CN109980784B - 一种配电线路电流采集方法及故障定位方法 - Google Patents

一种配电线路电流采集方法及故障定位方法 Download PDF

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Abstract

一种配电线路电流采集系统、采集方法及故障定位方法，本发明涉及电力监测领域，尤其涉及配电线路电流采集系统、采集方法及故障定位方法。提供了一种能实现配电网分布式监测，配电线路稳态电流的采集和故障暂态电流的监测的配电线路电流采集系统、采集方法及故障定位方法。所述线上采集终端包括第一采集终端、第二采集终端和第三采集终端，分别安装于A、B、C三相线路上，用于采集配电线路的稳态电流数值和暂态电流的电流波形，并将采集数据通过无线通信方式发送至集中器；所述集中器用于收集数据，所述集中器与主站服务器通过无线通信方式进行通信；本发明对于配电线路的运行状态监测、负荷监测、故障定位具有重要意义。

Description

一种配电线路电流采集方法及故障定位方法
技术领域
本发明涉及电力监测领域，尤其涉及配电线路电流采集系统、采集方法及故障定位方法。
背景技术
随着社会经济的发展，电力能源在人们生活和工作中扮演着越来越重要的角色。而配电网作为电力系统的末端，直接关系到用户的用电安全和可靠性，随着电力负荷日益增加，中低压配电网供电可靠性低、监测水平不足的问题日渐突出。
相对于输电网，配电网的自动化水平较低。长期以来，我国配电网的规划和设计，更多是依靠规划人员的个人经验和据不计算进行，而随着国民经济的稳定发展，配电网负荷增加迅速，大大超过了预测水平，国民的用电需求增速远大于配网建成的速度，导致在有线的条件下难以解决负荷增长、线路过载、故障频发等不断出现的问题。10kV配电网络线路结构复杂，分支较多，目前对于配电网电流的监测大多停留在变压器出线侧的CT，而对于配电线路分支的监测较少，导致无法监测配电线路局部负荷异常、分支线路故障电流等情况。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种能实现配电网分布式监测，配电线路稳态电流的采集和故障暂态电流的监测的配电线路电流采集系统、采集方法及故障定位方法。
本发明的技术方案为：包括线上采集终端、集中器和主站服务器，
所述线上采集终端包括第一采集终端、第二采集终端和第三采集终端，分别安装于A、B、C三相线路上，用于采集配电线路的稳态电流数值和暂态电流的电流波形，并将采集数据通过无线通信方式发送至集中器；
所述集中器用于收集数据，所述集中器与主站服务器通过无线通信方式进行通信；
所述主站服务器用于数据的存储和展示。
所述线上采集终端包括电流传感模块、电源模块、通信模块和控制模块；
所述电流传感模块用于采集配电线路的稳态电流和暂态电流、包括电流测量芯片和ADC模块，
所述ADC模块连接在电流测量芯片和控制模块之间，用于将电流测量芯片测得的模拟量转换为数字量，并输入控制模块以供处理；
所述电源模块包括取电模块和整流模块，取电模块采用电流互感器进行线路取电，然后通过整流模块将取得的交流电转换为直流电，用于提供电能；
所述通信模块用于将控制模块处理后的数据上传至集中器；
所述控制模块用于处理ADC模块的输入数据，对数据进行加密安全处理；控制管理电源模块，供给电能；控制管理通信模块，将处理后的数据通过无线方式发送至集中器。
所述通信模块采用RF或者蓝牙进行无线通信。
所述控制模块采用MSP430单片机。
一种配电线路采集方法，包括以下步骤：
通过线上采集终端的电流测量芯片采集配电线路的稳态电流和暂态电流，通过电源模块获得工作电能，采集数据通过控制模块处理后，通过通信模块将数据传输给集中器，集中器通过4G通信网络将数据上传至主站服务器，对数据进行存储和展示。
