CN110988601A - 一种配网分支线路故障定位方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种配网分支线路故障定位装置,包括多个配变智能监测终端、后台服务器,配变智能监测终端包括:数据监测模块、故障判断模块、波形采集模块和通讯模块,数据监测模块分别与故障判断模块、配电变压器低压侧电连接,用于采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号。故障判断模块用于对电压信号、电流信号进行分析、判断,触发波形采集模块,并记录故障触发时刻信息。波形采集模块采集故障信息。通讯模块还与所述后台服务器通信连接,用于接收故障信息并将故障信息上传至后台服务器。后台服务器根据上送故障信息的配变终端ID位置编码,结合故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支,实现故障区段定位。

Description

一种配网分支线路故障定位方法及装置
技术领域
本申请涉及电力监测技术领域,尤其涉及一种配网分支线路故障定位方法及装置。
背景技术
某公司配电自动化覆盖公用线路数量为3275条,覆盖率为38.03%。自动化开关覆盖公用线路数量为1142条;在正常情况下,远方实时监控馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况,并实现线路开关的远方合闸和分闸操作;在故障时获取故障记录,并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。当馈线故障区段内有多个配网分支线路的情况下,利用配电自动化系统无法开展区段内的配网分支线路故障定位。
目前,省级计量自动化系统在建设过程中遵循“统一、集中、一体化”的建设模式,系统采用“统一部署、分散采集、应用集中”的方式建设,在地市分别部署前置采集程序,实现对厂站计量遥测终端、专变负荷管理终端、配变计量监、低压集抄终端等终端的分散采集,统一保存到省公司,在省公司对数据进行统一处理。计量自动化系统虽覆盖较为全面,但其现有的故障告警模块仅能实现计量自动化终端掉电故障报文上送,无法实现故障分析判断及故障录波等功能,且受制于系统内上送时间等条件限制,导致其时效性较差。
对于故障定位的经典理论体系行波法中C型方法,即单端注入行波法,可适用于多终端的配电网络。C型行波法的基本原理是在线路始端注入检测信号,通过注入信号时刻与故障点返回信号时刻的时差来确定故障位置。但是,由于配电网络多分支的特点,C型行波法的注入信号在线路中衰减很大,从故障点返回的信号变得微弱;同时又有外界噪声的干扰,使本来就已微弱的有用信号被淹没,给数据处理带来很大困难,无法实现配网分支线路故障的准确定位。
发明内容
本申请提供了一种配网分支线路故障定位装置和方法,以解决配网分支线路故障的及时分析和准确定位的技术问题。
为了解决上述技术问题,本申请实施例公开了如下技术方案:
第一方面,本申请实施例公开了一种配网分支线路故障定位装置,包括:多个配变智能监测终端、后台服务器,所述配变智能监测终端与配电变压器低压侧电连接,且与所述后台服务器通信连接;其中:
所述配变智能监测终端包括:数据监测模块、故障判断模块、波形采集模块和通讯模块,
所述数据监测模块分别与故障判断模块、配电变压器低压侧电连接,用于采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号,并将所述电压信号、所述电流信号发送至所述故障判断模块;
所述故障判断模块用于对所述电压信号、所述电流信号进行分析、判断,触发波形采集模块,并记录故障触发时刻信息;
所述波形采集模块根据所述故障触发时刻信息采集故障信息;
所述通讯模块还与所述后台服务器通信连接,用于接收故障信息并将所述故障信息上传至后台服务器;
所述后台服务器根据上送故障信息的配变智能监测终端ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支。
可选的,所述的配网分支线路故障定位装置还包括:电源模块,所述电源模块与所述智能监测终端电连接,在配电变压器低压侧电压掉电时为所述智能监测终端提供电源。
可选的,所述数据监测模块包括电压采集单元、电流采集单元和数据存储单元,所述电压采集单元的第一端与配电变压器低压侧三相母线电连接,所述电压采集单元的第二端与所述数据存储单元电连接,所述电流采集单元的第一端与所述对配电变压器低压侧三相母线通过电流互感器电连接,所述电流采集单元的第二端与所述数据存储单元电连接,所述数据存储单元还与所述故障判断模块电连接。
第二方面,本申请实施例公开了一种配网分支线路故障定位方法,包括:采集配电变压器电压信号和电流信号;
对所述电压信号和所述电流信号进行故障判断;
如果判断配电变压器发生故障,则触发故障警报,采集故障信息;
后台服务器根据上送故障信息的配变智能监测终端ID的位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支从而实现故障区段定位。
可选的,所述故障判断包括:
设置失压阀值、过流阀值、电压相对误差阈值和电流相对误差阈值;
如果所述电压信号的三相电压值低于所述失压阀值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为失压;
