CN109738756A - 输电线路检测系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路检测系统、方法和装置。其中，该系统包括：试验电源，支架，导线和测量终端，其中，试验电源，用于向导线输出模拟行波；支架支撑导线；测量终端位于导线下方，且靠近支架侧，用于获取监测到的电场状态。本发明解决了现有技术中对输电线路分布式行波监测存在的技术缺陷，尚未得到有效解决方案的技术问题。

Description

输电线路检测系统、方法和装置

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种输电线路检测系统、方法和装置。

背景技术

输电线路分布式行波监测装置由分布安装在输电线路上的数据监测单元以及数据处理单元组成，可进行输电线路故障点定位及故障原因辨识的装置。按照传感器原理及安装方式不同，分为接触式和非接触式两种。

其中,接触式行波监测装置指监测装置直接安装在导线上，通过监测线路故障行波电流和工频电流信号，进行区间判定和故障精确定位。

非接触式行波监测装置指安装在杆塔上，通过电磁场传感器监测线路故障时导线上传播的行波电流在传感器处产生的电磁场突变信号，经过分离电场(电压)和磁场(电流)信号，通过磁场方向确定故障区间，通过电场突变信号进行故障精确定位。

针对接触式行波监测装置，通常最为关心监测终端高频电流传感器性能。一般要求检验传感器在分别通过5A、1kA、5kA的8/20μs的高频电流情况下，检测到的波形应不失真。通常通过浪涌发生器(一般输出可输出5A-5000A，8/20μs高频电流)、示波器可对该类型装置进行检验。

针对非接触式行波监测装置，由于装置应用经验较少，对于其关键参数与检测方法尚未有有效的检测方法。

针对上述现有技术中对输电线路分布式行波监测存在的技术缺陷，尚未得到有效解决方案的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种输电线路检测系统、方法和装置，以至少解决现有技术中对输电线路分布式行波监测存在的技术缺陷，尚未得到有效解决方案的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种输电线路检测系统，包括：试验电源，支架，导线和测量终端，其中，试验电源，用于向导线输出模拟行波；支架支撑导线；测量终端位于导线下方，且靠近支架侧，用于获取监测到的电场状态。

可选的，试验电源包括：浪涌发生器和冲击电压发生器，其中，浪涌发生器和冲击电压发生器，用于向导线分别施加批次电压，其中，批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压。

进一步地，可选的，浪涌发生器输出电压范围为200V至2000V。

可选的，输电线路检测系统还包括：电容式分压器和示波器，其中，电容式分压器的一端与冲击电压发生器连接，用于调节冲击电压发生器的输出电压；示波器与电容式分压器的另一端连接，用于显示输出电压的输出波形。

可选的，冲击电压发生器的一端与导线连接，冲击电压发生器的另一端与电容式分压器连接，用于与浪涌发生器共同向导线供电。

可选的，支架包括绝缘支架和金属支架，其中，绝缘支架，用于承载导线；金属支架与绝缘支架连接，用于承载绝缘支架，且金属支架接地。

可选的，测量终端包括：非接触式测量终端。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种输电线路检测方法，包括：通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，模拟行波包括：向导线施加批次电压形成的波形；批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压；获取输入导线前的模拟行波；通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态。

可选的，通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态包括：通过调节测量终端的位置；比较测量终端位于各个位置时输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波，得到测量终端位于不同位置的电场状态；其中，调节测量终端的位置包括：距离支架的远近和/或距离地面的高低。

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种输电线路检测装置，包括：第一获取模块，用于通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，模拟行波包括：向导线施加批次电压形成的波形；批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压；第二获取模块，用于获取输入导线前的模拟行波；检测模块，用于通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态。

