CN108761276B - 一种高压配电线路故障采集装置及方法 - Google Patents

一种高压配电线路故障采集装置及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高压配电线路故障采集装置及方法，信号发生模块定时向信号采集模块发送频率不同的高频信号，信号采集模块对其进行计算得到信号发生模块和信号采集模块的接收功率与发送功率，并将其通过GPRS系统和基站中转发送给监控终端服务器，监控终端服务器再根据接收功率、发送功率计算信号发生模块与信号采集模块的功率损耗，如果该功率损耗低于预设值，则对比该功率损耗与动作信号，根据对比结果，确定故障类型与位置。本申请实施例提供的方法与装置，可以快速精准的寻找到配电线路上的故障，减少电力人员的工作时间，提高工作效率。

Description

一种高压配电线路故障采集装置及方法
技术领域
本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种高压配电线路故障采集装置及方法。
背景技术
配电网是国家电力系统重要部分之一，“十三五”规划关于电力系统配电网架结构逐渐合理化，配电网作为电力系统的最末端，主要呈现地域分布广、运行方式多、最接近用户等多种特点，随着用电量逐渐增多，规模也越来越大。
高压配电网线路总是因为各种原因出现不同故障而引起跳闸，进而往往不能及时发现高压配网线路发生故障位置，需要电力人员沿线路查找故障点，如此这样，效率低，可能造成长时间停电而影响用户使用。
基于以上问题，如何有效地采集高压配电线路故障信息成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种高压配电线路故障采集装置及方法，以解决目前高压配电线路故障采集不准确的问题。
一方面，本申请提供了一种高压配电线路故障采集装置，包括：
信号发生模块、信号采集模块、基站、GPRS系统、监控终端服务器和线路保护装置；所述信号发生模块设在配电线路的始端，所述信号采集模块设在所述信号发生模块与配电线路的末端之间；所述信号发生模块与所述信号采集模块分别通过所述GPRS系统与所述基站建立无线连接；所述基站与所述监控终端服务器之间通过所述GPRS系统建立无线连接；所述监控终端服务器与所述线路保护装置连接；
所述信号发生模块包括依次连接的第一耦合电容、第一结合滤波器、高频信号发生终端和第一数据芯片，所述第一耦合电容远离所述第一结合滤波器的一端接入所述配电线路中，所述第一数据芯片接入所述GPRS系统中；
所述信号采集模块包括依次连接的第二耦合电容、第二结合滤波器、高频信号采集器和第二数据芯片，所述第二耦合电容远离所述第二结合滤波器的一端接入所述配电线路中，所述第二数据芯片接入所述GPRS系统中。
可选的，所述信号采集模块为若干个，所述信号采集模块分别设于所述信号发生模块与配电线路的末端之间。
可选的，所述配电线路的始端与末端分别设有小型阻波器，所述小型阻波器分别设于所述配电线路始端与所述信号发生模块之间，以及所述配电线路末端与所述信号采集模块之间。
可选的，所述配电线路的始端和末端分别置于变电站或者箱体内，所述信号发生模块置于所述变电站或者箱体内。
可选的，所述配电线路与若干杆塔连接，所述信号采集模块设于所述杆塔上。
可选的，所述监控终端服务器设于所述线路始末和末端的变电站或者箱体内。
另一方面，本申请提供一种高压配电线路故障采集方法，包括：
信号发生模块定时向信号采集模块发送高频信号；
信号采集模块根据所述高频信号计算信号发生模块和信号采集模块的接收功率与发送功率；
基站接收所述接收功率与所述发送功率，以及，将所述接收功率与所述发送功率发送给监控终端服务器；
监控终端服务器接收所述接收功率、所述发送功率以及线路保护装置发送的动作信号；
监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率以及所述动作信号，确定故障类型与故障所在区间。
可选的，所述信号发生模块定时向信号采集模块发送高频信号的步骤包括：
信号发生模块获取杆塔数量；
信号发生模块根据杆塔数量，设定向每个杆塔上的信号采集模块发送的高频信号的频率，所述频率根据杆塔距离配电线路始端的距离远近而不同；
信号发生模块获取预设间隔时间；
