CN110907855A - 基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，它包括：步骤1、将传感器安装在对应线路的A、B和C相上，利用无线传输将采集的数据输送到汇集模块；步骤2、汇集模块负责对三相传感器数据进行运算，就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段，汇集模块将最终计算结果或线路参数通过无线传输实时传送到综合配电箱；步骤3、综合配电箱将计算结果或线路参数无线传输至主站；解决了现有技术基于故障指示器特别是暂态录波型故障指示器的故障定位系统得到了广泛应用，但故障指示器产品无法实现单相接地故障的就地准确判断，接地故障检测准确率低等技术问题。

Description

基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法

技术领域

本发明属于配电自动化技术，尤其涉及一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法。

背景技术

配电自动化作为现代化配电网管理体系中的重要组成部分,是实现智能配电网的必要条件，是提高供电可靠性和运行管理水平的有效手段。随着农村电网改造的不断深入，大量的综合配电箱被应用于农村电力线路以及各配电台区中，综合配电箱为适应农网低压配电装置便准化、小型化、户外式的要求而设计的，它是集配电、计量、保护、电容无功补偿为一体的。但目前所有的综合配电箱10KV侧仅有跌落式熔断器、避雷器等，无配套监测设备，无法对10KV线路引线下的避雷器、绝缘子、配变台区的运行情况进行检测，也无法实现10KV线路的电气参数量测。大量配电自动化设备在现场得以应用，但是现有的馈线自动化和已有的各类故障定位技术存在投资大、需要停电施工等一系列问题，于是基于故障指示器特别是暂态录波型故障指示器的故障定位系统得到了广泛应用，但目前的故障指示器产品无法实现单相接地故障的就地准确判断，接地故障检测准确率低。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，以解决现有基于故障指示器特别是暂态录波型故障指示器的故障定位系统得到了广泛应用，但故障指示器产品无法实现单相接地故障的就地准确判断，接地故障检测准确率低等技术问题。

本发明技术方案：

一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，它包括：

步骤1、将传感器安装在对应线路的A、B和C相上，利用无线传输将采集的数据输送到汇集模块；

步骤2、汇集模块负责对三相传感器数据进行运算，就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段，汇集模块将最终计算结果或线路参数通过无线传输实时传送到综合配电箱；

步骤3、综合配电箱将计算结果或线路参数无线传输至主站。

所述传感器为螺栓结构。

汇集模块安装在综合配电箱内，：汇集模块通过串口与综合配电箱控制器连接。

所述传感器包括传感器MCU，电流采样电路和电压采样电路分别与传感器MCU连接；传感器MCU与闪光报警灯连接；传感器MCU与433M无线传输模块连接。

所述传感器还包括取电CT模块，取电CT模块输出端与电源管理模块连接；电源管理模块分别与传感器MCU和后备电源连接；所述后备电源为蓄电池。

所述汇集模块包括汇集单元MCU，汇集单元MCU分别与PGS模块、RTC模块、RS232模块、433M无线传输模块连接。

所述汇集模块还包括12V直流电源，12V直流电源的输入端与综合配电箱的电源端连接；12V直流电源输出端与电源管理模块连接；电源管理模块分别与汇集单元MCU供电端和后备电源输入端连接；所述后备电源为蓄电池。

步骤2所述就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段的方法包括：

步骤2.1、传感器每隔一定时间采集电压和电流并且与设定的触发条件进行比较，若电压电流变化满足录波条件则三只传感器同步录波，并将所录的波形至汇集模块；

步骤2.2、汇集模块接收传感器的波形后，首先计算合成零序电压和零序电流，再根据相电压相电流以及零序电压零序电流对故障类型及区段进行判断；

步骤2.3、汇集单元将计算的故障信息送到综合配电箱，再由综合配电箱上传到自动化主站，同时若故障位于传感器安装位置的下游，则传感器发出闪光报警，若故障位于传感器安装位置的下游，则只录波不闪光。