在本发明实施例中，采用对输电线路用非接触式行波定位装置的方式，通过试验电源，支架，导线和测量终端，其中，试验电源，用于向导线输出模拟行波；支架支撑导线；测量终端位于导线下方，且靠近支架侧，用于获取监测到的电场状态，达到了提出检验非接触式行波定位装置的关键指标和并设计了检验平台的目的，从而实现了可操作性强，并根据搭建检测平台对实际样品装置进行了性能检验，可有效验证装置关键性能，对该类型产品研发、入网检验等具有指导意义的技术效果，进而解决了现有技术中对输电线路分布式行波监测存在的技术缺陷，尚未得到有效解决方案的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的输电线路检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的输电线路检测系统的模拟结构示意图；

图3是根据本发明实施例的输电线路检测方法的示意图；

图4是根据本发明实施例的输电线路检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种输电线路检测系统，图1是根据本发明实施例的输电线路检测系统的结构示意图，包括：试验电源12，支架14，导线16和测量终端18，其中，试验电源12，用于向导线16输出模拟行波；支架14支撑导线16；测量终端18位于导线16下方，且靠近支架14侧，用于获取监测到的电场状态。

具体的，本申请实施例提供的输电线路检测系统采用非接触式行波装置能够在同等行波电流情况下，监测出电磁场变化情况，能够解析出由此产生的电场突变信号且不失真。

其中，如图1所示，在本申请实施例提供的输电线路检测系统中试验电源12采用浪涌发生器和冲击电压发生器，输出峰值电压200V～150kV，波形可调节；

导线16通过支架14架设并与支架14的绝缘保证导线16施加最大冲击电压不闪络，支架14接地，导线16对地距离2～3m，导线直径约2～4mm，长约10m。

测量终端18位于导线16下方，靠近支架14侧，对地0.3～0.5m。

综上，通过试验电源向导线分别施加200V、35kV、150kV各三次，波形分别为1.2/50μs、250/2500μs，通过监测终端测量电场情况，其电场波形应不失真。通过试验电源向导线施加冲击电压，由小至大，分别记录监测终端所能监测且信号不失真的最小值和最大值。

本申请实施例提供的输电线路检测系统针对输电线路用非接触式行波定位装置(即，本申请实施例中的测量装置)(通过检测故障产生的高频电场信号进行时差定位)，提出了检验该类型装置的关键指标和并设计了检验平台，且可操作性强，并根据该方案搭建检测平台对实际样品装置进行了性能检验。

其中，考虑行波在线路传输中的波阻抗(300～400Ω)，取行波电流分别为5A、1kA、5kA时导线波阻抗400Ω、350Ω、300Ω，对应导线上产生峰值电压分别为2000V、350kV、1500kV。考虑非接触式装置可以安装在杆塔距地面3～5米的位置上，导线高度可设置为20～30m。

在本发明实施例中，采用对输电线路用非接触式行波定位装置的方式，通过试验电源，支架，导线和测量终端，其中，试验电源，用于向导线输出模拟行波；支架支撑导线；测量终端位于导线下方，且靠近支架侧，用于获取监测到的电场状态，达到了提出检验非接触式行波定位装置的关键指标和并设计了检验平台的目的，从而实现了可操作性强，并根据搭建检测平台对实际样品装置进行了性能检验，可有效验证装置关键性能，对该类型产品研发、入网检验等具有指导意义的技术效果，进而解决了现有技术中对输电线路分布式行波监测存在的技术缺陷，尚未得到有效解决方案的技术问题。

可选的，试验电源12包括：浪涌发生器和冲击电压发生器，其中，浪涌发生器和冲击电压发生器，用于向导线分别施加批次电压，其中，批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压。

进一步地，可选的，浪涌发生器输出电压范围为200V至2000V。

可选的，本申请实施例提供的输电线路检测系统还包括：电容式分压器和示波器，其中，电容式分压器的一端与冲击电压发生器连接，用于调节冲击电压发生器的输出电压；示波器与电容式分压器的另一端连接，用于显示输出电压的输出波形。

