CN109683060A - 一种配电网线路状态监测方法及系统 - Google Patents

一种配电网线路状态监测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网线路状态监测方法,所述监测方法包括,对配电网内各采集模块统一授时设置;采集模块同步采集数据;数据处理模块接收采集模块采集到的数据,并对数据进行对比分析,得到分析结果。本发明通过分布式采集单元同步采集数据,利用同一数据处理模块统一对比分析,能够精准及时的得到故障位置信息和故障类型,降低了检修难度,提高了配电网管理工作效率。

Description

一种配电网线路状态监测方法及系统
技术领域
本发明属于电网监测领域,特别涉及一种配电网线路状态监测方法及系统。
背景技术
目前配电网线路的在线监测手段匮乏,信息获取有限,给故障查找及原因分析带来困难。同输电线路具有完善的故障录波及精确的故障定位不同,配电网线路目前缺乏有效的监测手段及装置,所能获取的信息非常有限,目前只能通过保护装置内部录波获得少量的稳态电流/电压信息,要想准确的分析故障发生的原因、确定故障发生的位置,亟需采取更多更有效的配电网线路状态监测装置,利用更多的配电线路状态信息。
配电网线路出现故障,无法及时准确的掌握故障位置和故障类型,会导致维修不及时,会影响配电网覆盖处的用户正常用电,严重的甚至会造成重大经济损失。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种配电网线路状态监测方法,所述监测方法包括,
对配电网内各采集模块统一授时设置;
采集模块同步采集数据;
数据处理模块接收采集模块采集到的数据,并对数据进行对比分析,得到分析结果。
进一步地,将GPS授时时钟通过光纤分别和配电网内的各采集单元连接,所述GPS授时时钟为各采集单元提供统一的授时服务。
进一步地,所述配电网内各采集单元根据同一采集频率,同步采集数据,并将数据发送至数据处理模块。
进一步地,所述分析结果包括采集模块的位置信息和该位置配电网线路的状态信息。
进一步地,所述监测方法还包括,数据处理模块显示分析结果,当分析结果显示配电网线路为故障状态时,发出警报通知检修。
本发明还提供了一种配电网线路状态监测系统,所述监测系统包括,
授时模块,用于为配电网内采集模块提供授时服务;
采集模块,用于采集配电网线路上各采集点的即时数据;
数据处理模块,用于接收采集模块采集到的即时数据,并对数据进行对比分析,得到分析结果。
进一步地,所述授时模块还用于为配电网中的配电网设备提供授时服务。
进一步地,所述采集模块包括若干组采集单元;所述采集点包括配电网线路段和线路保护开关设备。
进一步地,当监测结果为故障状态时,数据处理模块控制报警装置运行,报警并显示故障点位置和故障类型。
本发明通过分布式采集单元同步采集数据,利用同一数据处理模块统一对比分析,能够精准及时的得到故障位置信息和故障类型,降低了检修难度,提高了配电网管理工作效率。
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。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的监测方法的流程示意图;
图2示出了根据本发明实施例的监测系统的结构示意图;
图3示出了根据本发明实施例的分布式录波系统的系统结构示意图的。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
基于新一代配电自动化主站建设,配电线路上安装三遥或二遥终端(如暂态录波型故障指示器等设备)准确的采集实时电流/电压数据,实现对中压配网线路的全景在线监测,对采集的数据进行智能全网分析,检测和指示各类短路、接地故障,实现线路故障点的精确定位。
本发明实施例以分布式故障录波器为例进行示例性说明,但不限于分布式故障录波器。
为实现对配电网电线路的全景在线监测,提出了分布式故障录波器,分布式故障录波器由分布式录波终端和录波管理主机构成,录波终端直接安装在开关柜中,录波管理主机通过光纤对录波终端数据进行调取、分析。该系统可实现对故障数据的实时调取、程序升级和参数设置,并提取录波数据暂态量,进行谐波分析等。当配电网中某一段或某一线路保护设备出现故障时,录波管理主机结合所有录波终端反馈的数据,分析后快速定位故障位置和故障类型。
本发明提供了一种配电网线路状态监测方法,如图1所示,监测方法的具体的步骤如下:
步骤一:对配电网内所有采集模块统一授时设置。确保配电网内所有采集模块反馈的数据均在同一时间断面,便于数据处理模块对比分析,提高了处理结果的准确性、及时性。