信号发生模块根据所述预设间隔时间，定时向信号采集模块发送高频信号。
可选的，所述监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率以及所述动作信号，确定故障类型与故障所在区间的步骤包括：
监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率计算所述信号发生模块与所述信号采集模块的功率损耗；
如果所述功率损耗低于监控终端服务器中的预设值，则发出警告并与所述动作信号进行对比；
监控终端服务器根据所述对比结果，确定故障类型与故障所在区间。
由以上技术方案可知，本申请提供一种高压配电线路故障采集装置及方法，信号发生模块定时向信号采集模块发送频率不同的高频信号，信号采集模块对其进行计算得到信号发生模块和信号采集模块的接收功率与发送功率，并将其通过GPRS系统和基站中转发送给监控终端服务器，监控终端服务器再根据接收功率、发送功率计算信号发生模块与信号采集模块的功率损耗，如果该功率损耗低于预设值，则对比该功率损耗与动作信号，根据对比结果，确定故障类型与位置。本申请实施例提供的方法与装置，可以快速精准的寻找到配电线路上的故障，减少电力人员的工作时间，提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施案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一种高压配电线路故障采集装置的结构图；
图2为本申请实施例提供的一种高压配电线路故障采集方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的高压配电线路故障采集方法中步骤101的流程图；
图4为本申请实施例提供的高压配电线路故障采集方法中步骤105的流程图。
图示说明：
其中，1-信号发生模块；2-信号采集模块；3-基站；4-GPRS系统；5-监控终端服务器；6-线路保护装置；7-小型阻波器；11-第一耦合电容；12-第一结合滤波器；13-高频信号发生终端；14-第一数据芯片；21-第二耦合电容；22-第二结合滤波器；23-高频信号采集器；24-第二数据芯片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，本申请实施例提供了一种高压配电线路故障采集装置，包括：信号发生模块1、信号采集模块2、基站3、GPRS系统4、监控终端服务器5和线路保护装置6；所述信号发生模块1设在配电线路的始端，所述信号采集模块2设在所述信号发生模块1与配电线路的末端之间；所述信号发生模块1与所述信号采集模块2分别通过所述GPRS系统4与所述基站3建立无线连接；所述基站3与所述监控终端服务器5之间通过所述GPRS系统4建立无线连接；所述监控终端服务器5与所述线路保护装置6连接。所述信号发生模块1用于定时向信号采集模块2发出高频信号，发送的时间为预设间隔时间，高频信号的频率根据信号采集模块2距离配电线路始端的距离不同而不同，频率的大小可以由线路始端到末端依次减小，也可以由线路始端到末端依次增大，频率的变化呈现一定的规律，以便信号的采集与分析。基站3和GPRS系统4起到中继的作用，存储配电线路上设备采集的信号以及数据，再将信号发送给监控终端服务器5进行计算与判断，完成故障的识别与定位。
所述信号发生模块1包括依次连接的第一耦合电容11、第一结合滤波器12、高频信号发生终端13和第一数据芯片14，所述第一耦合电容11远离所述第一结合滤波器12的一端接入所述配电线路中，所述第一数据芯片14接入所述GPRS系统4中。
进一步的，第一结合滤波器12一端通过电缆连接于第一耦合电容11，另一端连接于杆塔接地，电源侧两端通过高频电缆连接至高频信号发生终端13，第一结合滤波器12线路与高频电缆之间传输载波信号，实现配电线路侧和电源侧阻抗匹配。
所述信号采集模块2包括依次连接的第二耦合电容21、第二结合滤波器22、高频信号采集器23和第二数据芯片24，所述第二耦合电容21远离所述第二结合滤波器22的一端接入所述配电线路中，所述第二数据芯片24接入所述GPRS系统4中。