如果所述电压信号的零序电压相对误差≤所述电压相对误差阈值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为零序电压突变;
如果所述电流信号的三相电流值高于所述过流阀值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为过流;
如果所述电流信号的零序电流相对误差≤所述电流相对误差阈值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为零序电流突变。
可选的,所述失压阀值为176V;所述过流阀值为6A;所述电压相对误差阈值为5%;所述电流相对误差阈值为5%。
可选的,所述故障信息包括:配变智能监测终端的ID位置编码、故障波形、故障类型数据、故障触发时间,其中所述故障波形包括:故障发生时刻前40个周波和故障发生时刻后10个周波的波形数据,所述波形数据包括三相电压波形数据、三相电流波形数据、零序电流波形数据和零序电压波形数据。
可选的,所述故障波形的文件带有GPS时标参数。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请公开了一种配网分支线路故障定位装置和方法,其装置包括:多个配变智能监测终端、后台服务器,所述配变智能监测终端与配电变压器低压侧电连接,且与所述后台服务器通信连接;其中:
所述配变智能监测终端包括:数据监测模块、故障判断模块、波形采集模块和通讯模块,所述数据监测模块分别与故障判断模块、配电变压器低压侧电连接,用于采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号,并将所述电压信号、所述电流信号发送至所述故障判断模块。所述故障判断模块用于对所述电压信号、所述电流信号进行分析、判断,触发波形采集模块,并记录故障触发时刻信息。所述波形采集模块根据所述故障触发时刻信息采集故障信息。所述通讯模块还与所述后台服务器通信连接,用于接收故障信息并将所述故障信息上传至后台服务器所述后台服务器根据上送故障信息的配变终端ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支,实现故障区段定位。同时,上送至后天服务器的故障信息包括配变终端ID位置编码、故障波形、故障类型数据、故障触发时间,所以本申请能够实现故障分析判断及故障录波等功能,不受现有系统上送时间的限制,时效性较好。本申请巧妙地利用配网分支线路配电变压器监测终端实现分支线路故障监测及定位,具有不影线路绝缘、时效性强及准确度高的特点,适用于多配网分支线路下的故障监测及定位。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,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为本申请实施例提供的一种配网分支线路故障定位装置结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种配变智能监测终端结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种数据监测模块结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一个典型的配电网拓扑结构图;
图5为本申请实施例提供的故障区域定位流程图;
图6为图4实施例对应的故障分析决策表;
其中,1-配变智能监测终端;2-后台服务器,11-数据监测模块,12-故障判断模块,13-波形采集模块,14-通讯模块,111-电流采集单元,112-电压采集单元,113-数据存储单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
结合图1和图2所示,本申请提供了一种配网分支线路故障定位装置,包括:多个配变智能监测终端1和后台服务器2,所述配变智能监测终端1与配电变压器低压侧电连接,且与所述后台服务器2通信连接。所述配变智能监测终端1设在区段内各分支线路配电变压器低压侧,用于采集各分支线路配电变压器的电压信息和电流信息。
所述配变智能监测终端1包括:数据监测模块11、故障判断模块12、波形采集模块13和通讯模块14;
所述数据监测模块11分别与故障判断模块12、配电变压器低压侧电连接,用于采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号,并将所述电压信号、所述电流信号发送至所述故障判断模块12。所述故障判断模块12用于对所述电压信号、所述电流信号进行分析、判断,触发波形采集模块13,并记录故障触发时刻信息。
为使得故障信息更加直观,方便现场作业人员及时得到故障信息,以便后续故障修复,所述配变智能监测终端1还可设置故障警报模块和显示模块,所述故障警报模块、所述显示模块均与所述故障判断模块12电连接。当所述故障判断模块12判断配电变压器发生故障时,所述故障警报模块发生警报,且所述显示模显示故障信息。
所述波形采集模块13根据所述故障触发时刻信息采集故障信息。所述通讯模块14还与所述后台服务器2通信连接,用于接收故障信息并将所述故障信息上传至后台服务器2。
所述后台服务器2根据上送故障信息的配变智能监测终端1的ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支,实现故障区段定位。
