CN108258648A - 一种低压配电网故障监测定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压配电网故障监测定位方法，在装置安装在线路上时，通过采样CT对线路电信号进行实时采集，通过采样电路对该信号进行处理，通过ADC对该信号进行实时采样，通过FFT算法对采样信号进行实时计算，能够准确得出线路电流、电压信号，以及一些通过计算的到的数据，装置能够对配网线路起到实时监测的作用；利用GPRS无线通信方式对采样处理后的信号进行实时上送；当线路出现故障时，通过GPS定位能够准确定位故障点位，在配网监测系统中，能够对故障进行快速响应，有效减少故障排查时间与供电恢复时间，能够为实现配电网主动抢修作出贡献。
Description
技术领域
本公开涉及配网监测领域，尤其涉及一种低压配电网故障监测定位方法。
背景技术
由于我国经济的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，电力的供应与需求已经普遍到社会生产、人民生活的各个层面，社会对电力的需求量日益增加。随着我国经济的不断发展，中低压配电网供电可靠性低、发展落后的问题日渐突出。
0.4kV低压配电网是与我们生活密切相关的配电网，随着配电网的发展，电力用户越来越多，负荷密度越来越大，线路复杂，故障频发，故障查找也极为困难。长期以来供电公司主要依据客户的电话来确定低压配电网故障位置，这就导致供电公司无法对停电规模、人员力量进行合理分析，不能有效的制定抢修计划，确定抢修的优先级，不仅会浪费有限的人力资源，而且无法有效的快速恢复供电，保证供电可靠性。
只有有效的监测0.4kV低压配电网的线路负荷信息，在发生故障时准确上报故障信息与故障区段，减少停电范围的误报、漏报，才能合理调配运检部门的检修力量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，得到提供一种低压配电网故障监测定位方法，能够对故障进行快速响应。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种低压配电网故障监测定位方法，按如下方式执行：将采样模块挂接在线路上，通过采样电路对线路电信号进行实时采集和处理，通过ADC对采样信号进行实时计算，得出实时线路电流、电压信号，并计算出线路实时参量，利用无线通信方式对采样处理后的信号和数据进行实时上传至后台控制系统，后台控制系统通过对实时数据的分析监测线路故障类型并通过GPS定位能够准确定位故障点位。当设备正常挂接在线路上时，分别对线路上的实时电信号进行采样，以得到电流采样信号与电压采样信号，利用公式(1)、(2)、(3)能够分别计算出线路实时有用功率、无功功率、视在功率等参量，具体可参考现有技术。其中，为功率因数，为线路电信号相位角。
(1)
(2)
(3)S＝UI
更优的，所述采样模块配套4个CT，分别挂接在线路的4相线路上，用于采集各个相别的负荷信息。
更优的，所述采样模块挂接在线路上，由互感器进行穿侧式取电，用于采样模块工作电源，同时互感器能够提供测量信号。
更优的，故障类型包括：接地故障、短路故障、过负荷、三相不平衡、失压、过压、欠压等，可设置相同的故障在固定时间时间内上报的次数。故障判断都采用实时监测的方式，具体判断方式如下：
1)接地故障与短路故障
当4个CT测得电流矢量和不为零时(5-500A可设)，装置上报接地故障信号。
当有一相电流超过短路定值(30-2400A可设，3段告警)则认为发生了短路故障，装置上报短路故障信号。
2)三项不平衡与过负荷
判断三相不平衡方法为：当一相电流是另一相两倍以上时，视为三相不平衡，装置上报三相不平衡告警信号。
通过采集到的信息与设定定值相比来判断线路是否存在过负荷现象，当一相电流超过设置的电流定值时(30-2400A可设，定值设定根据线路实际情况而定)，装置上报过负荷告警。
3)失压、过压、欠压
实时采集线路电压信号，相电压降低到失压电压阈值以下时，装置上报失压告警；当相电压超过过压电压阈值时，装置上报过压告警；当相电压下降至欠压预警范围时欠压告警。