进一步的，第二结合滤波器22一端通过电缆连接于第二耦合电容21，另一端连接于杆塔接地，电源侧两端通过高频电缆连接至高频信号采集器23，第二结合滤波器22线路与高频电缆之间传输载波信号，实现配电线路侧和电源侧阻抗匹配。
进一步的，配电线路作为载波通道，其高频通道耦合方式为相-地耦合，这种耦合方式是将高频信号发生终端13接在一根相导线和地之间，在每个耦合点只需装一个耦合电容器和一个阻波器，使用设备较少，但其衰减比相相耦合大。在耦合相发生接地故障时，衰减还会增加很多。需要指出，虽然耦合是按一相对地连接的，实际的信号传输却包括其他两相在内，以复杂的方式进行着。由于相地耦合比较经济，在线路故障时不要求载波通道具有很高的可靠性的一般情况下，可以采用这种方式。
可选的，所述信号采集模块2为若干个，所述信号采集模块2分别设于所述信号发生模块1与配电线路的末端之间。信号采集模块2设置若干个，可以将配电线路分为多个区间，计算信号采集模块2的功率损耗，通过对比功率损耗与预设值和动作信号，进而可方便确定线路是否发生故障以及故障的类型和故障发生的区间。
可选的，所述配电线路的始端与末端分别设有小型阻波器7，所述小型阻波器7分别设于所述配电线路始端与所述信号发生模块1之间，以及所述配电线路末端与所述信号采集模块2之间。配电线路始端和末端的小型阻波器7都串接于线路与母线之间，用于阻塞高频信号，减少变电站一次设备对高频信号的分流。
可选的，所述配电线路的始端和末端分别置于变电站或者箱体内，所述信号发生模块1置于所述变电站或者箱体内。
可选的，所述配电线路与若干杆塔连接，所述信号采集模块2设于所述杆塔上。
可选的，所述监控终端服务器5设于所述线路始末和末端的变电站或者箱体内。
参见图2，一种高压配电线路故障采集方法，所述方法包括：
步骤101，信号发生模块定时向信号采集模块发送高频信号；
步骤102，信号采集模块根据所述高频信号计算信号发生模块和信号采集模块的接收功率与发送功率；
步骤103，基站接收所述接收功率与所述发送功率，以及，将所述接收功率与所述发送功率发送给监控终端服务器；
步骤104，监控终端服务器接收所述接收功率、所述发送功率以及线路保护装置发送的动作信号；
步骤105，监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率以及所述动作信号，确定故障类型与故障所在区间。
可选的，参见图3，所述步骤101包括：
步骤201，信号发生模块获取杆塔数量；
步骤202，信号发生模块根据杆塔数量，设定向每个杆塔上的信号采集模块发送的高频信号的频率，所述频率根据杆塔距离配电线路始端的距离远近而不同；
步骤203，信号发生模块获取预设间隔时间；
步骤204，信号发生模块根据所述预设间隔时间，定时向信号采集模块发送高频信号。
可选的，参见图4，步骤105包括：
步骤301，监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率计算所述信号发生模块与所述信号采集模块的功率损耗；
步骤302，如果所述功率损耗低于监控终端服务器中的预设值，则发出警告并与所述动作信号进行对比；
步骤303，监控终端服务器根据所述对比结果，确定故障类型与故障所在区间。
由以上技术方案可知，本申请提供一种高压配电线路故障采集装置及方法，信号发生模块定时向信号采集模块发送频率不同的高频信号，信号采集模块对其进行计算得到信号发生模块和信号采集模块的接收功率与发送功率，并将其通过GPRS系统和基站中转发送给监控终端服务器，监控终端服务器再根据接收功率、发送功率计算信号发生模块与信号采集模块的功率损耗，如果该功率损耗低于预设值，则对比该功率损耗与动作信号，根据对比结果，确定故障类型与位置。本申请实施例提供的方法与装置，可以快速精准的寻找到配电线路上的故障，减少电力人员的工作时间，提高工作效率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种高压配电线路故障采集装置，其特征在于，包括：信号发生模块(1)、信号采集模块(2)、基站(3)、GPRS系统(4)、监控终端服务器(5)和线路保护装置(6)；所述信号发生模块(1)设在配电线路的始端，所述信号采集模块(2)设在所述信号发生模块(1)与配电线路的末端之间；所述信号发生模块(1)与所述信号采集模块(2)分别通过所述GPRS系统(4)与所述基站(3)建立无线连接；所述基站(3)与所述监控终端服务器(5)之间通过所述GPRS系统(4)建立无线连接；所述监控终端服务器(5)与所述线路保护装置(6)连接；