本发明的有益效果：

本发明采用精确传感器与配电箱相结合的方式，汇集模块作为配电箱的一部分运行，弥补传统线路故障指示器运行的缺点，以独创的思路实现线路多参数实时采集、故障识别。减小主站的接入负担，同时具备一定的线路参数计算。结合大数据智能分析系统能实现对接地故障的实时定位。

本发明优点：

1）线路多参数实时稳定精确测量；

2）提供准确可靠的故障报警信息：

3）不依赖通信，不给主站接入增加额外负担；同时也支持将故障时刻录波波形上传至主站系统，用于线路故障分析、反演及溯源。

解决了现有技术基于故障指示器特别是暂态录波型故障指示器的故障定位系统得到了广泛应用，但故障指示器产品无法实现单相接地故障的就地准确判断，接地故障检测准确率低等技术问题。

附图说明：

图1为本发明系统架构图；

图2为本发明系统逻辑图；

图3为本发明故障分析图；

图4为本发明传感器控制原理示意图；

图5为本发明汇集模块控制原理示意图。

具体实施方式

一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，它包括：

步骤1、将传感器安装在对应线路的A、B和C相上，利用无线传输将采集的数据输送到汇集模块；

步骤2、汇集模块负责对三相传感器数据进行运算，就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段，汇集模块将最终计算结果或线路参数通过无线传输实时传送到综合配电箱；

步骤3、综合配电箱将计算结果或线路参数无线传输至主站。

所述传感器为螺栓结构。

汇集模块安装在综合配电箱内，：汇集模块通过串口与综合配电箱控制器连接。

所述传感器包括传感器MCU，电流采样电路和电压采样电路分别与传感器MCU连接；传感器MCU与闪光报警灯连接；传感器MCU与433M无线传输模块连接。

所述传感器还包括取电CT模块，取电CT模块输出端与电源管理模块连接；电源管理模块分别与传感器MCU和后备电源连接；所述后备电源为蓄电池。

所述汇集模块包括汇集单元MCU，汇集单元MCU分别与PGS模块、RTC模块、RS232模块、433M无线传输模块连接。

所述汇集模块还包括12V直流电源，12V直流电源的输入端与综合配电箱的电源端连接；12V直流电源输出端与电源管理模块连接；电源管理模块分别与汇集单元MCU供电端和后备电源输入端连接；所述后备电源为蓄电池。

步骤2所述就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段的方法包括：

步骤2.1、传感器每隔一定时间采集电压和电流并且与设定的触发条件进行比较，若电压电流变化满足录波条件则三只传感器同步录波，并将所录的波形至汇集模块；

步骤2.2、汇集模块接收传感器的波形后，首先计算合成零序电压和零序电流，再根据相电压相电流以及零序电压零序电流对故障类型及区段进行判断；

步骤2.3、汇集单元将计算的故障信息送到综合配电箱，再由综合配电箱上传到自动化主站，同时若故障位于传感器安装位置的下游，则传感器发出闪光报警，若故障位于传感器安装位置的下游，则只录波不闪光。

系统组成

本方案的智能传感部分是由3只传感器和1个汇集模块构成。

实时精确多参数测量

提供高精度测量主要有以下几个基础：

传感器采用稳定可靠螺栓结构，为了兼顾安装方便性和测量准确性，特将本传感器设计为螺栓结构，既保证可带电安装简便安装，又保证了上下铁芯部分结合紧密和长期可靠。

高精度稳定电场测量，为解决电场强度受天气变化等影响，经过大量建模分析，在传感器上下极板之间形成稳定的电场，通过高精度的稳定电场测量技术使线路电压测量更加稳定。

高精度电流测量，采用传统方式测量感应电流的大小容易因长时间运行造成精度下降，为此即采用螺栓结构又进行大量实验建模，找到相对合适的平衡点，保证电流在全范围内的长久精确。