更优的，采样电路信号处理芯片为STM32F103芯片，GPS定位芯片为Veke1616，利用GPRS无线通信方式，对线路实时信息以及故障信息进行传输，无线通信模块为SIM800A；当线路出现故障的情况下，装置能够准确上报故障信息，同时通过GPS进行实时定位，明确故障点位，使工作人员能够第一时间了解故障发生的情况与位置，能够有效减少运维成本以及线路停电时间，保证了供电的可靠性。
本发明包括以下有益效果：在装置安装在线路上时，通过采样CT对线路电信号进行实时采集，通过采样电路对该信号进行处理，通过ADC对该信号进行实时采样，通过FFT算法对采样信号进行实时计算，能够准确得出线路电流、电压信号，以及一些通过计算的到的数据，装置能够对配网线路起到实时监测的作用；利用GPRS无线通信方式对采样处理后的信号进行实时上送；当线路出现故障时，通过GPS定位能够准确定位故障点位，在配网监测系统中，能够对故障进行快速响应，有效减少故障排查时间与供电恢复时间，能够为实现配电网主动抢修作出贡献。
附图说明
图1为故障监测定位装置的工作原理图。
图2为采样模块信号处理流程图。
图3为失压故障判断流程图。
图4为短路故障判断流程图。
图5为过压以及过负荷故障判断流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
一种低压配电网故障监测定位方法，按如下方式执行：将采样模块挂接在线路上，通过采样电路对线路电信号进行实时采集和处理，通过ADC对采样信号进行实时计算，得出实时线路电流、电压信号，并计算出线路实时参量，利用无线通信方式对采样处理后的信号和数据进行实时上传至后台控制系统，后台控制系统通过对实时数据的分析监测线路故障类型并通过GPS定位能够准确定位故障点位。当设备正常挂接在线路上时，分别对线路上的实时电信号进行采样，以得到电流采样信号与电压采样信号，利用公式(1)、(2)、(3)能够分别计算出线路实时有用功率、无功功率、视在功率等参量，具体可参考现有技术。其中，为功率因数，为线路电信号相位角。
(1)
(2)
(3)S＝UI
所述采样模块配套4个CT，分别挂接在线路的4相线路上，用于采集各个相别的负荷信息。
所述采样模块挂接在线路上，由互感器进行穿侧式取电，用于采样模块工作电源，同时互感器能够提供测量信号。
故障类型包括：接地故障、短路故障、过负荷、三相不平衡、失压、过压、欠压等，故障判断都采用实时监测的方式，具体判断方式如下：
1)接地故障与短路故障
当4个CT测得电流矢量和不为零时(5-500A可设)，装置上报接地故障信号。
当有一相电流超过短路定值(30-2400A可设，3段告警)则认为发生了短路故障，装置上报短路故障信号。
2)三项不平衡与过负荷
判断三相不平衡方法为：当一相电流是另一相两倍以上时，视为三相不平衡，装置上报三相不平衡告警信号。
通过采集到的信息与设定定值相比来判断线路是否存在过负荷现象，当一相电流超过设置的电流定值时(30-2400A可设，定值设定根据线路实际情况而定)，装置上报过负荷告警。
3)失压、过压、欠压
实时采集线路电压信号，当相电压降低到失压电压阈值以下时，装置上报失压告警；当相电压超过过压电压阈值时，装置上报过压告警；当相电压下降至欠压预警范围时欠压告警；0.4kV配电线路中，失压电压阈值为40V；过压电压阈值为280V；欠压预警范围为40-150V。
采样电路信号处理芯片为STM32F103芯片，GPS定位芯片为Veke1616，利用GPRS无线通信方式，对线路实时信息以及故障信息进行传输，无线通信模块为SIM800A；当线路出现故障的情况下，装置能够准确上报故障信息，同时通过GPS进行实时定位，明确故障点位，使工作人员能够第一时间了解故障发生的情况与位置，能够有效减少运维成本以及线路停电时间，保证了供电的可靠性。
图1示出本实施例的一种低压配电网故障监测定位装置工作框图，该故障监测定位模块主要包括两个部分，一是采样模块，有4个CT构成，另一个是数据处理控制单元，由STM32F103单片机作为主控芯片，结合GPRS模块SIM800A以及GPS定位模块Veke1616组成。
装置安装在低压0.4kV配网线路上，由CT实现线路取电，并同时感应线路的电流信号，电压信号通过取电线和控制器内部采样电路得到。CT通过接线的方式与控制器相连，同时能够将电流电压信号传输给控制器，起到初步采样的作用，随后由控制器对其进行处理运算和上传，上传对象可以为PC机，也可以为系统平台。