可选的，冲击电压发生器的一端与导线连接，冲击电压发生器的另一端与电容式分压器连接，用于与浪涌发生器共同向导线供电。

可选的，支架14包括绝缘支架和金属支架，其中，绝缘支架，用于承载导线；金属支架与绝缘支架连接，用于承载绝缘支架，且金属支架接地。

可选的，测量终端16包括：非接触式测量终端。

综上，图2是根据本发明实施例的输电线路检测系统的模拟结构示意图，如图2所示，采用缩小比例模型搭建试验平台，模拟现场实际杆塔、导线、档距实际情况。其中试验电源采用浪涌发生器及冲击电压发生器(需电容式分压器配合)，输出峰值电压200V～150kV，波形可调节，并通过示波器对输出波形进行捕捉验证，并与被试品(监测终端)监测波形进行比对；导线通过支架架设并与支架绝缘，对地距离2～3m，导线直径约2～4mm，长约10m。测量终端位于导线下方，靠近支架侧，对地0.3～0.5m。

对于试验电源，本申请实施例提供的输电线路检测系统提出分别采用浪涌发生器和冲击电压发生器，通过浪涌发生器输出低压脉冲信号(200V～2000V)，通过冲击电压发生器输出高压脉冲信号(2000V～35kV)。

浪涌发生器在负载模式下可输出5～5000A，8/20μs电流信号，在空载模式下可输出200～2000V，1.2/50μs电压信号。

本申请实施例提供的输电线路检测系统包含：(1)模拟平台：由模拟杆塔、模拟导线、绝缘支架等组成，按照等比例缩小原则确定模拟平台相关尺寸，绝缘支架应满足高频电压作用于模拟导线上时不发生绝缘击穿；(2)实验电源：分别通过浪涌发生器(空载模式)、冲击电压发生器输出；(3)测量回路：示波器，电容式分压器(配合冲击电压发生器使用)；(4)被试品：即需要进行模拟试验验证装置性能的非接触式监测终端；(5)其他：必要的测量用导线、接地线等；

模拟试验时，要求被试品应放置在远离电源的模拟杆塔内侧，以尽可能减小电源产生空间电磁场对其测试结果的影响。

其中，通过试验电源向导线分别施加200V、35kV、150kV，波形分别为1.2/50μs、250/2500μs(分别模拟雷击故障行波和非雷击故障行波)，通过监测终端测量电场情况，其电场波形应不失真。同时通过改变输出电压，记录监测终端所能监测且信号不失真的最小值和最大值。

另外通过调整测量终端位置(距离杆塔位置远近，距地高度等)，验证终端在不同位置对不同行波信号的接收情况，可进一步确定终端性能，监测有效性等。

试验采用400kV冲击电压发生器和浪涌发生器产生的1.2/50μs标准雷电压波形来模拟行波，研究样品在峰值为±200V、±50kV和±150kV下的检测效果。试验数据见表1。

表1

其中，表1为输电线路行波模拟试验数据表。

本申请实施例提供的输电线路检测系统对输电线路用非接触式行波定位装置(通过检测故障产生的高频电场信号进行时差定位)，提出了检验该类型装置的关键指标和并设计了检验平台，且可操作性强，并根据该方案搭建检测平台对实际样品装置进行了性能检验，可有效验证装置关键性能，对该类型产品研发、入网检验等具有指导意义。

实施例二

根据本发明实施例，提供了一种输电线路检测方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3是根据本发明实施例的输电线路检测方法的示意图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S302，通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，模拟行波包括：向导线施加批次电压形成的波形；批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压；

步骤S304，获取输入导线前的模拟行波；

步骤S306，通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态。

具体的，结合步骤S302至步骤S306，本申请实施例提供的输电线路检测方法可以适用于实施例一中图1和图2所示的输电线路检测系统中，通过比较输入导线前的波形和测量装置获取到导线传输后的波形，得到当前电场状态，其中，在测量过程中还可以通过改变测量装置的位置获取不同的电场状态。