小电流取电技术，传感器采用小电流取电技术且汇集模块在配电箱取电，这样保证设备长期稳定在线运行。

故障判断

本传感器故障判断流程主要分为故障触发传感器录波阶段、汇集模块计算阶段、故障定位阶段，系统根据各个阶段的研判结果从而达到故障的精确研判。

故障触发传感器录波

传感器会每隔一小段时间不断的采集电压和电流并且与设定的触发条件进行比较，若电压电流变化满足录波条件则三只传感器会同步录波，并将所录的波形至汇集模块，由汇集模块再进行处理。

汇集模块计算

汇集模块接收传感器的波形后，首先计算合成零序电压和零序电流，再根据相电压相电流以及零序电压零序电流计算相关值，最后结合判据，对故障类型及区段进行判断。

故障定位

汇集单元将计算的故障信息送到配电箱，再由配电箱上送自动化主站，同时若故障位于传感器安装位置的下游，则传感器发出闪光报警，若故障位于传感器安装位置的下游，则只录波不闪光。

与配电箱结合形式

传感器与配电箱的结合主要包括取电和与主站通讯。汇集模块工作电压为直流12V，通过专业的电源转换，从配电箱可以源源不断的取到稳定工作电压，同时汇集模块功耗小至一百多mW，不会对配电箱造成负担，解决了传统故障指示器汇集单元太阳能板取电的问题。汇集模块通过与配电箱相结合的方式与自动化主站进行通讯，采用串口线的方式将汇集模块与配电箱连接，通过433协议，可保证通讯过程的稳定性，通过配电箱将数据上送主站，可减小主站的配置压力，同时将所有的数据集中有利于对实时数据进行整体分析，较小分析过程的繁琐性。

配网线路的运行状态可以由三相电流和电压的波形来反映的，通过精确传感器能够高速同步对线路的电流电压波形进行录波，上传后台利用大数据分析技术，并结合各种电力系统稳态和暂态分析理论，可以实现对配电网的完全可观可控。系统收集故障线路所属母线所有故障指示器的报警信息，并结合线路拓扑进行综合研判，判断出故障区段。

Claims (8)

1.一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，它包括：

步骤1、将传感器安装在对应线路的A、B和C相上，利用无线传输将采集的数据输送到汇集模块；

步骤2、汇集模块负责对三相传感器数据进行运算，就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段，汇集模块将最终计算结果或线路参数通过无线传输实时传送到综合配电箱；

步骤3、综合配电箱将计算结果或线路参数无线传输至主站。

2.根据权利要求1所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：所述传感器为螺栓结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：汇集模块安装在综合配电箱内，：汇集模块通过串口与综合配电箱控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：所述传感器包括传感器MCU，电流采样电路和电压采样电路分别与传感器MCU连接；传感器MCU与闪光报警灯连接；传感器MCU与433M无线传输模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：所述传感器还包括取电CT模块，取电CT模块输出端与电源管理模块连接；电源管理模块分别与传感器MCU和后备电源连接；所述后备电源为蓄电池。

6.根据权利要求1所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：所述汇集模块包括汇集单元MCU，汇集单元MCU分别与PGS模块、RTC模块、RS232模块、433M无线传输模块连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：所述汇集模块还包括12V直流电源，12V直流电源的输入端与综合配电箱的电源端连接；12V直流电源输出端与电源管理模块连接；电源管理模块分别与汇集单元MCU供电端和后备电源输入端连接；所述后备电源为蓄电池。

8.根据权利要求1所述的一种基于综合配电箱和高压传感器的配网线路故障检测方法，其特征在于：步骤2所述就地判断出实际线路发生的故障类型以及故障点区段的方法包括：

步骤2.1、传感器每隔一定时间采集电压和电流并且与设定的触发条件进行比较，若电压电流变化满足录波条件则三只传感器同步录波，并将所录的波形至汇集模块；

步骤2.2、汇集模块接收传感器的波形后，首先计算合成零序电压和零序电流，再根据相电压相电流以及零序电压零序电流对故障类型及区段进行判断；

步骤2.3、汇集单元将计算的故障信息送到综合配电箱，再由综合配电箱上传到自动化主站，同时若故障位于传感器安装位置的下游，则传感器发出闪光报警，若故障位于传感器安装位置的下游，则只录波不闪光。

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