所述信号发生模块(1)包括依次连接的第一耦合电容(11)、第一结合滤波器(12)、高频信号发生终端(13)和第一数据芯片(14)，所述第一耦合电容(11)远离所述第一结合滤波器(12)的一端接入所述配电线路中，所述第一数据芯片(14)接入所述GPRS系统(4)中；
所述信号采集模块(2)包括依次连接的第二耦合电容(21)、第二结合滤波器(22)、高频信号采集器(23)和第二数据芯片(24)，所述第二耦合电容(21)远离所述第二结合滤波器(22)的一端接入所述配电线路中，所述第二数据芯片(24)接入所述GPRS系统(4)中；
其中，所述信号发生模块(1)，用于定时向信号采集模块(2)发送高频信号；
所述信号采集模块(2)，用于根据所述高频信号计算信号发生模块(1)和信号采集模块(2)的接收功率与发送功率；
所述基站(3)，用于接收所述接收功率与所述发送功率，以及，将所述接收功率与所述发送功率发送给监控终端服务器(5)；
所述监控终端服务器(5)，用于接收所述接收功率、所述发送功率以及线路保护装置(6)发送的动作信号；
所述监控终端服务器(5)，还用于根据所述接收功率、所述发送功率以及所述动作信号，确定故障类型与故障所在区间。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块(2)为若干个，所述信号采集模块(2)分别设于所述信号发生模块(1)与配电线路的末端之间。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配电线路的始端与末端分别设有小型阻波器(7)，所述小型阻波器(7)分别设于所述配电线路始端与所述信号发生模块(1)之间，以及所述配电线路末端与所述信号采集模块(2)之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配电线路的始端和末端分别置于变电站或者箱体内，所述信号发生模块(1)置于所述变电站或者箱体内。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述配电线路与若干杆塔连接，所述信号采集模块(2)设于所述杆塔上。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述监控终端服务器(5)设于所述线路始末和末端的变电站或者箱体内。
7.一种高压配电线路故障采集方法，其特征在于，所述方法包括：
信号发生模块定时向信号采集模块发送高频信号；
信号采集模块根据所述高频信号计算信号发生模块和信号采集模块的接收功率与发送功率；
基站接收所述接收功率与所述发送功率，以及，将所述接收功率与所述发送功率发送给监控终端服务器；
监控终端服务器接收所述接收功率、所述发送功率以及线路保护装置发送的动作信号；
监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率以及所述动作信号，确定故障类型与故障所在区间。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述信号发生模块定时向信号采集模块发送高频信号的步骤包括：
信号发生模块获取杆塔数量；
信号发生模块根据杆塔数量，设定向每个杆塔上的信号采集模块发送的高频信号的频率，所述频率根据杆塔距离配电线路始端的距离远近而不同；
信号发生模块获取预设间隔时间；
信号发生模块根据所述预设间隔时间，定时向信号采集模块发送高频信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率以及所述动作信号，确定故障类型与故障所在区间的步骤包括：
监控终端服务器根据所述接收功率、所述发送功率计算所述信号发生模块与所述信号采集模块的功率损耗；
如果所述功率损耗低于监控终端服务器中的预设值，则发出警告并与所述动作信号进行对比；
监控终端服务器根据所述对比结果，确定故障类型与故障所在区间。
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