在本发明实施例中，采用对输电线路用非接触式行波定位装置的方式，通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，模拟行波包括：向导线施加批次电压形成的波形；批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压；获取输入导线前的模拟行波；通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态，达到了提出检验非接触式行波定位装置的关键指标和并设计了检验平台的目的，从而实现了可操作性强，并根据搭建检测平台对实际样品装置进行了性能检验，可有效验证装置关键性能，对该类型产品研发、入网检验等具有指导意义的技术效果，进而解决了现有技术中对输电线路分布式行波监测存在的技术缺陷，尚未得到有效解决方案的技术问题。

可选的，通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态包括：通过调节测量终端的位置；比较测量终端位于各个位置时输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波，得到测量终端位于不同位置的电场状态；其中，调节测量终端的位置包括：距离支架的远近和/或距离地面的高低。

实施例三

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种输电线路检测装置，图4是根据本发明实施例的输电线路检测装置的结构示意图，如图4所示，包括：

第一获取模块42，用于通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，模拟行波包括：向导线施加批次电压形成的波形；批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第二预设电压小于第三预设电压；第二获取模块44，用于获取输入导线前的模拟行波；检测模块46，用于通过测量终端将输入导线前的模拟行波与通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种输电线路检测系统，其特征在于，包括：

试验电源，支架，导线和测量终端，其中，所述试验电源，用于向所述导线输出模拟行波；

所述支架支撑所述导线；

所述测量终端位于所述导线下方，且靠近所述支架侧，用于获取监测到的电场状态。

2.根据权利要求1所述的输电线路检测系统，其特征在于，所述试验电源包括：浪涌发生器和冲击电压发生器，其中，所述浪涌发生器和所述冲击电压发生器，用于向所述导线分别施加批次电压，其中，所述批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，所述第一预设电压小于所述第二预设电压，所述第二预设电压小于第三预设电压。

3.根据权利要求2所述的输电线路检测系统，其特征在于，所述浪涌发生器输出电压范围为200V至2000V。

4.根据权利要求2所述的输电线路检测系统，其特征在于，所述输电线路检测系统还包括：电容式分压器和示波器，其中，

所述电容式分压器的一端与所述冲击电压发生器连接，用于调节所述冲击电压发生器的输出电压；

所述示波器与所述电容式分压器的另一端连接，用于显示所述输出电压的输出波形。

5.根据权利要求2或4所述的输电线路检测系统，其特征在于，所述冲击电压发生器的一端与所述导线连接，所述冲击电压发生器的另一端与电容式分压器连接，用于与所述浪涌发生器共同向所述导线供电。

6.根据权利要求1所述的输电线路检测系统，其特征在于，所述支架包括绝缘支架和金属支架，其中，所述绝缘支架，用于承载所述导线；所述金属支架与所述绝缘支架连接，用于承载所述绝缘支架，且所述金属支架接地。

7.根据权利要求1所述的输电线路检测系统，其特征在于，所述测量终端包括：非接触式测量终端。

8.一种输电线路检测方法，其特征在于，包括：

通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，所述模拟行波包括：向所述导线施加批次电压形成的波形；所述批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，所述第一预设电压小于所述第二预设电压，所述第二预设电压小于第三预设电压；

获取输入所述导线前的模拟行波；

通过测量终端将输入所述导线前的模拟行波与所述通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态。

9.根据权利要求8所述的输电线路检测方法，其特征在于，所述通过测量终端将输入所述导线前的模拟行波与所述通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态包括：

通过调节所述测量终端的位置；

比较所述测量终端位于各个位置时输入所述导线前的模拟行波与所述通过导线获取的模拟行波，得到所述测量终端位于不同位置的电场状态；

其中，调节所述测量终端的位置包括：距离支架的远近和/或距离地面的高低。

10.一种输电线路检测装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于通过导线获取试验电压输出的模拟行波，其中，所述模拟行波包括：向所述导线施加批次电压形成的波形；所述批次电压包括：第一预设电压、第二预设电压和第三预设电压，所述第一预设电压小于所述第二预设电压，所述第二预设电压小于第三预设电压；

第二获取模块，用于获取输入所述导线前的模拟行波；

检测模块，用于通过测量终端将输入所述导线前的模拟行波与所述通过导线获取的模拟行波进行比较，得到电场状态。