线路电压降低并超过设定的接地故障检测参数值，且所述线路的接地线路仍然处于供电状态，则认为所述故障监测点所处线路发生单相接地故障。

4.根据权利要求2所述的电网配电线路故障在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

若线路中出现线路断路但又自动恢复正常供电，则认为所述线路发生雷击、外破或线路瞬时故障。

5.一种电网配电线路故障在线监测系统，其特征在于，所述系统包括：

故障指示器，将故障指示器设置在配电线路的故障监测点，用于采集故障监测点的电流和电压：

网络通信装置，用于传输所述故障指示器采集的所述故障监测点的电流和电压；

控制中心，用于接收所述网络通信装置传输的所述故障指示器采集的所述故障监测点的电流和电压，并进行所述故障监测点是否发生故障的判定。

6.根据权利要求5所述的电网配电线路故障在线监测系统，其特征在于，所述控制中心包括：

第一故障判定模块，用于当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中电流出现超过设定的短路故障检测参数值，且大电流持续时间不超过10秒钟并出现线路断路，判定所述故障监测点所处线路发生永久性或瞬时性短路故障。

7.根据权利要求5所述的电网配电线路故障在线监测系统，其特征在于，所述控制中心包括：

第二故障判定模块，用于当所述故障监测点所处线路正常运行超过30S，线路中有突然增大的杂散电容放电电流并超过设定的接地故障检测参数值，接地线路电压降低并超过设定的接地故障检测参数值，且所述线路的接地线路仍然处于供电状态，判定所述故障监测点所处线路发生单相接地故障。

8.根据权利要求6所述的电网配电线路故障在线监测系统，其特征在于，所述控制中心包括：

第三故障判定模块，若线路中出现线路断路但又自动恢复正常供电，判定所述线路发生雷击、外破或线路瞬时故障。