采集配电网输电线路上的电流信号包括A相、B相、C相输电线路上节点的稳态电流数值和暂态电流波形；
稳态电流实时采集和处理，通过控制模块可设置上传频率，暂态电流的采集通过设置阈值，超过预设阈值时对控制模块对数据进行录波，并对暂态电流进行处理后传输至集中器。
一种配电线路故障定位方法，包括以下步骤：
在线路两端A、B分别安装线上采集终端，当线路区段中任意点C发生故障时，A、B采集终端记录采集到暂态电流时的绝对时刻t A和t B，则故障点C到监测终端A的距离为L AC=[(t A-t B)*v+L]/2，其中，v是故障所在区间的行波波速，L为线路长度。
若线路在B点形成两条分支，分别为BC、BD，在A、B、C、D点分别安装线上采集终端，当AB、BC、BD三区段中任一点发生故障时，距离故障最近的一个区段两端的采集终端可以采集到暂态电流时的绝对时刻，完成故障点位距离测定。
本发明包括线上采集终端、集中器和主站服务器，通过线上采集终端的电流测量芯片采集配电线路的稳态电流和暂态电流，通过电源模块获得工作电能，采集数据通过控制模块处理后，通过通信模块将数据传输给集中器，集中器通过4G通信网络将数据上传至主站服务器，可有效监测配电线路的运行状态，从而实现配电线路运行状态和故障状态的监测，有助于实现配电线路的管理及故障定位。
本发明对于配电线路的运行状态监测、负荷监测、故障定位具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的工作原理图，
图2是本发明中线上采集终端的原理框图，
图3是本发明中采集方法的工作流程图。
具体实施方式
本发明如图1-3所示，包括线上采集终端、集中器和主站服务器，
所述线上采集终端包括第一采集终端、第二采集终端和第三采集终端，分别安装于A、B、C三相线路上，用于采集配电线路的稳态电流数值和暂态电流的电流波形，并将采集数据通过无线通信方式发送至集中器；
所述集中器用于收集数据，所述集中器与主站服务器通过无线通信方式进行通信；
所述主站服务器用于数据的存储和展示。
所述线上采集终端包括电流传感模块、电源模块、通信模块和控制模块；
所述电流传感模块用于采集配电线路的稳态电流和暂态电流、包括电流测量芯片和ADC模块（即AD转换单元），电流采集采用低功耗电流测量芯片，实时采集配电线路稳态电流，通过控制模块设置暂态电流触发阈值，超过预设的阈值时，对暂态电流进行录波并传输；
所述ADC模块连接在电流测量芯片和控制模块之间，用于将电流测量芯片测得的模拟量转换为数字量，并输入控制模块以供处理；
所述电源模块包括取电模块（如CT取能模块）和整流模块，取电模块采用电流互感器进行线路取电，然后通过整流模块将取得的交流电转换为直流电，用于提供电能；
所述通信模块用于将控制模块处理后的数据上传至集中器；
所述控制模块用于处理ADC模块的输入数据，对数据进行加密安全处理；控制管理电源模块，供给电能；控制管理通信模块，将处理后的数据通过无线方式发送至集中器。
所述通信模块采用RF或者蓝牙进行无线通信。
所述控制模块采用MSP430单片机。
一种配电线路采集方法，包括以下步骤：
通过线上采集终端的电流测量芯片采集配电线路的稳态电流和暂态电流，通过电源模块获得工作电能，采集数据通过控制模块处理后，通过通信模块将数据传输给集中器，集中器通过4G通信网络将数据上传至主站服务器，对数据进行存储和展示。
采集配电网输电线路上的电流信号包括A相、B相、C相输电线路上节点的稳态电流数值和暂态电流波形；
稳态电流实时采集和处理，通过控制模块可设置上传频率，暂态电流的采集通过设置阈值，超过预设阈值时对控制模块对数据进行录波，并对暂态电流进行处理后传输至集中器。
一种配电线路故障定位方法，包括以下步骤：
