CN110609212A

CN110609212A - 一种架空配电线路单相接地故障定位方法及系统

Info

Publication number: CN110609212A
Application number: CN201910914846.9A
Authority: CN
Inventors: 孙正武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2019-12-24

Abstract

本发明公开了架空线路单相接地故障定位技术领域的一种架空线路单相接地故障定位方法及系统，旨在解决现有技术中以电气量特征作为判据的故障定位方法的准确率和定位精度不够高的技术问题，第一检测终端采集配电线路附近设定频率的电磁波信号；采集到所述电磁波信号的第一检测终端将该第一检测终端的地址码传输给上位机；上位机读取第二检测终端采集的母线零序电压，若母线零序电压大于故障定值，则上位机接收并查询带故障标志字的所述第一检测终端的地址码并筛选出符合条件的第一检测终端的地址码，并根据对应的地址码确定故障点的实际地理位置区间。实现了故障点的快速定位，提高了故障点的定位精度和准确率，提高了检修工作的效率。

Description

一种架空配电线路单相接地故障定位方法及系统

技术领域

本发明属于配电线路单相接地故障定位技术领域，具体涉及一种架空配电线路单相接地故障定位方法及系统。

背景技术

架空配电线路一般处于野外，面临着较为复杂、恶劣的运行环境，很容易遭受各种外部力量的影响，有较高的故障率。当单相接地故障出现以后，整个配电网系统依然能够带故障工作，但是非故障相的对地电压会上升，如果不迅速对故障问题进行处理，很容易导致故障扩大并影响系统安全运行。现有技术中的故障定位方法都是以单相接地时的电气量特征作为判据来进行判定，即使选对线路也不知道故障点在整条线路的哪一个小区间。我国的架空配电网接线方式（中性点不接地）导致以电气量特征作为判据的故障定位方法的准确率和定位精度不够高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种架空配电线路单相接地故障定位方法及系统，以解决现有技术中以电气量特征作为判据的故障定位方法的准确率和定位精度不够高的技术问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种架空配电线路单相接地故障定位方法，包括：

第一检测终端采集配电线路附近设定频率的电磁波信号；

采集到所述电磁波信号的第一检测终端将该第一检测终端的地址码传输给上位机；

第二检测终端采集配电线路的母线零序电压；

上位机读取第二检测终端采集的母线零序电压；

上位机判断母线零序电压是否大于故障定值，若母线零序电压大于故障定值，则上位机接收并查询带故障标志字的所述第一检测终端的地址码；

上位机筛选出符合条件的所述第一检测终端的地址码，并根据对应的地址码确定故障点的实际地理位置区间。

所述设定频率的范围为1.1GHz~1.5GHz。

所述第一检测终端与所述上位机之间采用LoRa、NB-IoT、2G、3G、4G和5G中的任一种通信技术进行数据传输。

所述第一检测终端是电磁波传感器。

所述电磁波传感器接收1km范围内、频率为1.2GHz的电磁波。

所述电磁波传感器自带地址码。

一种架空配电线路单相接地故障定位系统，包括第一检测终端，多个所述第一检测终端按照设定间距安装在配电线路上，采集到所述电磁波信号的第一检测终端将该第一检测终端的地址码传输给上位机，所述上位机通过第二检测终端获取母线零序电压；所述上位机判断配电线路出现单相接地故障后，开始接收并查询带故障标志字的所述第一检测终端的地址码，上位机筛选出符合条件的所述第一检测终端的地址码，并根据对应的地址码确定故障点的实际地理位置区间；

所述第一检测终端包括第一采集模块，用于采集设定频率的电磁波；

所述第一检测终端包括第一通信模块，用于与上位机进行数据传输；

所述第二检测终端包括第二采集模块，用于采集母线零序电压；

所述上位机包括数据获取模块，用于读取母线零序电压和查询接收到的带故障标志字的所述第一检测终端的地址码；

所述上位机包括数据存储模块，用于存储接收到的数据信息；

所述上位机包括判断模块，用于判断配电线路是否出现单相接地故障，并在出现单相接地故障后，给出故障点的实际地理位置区间。

所述第一检测终端安装在配电线路上的设定间距是1km。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

（1）本发明所述架空配电线路单相接地故障定位方法，通过采用电磁波传感器检测单相接地时故障点闪络电弧发出的特定频率电磁波实现了故障点的快速定位，并在第一时间将故障点定位在小于1km的范围内，提高了故障点的定位精度和准确率，提高了检修工作的效率；

（2）本发明所述架空配电线路单相接地故障定位系统以现有设备为依托，仅需增设一定数量的电磁波传感器，系统整体结构简单，造价低，维护成本低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种架空配电线路单相接地故障定位系统的结构示意图；

图中：1.电磁波传感器；2.架空配电线路；3.故障点；4.数据存储模块；5.上位机；6.检修终端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

所有架空配电线路出现单相接地故障后都会有一个共同的特性：产生电弧，而此类电弧会发射包含频率范围为1.1GHz~1.5GHz电磁波。因此，在输配电网中的每条线路上每隔一定距离安装一个能检测该电磁波的检测终端，通过该检测终端采集特征频率的电磁波作为判据信号之一，并采用LoRa、NB-IoT、2G、3G、4G、5G等通信技术将实时判据信号（可以带时标）数据传输至后台（也可以是云平台）系统，由后台系统结合当时的母线零序电压的数值进行辨别筛选，在确认是接地故障后由后台系统将有标志字信号的检测终端的地址区间进行定位后发布给各级运维检修单位，运维检修单位可以根据检测终端的位置指示在小范围线路区间快速发现接地故障点。将接收到的检测终端数据和母线零序电压值作为判据进行故障点的判别，定位精度和准确率高，能有效提高检修工作的效率。