示例性的,甲地配电网内所有录波终端使用统一时钟装置发布的IRIG-B对时码。将GPS授时时钟可使用标准19英寸机架式安装于监控室内上,GPS天线可安装在监控室的楼顶上,GPS授时时钟和GPS天线之间通过线缆连接,每组录波终端和GPS授时时钟之间通过光纤连接。GPS授时时钟以每秒一次的频率发送包括日、时、分、秒等在内的时间信息给各录波终端。而目前通过配电网中采用录波器,均独立运行,各录波器只能采集各自线路段的电流/电压数据,并且由于各录波器独立运行,其采集的数据时间不一致,数据交互不完全,无法形成有效的对比监测。而通过GPS授时时钟统一授时后,保证监测期间不同录波终端之间的数据均为同一时间断面,便于故障后数据分析。
步骤二:采集模块同步采集数据。采集模块包括若干组采集单元,在监测系统对配电网实时监测的过程中,确保各采集单元和数据处理模块连接正常,保证监测系统正常运行的情况,从而确保配电网出现故障时,监测系统能够准确及时地反馈故障位置和故障类型。
示例性的,录波终端安装在开关柜中,可设置在开关柜的侧面,录波终端的外部接口上设置有若干组端子,其中上部两个端子可外接八路模拟量输入,可配置为采集电压或电流信号。一侧端子为开关量输入,可外接最多八路开关量输入。中间的TX/RX端子为光纤网络,用于接入光纤以太网交换机。另一端子为四路开关量输出端子。还有一端子为光纤B码和电B码接口。一端子为电源端子,并且一侧设置有电源按钮。还有一端子为接地端子。录波终端通过光纤、光纤以太网交换机与监控室内的管理主机实现信号连接。各录波终端对对应的开关柜内的线路保护设备进行实时监测。
当某一录波终端出现故障时,管理主机无法接受到其采集的数据,会及时发出警报,通知检修。
步骤三:数据处理模块接收采集模块采集到的数据,并对数据进行对比分析,得到分析结果。数据处理模块接收到各采集单元发送的数据后,对同一时间断面上的数据进行对比分析,并结合前一时间断面的数据,找出异常数据,对异常数据进行分析,得到故障位置和故障类型。
示例性的,录波终端将采集到的数据通过光纤交换机发送至位于监控室的管理主机内。管理主机对数据进行分析处理,当配电网中有故障发生,可通过录波数据检验相关设备的采样准确性和动作可靠性。
表1
28.8:14:39 28.8:14:40 28.8:14:41
第一录波终端 220V -10V 220V
第二录波终端 220V -10V 0V
第三录波终端 220V -10V 220V
如表1所示,以监测系统包括三组录波终端为例进行示例性说明,第一录波终端、第二录波终端、第三录波终端分别安装在配电网的甲段、乙段、丙段。监测系统运行时,第一录波终端、第二录波终端、第三录波终端同步实时向位于监控室的管理主机发送监测数据。在28号8时14分39秒时,第一录波终端、第二录波终端、第三录波终端分别向管理主机发送的数据为220V、220V、220V,管理主机对比分析后,得出配电网运行正常,无故障发生;在28号8时14分40秒时,第一录波终端、第二录波终端、第三录波终端分别向管理主机发送的数据为-10V、-10V、-10V,管理主机对比分析后,得出配电网运行正常,无故障发生;在28号8时14分41秒时,第一录波终端、第二录波终端、第三录波终端分别向管理主机发送的数据为220V、0V、220V,管理主机对比分析后,得出配电网上第二录波终端位置发生故障,故障类型为短路,其它路段正常。确定故障位置和故障类型后,监测系统发出警报,通知检修。
本发明还提供一种配电网线路状态监测系统,监测系统包括授时模块、采集模块和数据处理模块。
授时模块,用于为配电网内采集模块提供授时服务。例如,采用同一台授时时钟为监测系统中各采集模块/单元提供授时服务。授时时钟不限于只向采集模块/单元提供授时服务,也可以为监测系统中,其它处理模块/单元提供授时服务。使得监测系统中各模块、设备时间保持一致,提高了信息传输的同步性和准确性。
采集模块,用于采集配电网线路上各点的即时数据。采集模块包括若干组采集单元。例如,采集模块包括若干组录波终端,若干组录波终端分布在配电网线路的各点上,用于采集配电网线路各点上的即时电压或电流数据。但是采集模块不限于录波终端,也可以是适用于配电网线路检测的其它设备。
数据处理模块,用于接收采集模块采集到的即时数据,并对数据进行对比分析,得到监测结果。例如,数据处理模块为管理主机,管理主机和配电网上所有录波终端建立连接,录波终端采集到数据后,将数据发送至管理主机,管理主机对同一时间断面上的所有数据进行对比分析,并结合前一时间断面上的所有数据,得到配电网各录波终端采集位置的线路工作状态。当监测结果显示故障时,监测系统及时发出警报,通知检修。
本发明的监测系统的具体运行过程时,授时模块向各采集模块提供统一的授时服务,确保采集模块采集、发送的数据保持同步,采集模块将采集到的数据同步发送至数据处理模块,数据处理模块对同一时间断面的所有采集数据进行对比分析,若某一采集数据相对于其他数据为异常状态,则表示该数据对应的采集模块所在位置的配电网线路或线路保护开关设备出现故障。监测系统发出警报,通知检修。
本发明的监测系统的数据处理模块还可和配电网中其它数据检测系统实现交互,扩大数据对比分析的范围,提高监测精确度。并且信息交互提高了配电网的管理工作效率。