在线路两端A、B分别安装线上采集终端，当线路区段中任意点C发生故障时，A、B采集终端记录采集到暂态电流时的绝对时刻t A和t B，则故障点C到监测终端A的距离为L AC=[(t A-t B)*v+L]/2，其中，v是故障所在区间的行波波速，约等于0.98倍的光速，L为线路长度。
若线路在B点形成两条分支，分别为BC、BD，在A、B、C、D点分别安装线上采集终端，当AB、BC、BD三区段中任一点发生故障时，距离故障最近的一个区段两端的采集终端可以采集到暂态电流时的绝对时刻，完成故障点位距离测定。
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种配电线路电流采集方法，利用配电线路电流采集系统，配电线路电流采集系统包括线上采集终端、集中器和主站服务器，
所述线上采集终端包括第一采集终端、第二采集终端和第三采集终端，分别安装于A、B、C三相线路上，用于采集配电线路的稳态电流数值和暂态电流的电流波形，并将采集数据通过无线通信方式发送至集中器；
所述集中器用于收集数据，所述集中器与主站服务器通过无线通信方式进行通信；
所述主站服务器用于数据的存储和展示；
所述线上采集终端包括电流传感模块、电源模块、通信模块和控制模块；
所述电流传感模块用于采集配电线路的稳态电流和暂态电流、包括电流测量芯片和ADC模块，电流采集采用低功耗电流测量芯片，实时采集配电线路稳态电流，通过控制模块设置暂态电流触发阈值，超过预设的阈值时，对暂态电流进行录波并传输；
所述ADC模块连接在电流测量芯片和控制模块之间，用于将电流测量芯片测得的模拟量转换为数字量，并输入控制模块以供处理；
所述电源模块包括取电模块和整流模块，取电模块采用电流互感器进行线路取电，然后通过整流模块将取得的交流电转换为直流电，用于提供电能；
所述通信模块用于将控制模块处理后的数据上传至集中器；
所述控制模块用于处理ADC模块的输入数据，对数据进行加密安全处理；控制管理电源模块，供给电能；控制管理通信模块，将处理后的数据通过无线方式发送至集中器；
其特征在于，包括以下步骤：
通过线上采集终端的电流测量芯片采集配电线路的稳态电流和暂态电流，通过电源模块获得工作电能，采集数据通过控制模块处理后，通过通信模块将数据传输给集中器，集中器通过4G通信网络将数据上传至主站服务器，对数据进行存储和展示；
采集配电网输电线路上的电流信号包括A相、B相、C相输电线路上节点的稳态电流数值和暂态电流波形；
稳态电流实时采集和处理，通过控制模块可设置上传频率，暂态电流的采集通过设置阈值，超过预设阈值时对控制模块对数据进行录波，并对暂态电流进行处理后传输至集中器。
2.根据权利要求1所述的一种配电线路电流采集方法，其特征在于：所述通信模块采用RF或者蓝牙进行无线通信。
3.根据权利要求1所述的一种配电线路电流采集方法，其特征在于：所述控制模块采用MSP430单片机。
4.利用权利要求1所述一种配电线路电流采集方法实现配电线路故障的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
在线路两端A、B分别安装线上采集终端，当线路区段中任意点C发生故障时，A、B采集终端记录采集到暂态电流时的绝对时刻t A和t B，则故障点C到监测终端A的距离为L AC=[(t A-t B)*v+L]/2，其中，v是故障所在区间的行波波速，L为线路长度。
5.根据权利要求4所述的一种配电线路故障定位方法，其特征在于，
若线路在B点形成两条分支，分别为BC、BD，在A、B、C、D点分别安装线上采集终端，当AB、BC、BD三区段中任一点发生故障时，距离故障最近的一个区段两端的采集终端可以采集到暂态电流时的绝对时刻，完成故障点位距离测定。
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