如图1所示，以10千伏架空配电线路为例，在每条配电线路2上每隔1km设置一个电磁波传感器1作为第一检测终端，当配线线路2上出现单相接地故障点3时，故障点3处会产生电弧，该类电弧发射出频率范围为1.1GHz~1.5GHz的电磁波。本实施例中采用的专用电磁波传感器只接受半径1km范围内频率为1.2GHz 的电磁波，因此，故障点3附近会有至少2个电磁波传感器1采集到该电磁波，每个电磁波传感器1自带地址码，电磁波传感器1检测到频率为1.2GHz的电磁波时向后台发送带故障标志字传感器地址码，采用NB-IoT、2G、3G、4G、5G等信号传输技术（也可以自组网）将检测数据传输至上位机5，并存储在数据存储模块4中。上位机5通过第二检测终端获取母线零序电压，当母线零序电压值大于故障定值时，上位机5向数据存储模块4查询接收到的电磁波传感器1传输来的数据（故障标志字），筛选出有故障标志字的传感器的地址码，根据地址码确定故障点3的实际地理位置区间。上位机5将故障点3的实际地理位置信息实时分享给检修终端6，各级运维检修单位根据检修终端6的信息指示，在小范围线路区间快速发现接地故障点3，检修终端包括电脑、手机等设备。在本实施例中，上位机设定为只有在母线零序电压大于故障定值时，才开始接收电磁波传感器发送的带有故障标志字的地址码，以节约存储空间，同时可以避免无关的电磁波信号的干扰。电磁波传感器还具有如下功能：具有钳形夹具可以固定在配电线路上，传感器具备自取电功能，钳形夹具同时也是取电线圈，传感器防护等级IP65，传感器具备自检、断电报警功能，传感器具备外部断电后继续工作3小时功能。

架空配电线路单相接地故障定位系统：包括第一检测终端、第二检测终端和上位机，第一检测终端包括第一采集模块，用于采集设定频率的电磁波，在本实施例中采用电磁波传感器，接收半径1km范围内频率为1.2GHz的电磁波；第一检测终端包括第一通信模块，用于与上位机进行数据传输，本实施例中，电磁波传感器把该电磁波传感器的地址码发送给上位机；第二检测终端包括第二采集模块，用于采集母线零序电压；上位机包括数据存储模块，用于存储接收到的数据信息；上位机包括数据获取模块，用于读取母线零序电压和查询接收到的带有故障标志字的第一检测终端的地址码；上位机包括判断模块，用于判断配电线路是否出现单相接地故障，并在出现单相接地故障后，给出故障点的实际地理位置区间。在本实施例中，上位机通过数据获取模块读取母线零序电压，通过判断模块将母线零序电压与设定的故障定值进行比较，当母线零序电压大于故障定值时，上位机通过数据获取模块查询当时的接收到的带有故障标志字的电磁波传感器的地址码，并对信息进行筛选和甄别，排除干扰信息，根据地址码信息确定故障点的实际地理位置区间。

综上所述，本发明运用了捕捉接地故障点闪络电弧发出的特征频率电磁波的方法，可以快速准确地确定接地故障点的位置，可应用于各种电压等级的输、配电线路中。本发明实施例采用了目前先进的传感器、物联网和无线通信技术，解决了原来单纯运用接地故障时电气量特征来判断故障点准确度不足的问题。故障点定位精度大幅度提高，定位区间可以缩小到一公里，通过增加电磁波传感器数量、调整传感器精度还可以将故障点的范围进一步缩小，大幅度提高检修工作的效率。本发明所述架空配电线路单相接地故障定位系统以现有设备为依托，仅需增设一定数量的电磁波传感器，系统整体结构简单，造价低，维护成本低。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种架空配电线路单相接地故障定位方法，其特征是，包括：

第一检测终端采集配电线路附近设定频率的电磁波信号；

第二检测终端采集配电线路的母线零序电压；

上位机读取第二检测终端采集的母线零序电压；

2.根据权利要求1所述的配电线路单相接地故障定位方法，其特征是，所述设定频率的范围为1.1GHz~1.5GHz。

3.根据权利要求1所述的配电线路单相接地故障定位方法，其特征是，所述第一检测终端与所述上位机之间采用LoRa、NB-IoT、2G、3G、4G和5G中的任一种通信技术进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的配电线路单相接地故障定位方法，其特征是，所述第一检测终端是电磁波传感器。

5.根据权利要求4所述的配电线路单相接地故障定位方法，其特征是，所述电磁波传感器接收1km范围内、频率为1.2GHz的电磁波。

6.根据权利要求4所述的配电线路单相接地故障定位方法，其特征是，所述电磁波传感器自带地址码。

7.一种架空配电线路单相接地故障定位系统，其特征是，包括第一检测终端，多个所述第一检测终端按照设定间距安装在配电线路上，采集到所述电磁波信号的第一检测终端将该第一检测终端的地址码传输给上位机，所述上位机通过第二检测终端获取母线零序电压；所述上位机判断配电线路出现单相接地故障后，开始接收并查询带故障标志字的所述第一检测终端的地址码，上位机筛选出符合条件的所述第一检测终端的地址码，并根据对应的地址码确定故障点的实际地理位置区间；

所述上位机包括判断模块，用于判断架空配电线路是否出现单相接地故障，并在出现单相接地故障后，给出故障点的实际地理位置区间。

8.根据权利要求7所述的架空配电线路单相接地故障定位系统，其特征是，第一检测终端安装在配电线路上的设定间距是1km。