本发明的监测系统通过将采集单元分布在配电网的各段线路和各线路保护开关设备位置,通过同一数据处理模块接受处理采集数据,可对配电网各段线路和线路保护设备进行实时监测,如有故障发生,可通过数据检验相关设备的采样准确性和动作可靠性。
本监测系统布局简单,便于维护操作,如需扩大数据采集规模,将新增的采集单元接入系统并更新数据处理模块配置文件即可。例如,需要在配电网中增加录波终端的采集点,可将新增的录波终端直接安装在新增的采集点位置,并使新增的录波终端分别和监测系统的授时时钟、管理主机建立连接,更新管理主机配置文件,即完成新增录波终端的接入操作,扩大对配电网数据采集规模。并且各采集单元之间互不干扰,当其中一个或多个采集单元出现故障时,不会对其它采集单元造成影响,降低了监测系统的维护难度。
示例性的,如图3所示,监测系统的采集模块设置有四组但不限于四组的采集单元,此处采集单元采用录波终端,四组录波终端分布安装在配电网中的四个开关柜中,用于采集开关柜中线路的电流/电压数据。在监控室内设置有GPS授时装置,此处GPS授时装置采用GPS授时时钟,GPS授时时钟使用标准19英寸机架式安装,并且GPS授时时钟外接GPS天线,输出多路光纤IRIG-B对时信号,GPS天线安装在监控室楼顶。GPS授时时钟与每个录波终端通过三根光纤连接,其中两根光纤用于网络通讯,另一根光纤用于B码对时。GPS授时时钟和各录波终端建立连接后,为各录波终端提供授时服务。数据处理模块设置在监控室内,此处数据处理模块包括光纤交换机和管理主机。每组录波终端均通过通讯光纤对和光纤交换机建立通讯连接,录波终端采集到数据后均发送至光纤交换机。此处光纤交换机可采用标准1U结构,可使用M6螺柱安装于标准19英寸屏柜。光纤交换机和管理主机建立连接,此处管理主机可使用标准4U服务器,自带液晶显示和抽屉式键盘鼠标。光纤交换机接收录波终端发送的采集数据,并对数据进行转换,将转换后的数据传递至管理主机,管理主机对同一时间断面的所有数据进行对比,实现了对配电网线路的全景在线监测。当在同一时间断面上,其中某一录波终端采集的数据和其它录波终端采集的数据有差距,且该录波终端此时的数据和前一时间断面的数据存在规律上的差距时,则判断该录波终端所在开关柜中线路保护设备出现故障。
数据处理模块还对已经出现过故障的位置信息和故障类型进行记录,当出现过故障的线路或设备出现超负荷工作后,即使未监测到故障信息,数据处理模块同样发出警报,提醒检修人员对该位置进行检查。并且数据处理模块还会记录不同类型的故障发生前后的采集数据的变化规律,当后期监测过程中,出现类型变化规律的数据时,数据处理模块同样发出警报,提醒检修人员对该位置进行检修。检修预防故障发生,降低了故障发生的概率,减少了经济损失。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所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;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种配电网线路状态监测方法,其特征在于,所述监测方法包括,
对配电网内各采集模块统一授时设置;
采集模块同步采集数据;
数据处理模块接收采集模块采集到的数据,并对数据进行对比分析,得到分析结果。
2.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,将GPS授时时钟通过光纤分别和配电网内的各采集单元连接,所述GPS授时时钟为各采集单元提供统一的授时服务。
3.根据权利要求2所述的监测方法,其特征在于,所述配电网内各采集单元根据同一采集频率,同步采集数据,并将数据发送至数据处理模块。
4.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,所述分析结果包括采集模块的位置信息和该位置配电网线路的状态信息。
5.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,所述监测方法还包括,数据处理模块显示分析结果,当分析结果显示配电网线路为故障状态时,发出警报通知检修。
6.一种配电网线路状态监测系统,其特征在于,所述监测系统包括,
授时模块,用于为配电网内采集模块提供授时服务;
采集模块,用于采集配电网线路上各采集点的即时数据;
数据处理模块,用于接收采集模块采集到的即时数据,并对数据进行对比分析,得到分析结果。
7.根据权利要求6所述的监测系统,其特征在于,所述授时模块还用于为配电网中的配电网设备提供授时服务。
8.根据权利要求6所述的监测系统,其特征在于,所述采集模块包括若干组采集单元;所述采集点包括配电网线路段和线路保护开关设备。
9.根据权利要求6所述的监测系统,其特征在于,当监测结果为故障状态时,数据处理模块控制报警装置运行,报警并显示故障点位置和故障类型。
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