图2示出本实施例的采样模块信号处理流程，由CT采集得到信号经过控制器内部的整流、滤波、放大电路传入主控芯片的ADC进行实时采样，在采样的同时通过FFT对信号进行运算，并且通过一些列公式计算出功率等其他参数，接着将这些数据进行存储，最终通过GPRS无线通信进行数据的上送。
图3至图5示出本实施例线路故障的判断策略，当检测定位能够接入系统平台时，可以由系统平台主导进行台区配电网信息的实时监测。图3表明了对失压信号的判断流程，图4表明了对短路故障的判断流程，图5表明了对过压以及过负荷故障的判断流程；相同的故障在两小时内只上报一次(可设置)，当有故障发生时，GPS定位信息也跟随故障信息同时上送，可以快速准确的定位故障点位。
装置应用于低压配电网的监测之中，能够对线路负荷信息以及故障信息进行实时的监测，用户对此类信息进行合理分析，能够有效的减少故障的发生，例如三相不平衡线路可以提前进行线路导向处理，过负荷电路可以提前进行负荷疏导。该设备的定位功能也能够清楚地显示装置的安装位置，一旦发生故障，能够对故障进行快速的定位，有效解决故障排查难等问题，可有效提高用户体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，按如下方式执行：将采样模块挂接在线路上，通过采样电路对线路电信号进行实时采集和处理，通过ADC对采样信号进行实时计算，得出实时线路电流、电压信号，并计算出线路实时参量，利用无线通信方式对采样处理后的信号和数据实时上传至后台控制系统，后台控制系统通过对实时数据的分析监测线路故障类型并通过GPS定位能够准确定位故障点位。
2.如权利要求1所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，所述采样模块配套4个CT，分别挂接在线路的4相线路上，用于采集各个相别的负荷信息。
3.如权利要求1所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，所述采样模块挂接在线路上，由互感器进行穿侧式取电，用于采样模块工作电源，同时互感器能够提供测量信号。
4.如权利要求1-3任一所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，故障类型包括接地故障与短路故障，过负荷与三相不平衡以及失压、过压和欠压，可设置相同的故障在固定时间时间内上报的次数。
5.如权利要求4所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，接地故障与短路故障监测方法如下：当4个CT测得电流矢量和不为零时，上报接地故障信号；当有一相电流超过短路定值则认为发生了短路故障，上报短路故障信号。
6.如权利要求4所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，三项不平衡与过负荷故障监测方法如下：当一相电流是另一相两倍以上时，视为三相不平衡，上报三相不平衡告警信号；当一相电流超过设置的电流定值时，上报过负荷告警。
7.如权利要求4所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，失压、过压和欠压故障监测方法如下：当相电压降低到失压电压阈值以下时，装置上报失压告警；当相电压超过过压电压阈值时，装置上报过压告警；当相电压下降至欠压预警范围时欠压告警。
8.如权利要求5或6所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，0.4kV配电线路中，短路定值和过负荷的电流定值可预设为30-2400A中的某一个值，并设置三段告警。
9.如权利要求7所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，0.4kV配电线路中，失压电压阈值为40V；过压电压阈值为280V；欠压预警范围为40-150V。
10.如权利要求1所述的一种低压配电网故障监测定位方法，其特征在于，采样电路信号处理芯片为STM32F103芯片，GPS定位芯片为Veke1616，利用GPRS无线通信方式，对线路实时信息以及故障信息进行传输，无线通信模块为SIM800A。
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