如图3所示,所述数据监测模块11包括电压采集单元112、电流采集单元111和数据存储单元113,所述电压采集单元的第一端与所述对配电变压器低压侧三相母线电连接,所述电压采集单元112的第二端与所述数据存储单元113电连接,所述电流采集单元111的第一端与配电变压器低压侧三相母线通过电流互感器电连接,所述电流采集单元111的第二端与所述数据存储单元113电连接,所述数据存储单元113还与所述故障判断模块12电连接。
所述电压采集单元112通过配变低压侧母线电压直接采集获取电压信号,所述电流采集单元111通过接入配电变压器低压侧三相母线电流互感器获取电流信号。所述数据存储单元113使用双环形缓存法实现故障数据的高效采集,并将故障后的电压电流波形存储到扩展内存中,具备断电后数据保持功能。
为保障配网分支线路故障定位装置在掉电情况下信息准确上传,还包括:电源模块,所述电源模块与所述智能监测终端电连接,在配电变压器低压侧电压掉电时为所述智能监测终端提供电源。
可选的,所述电源模块采用超级电容或电池储能形式,为智能监测终端提供电源,为终端内嵌式模块,当台区正常带电时配电变压器低压侧400V母线经电源模块为配变智能监测终端直接供电,当高压侧线路或配变故障导致配变智能监测终端掉电时,终端内置的超级电容可保证终端至少3分钟内正常供电,确保配变智能监测终端能够在直供电源掉电的情况下能够把故障信息上送至后台服务器2。
为实现配网分支线路故障判断、定位信息后台监控,还设有PC电脑,用于配网分支线路故障判断、定位最终结果的展示。
本申请另一个实施例提供了一种配网分支线路故障定位方法,包括:采集配电变压器电压信号和电流信号,利用数据监测模块11采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号,并将所述电压信号、所述电流信号发送至所述故障判断模块。
对所述电压信号和所述电流信号进行故障判断,其中,所述故障判断包括:
设置失压阀值、过流阀值、电压相对误差阈值和电流相对误差阈值;
如果所述电压信号的三相电压值低于所述失压阀值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为失压;
如果所述电压信号的零序电压相对误差≤所述电压相对误差阈值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为零序电压突变;
如果所述电流信号的三相电流值高于所述过流阀值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为过流;
如果所述电流信号的零序电流相对误差≤所述电流相对误差阈值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为零序电流突变。
具体的,所述失压阀值为176V;所述过流阀值为6A;所述电压相对误差阈值为5%;所述电流相对误差阈值为5%。
如果判断配电变压器发生故障,则触发故障警报,采集故障信息,将所述故障信息上传至后台服务器。所述故障信息包括:配变终端ID位置编码、故障波形、故障类型数据、故障触发时间,其中所述故障波形包括:故障发生时刻前40个周波和故障发生时刻后10个周波的波形数据,所述波形数据包括三相电压波形数据、三相电流波形数据、零序电流波形数据和零序电压波形数据。
为保证数据的准确性和及时性,所述故障波形的文件带有GPS时标参数。
后台服务器根据上送故障信息的配变智能监测终端的ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支从而实现故障区段定位。
例如当配网高压侧发生故障时,在故障点的上游或下游的测控区的三相电压电流会产生相应的故障反应,此时,配变监测终端报警,故障录波功能触发,与之直接通讯的开关装置跳闸。此时,配变智能监测终端1将故障信息传送至后台服务器2,通过将配变智能监测终端1的ID位置信息与服务器内预设的故障分析决策表对照,利用遍历法分析判断故障分支从而实现故障区段定位。
如图4所示为本实施例的一个典型的配电网拓扑结构图,图中,{S1,S2,S3,......,S10}为开关,{T1,12,T3,……,T10}为配电变压器,当配电变压器发生故障出现掉电失压时,或是其上级开关分支出现故障短路故障时,将直接影响相应配电变压器台区智能监测终端的监测结果,从而通过智能监测终端的数据监测模块触发故障判断模块及波采集模块,最终利用通讯模块主动上送故障信息至后台系统。
依据上述理论,结合遍历法,可以建立故障分析的决策表。故障区域定位流程如图5所示。
即S1出现故障后,认为应该接到T1区到T8区的配变监测终端的告警信号,而变压器T5出现故障后,只接到T5区的告警信号,接不到其他区的告警信号。以此类推,将接到告警信号的区段的值设为1,未接到告警信号的区段的值设为0,可以建立故障分析决策表,如图6所示,表中记录了告警的配变监测终端编号与故障位置间的对应关系。
后台服务器根据上送故障信息的配变智能监测终端1的ID位置编码,例如,开关s8处出现故障,会直接导致T7区、T8区的用户投诉;若变压器T1或开关S2出现故障,会导致只有T1区的配变坚持终端上送故障数据。由此,可以通过判断哪些区段的配变监测终端上送故障报警信号,实现对故障区段的定位工作。
综上所述,本申请公开了一种配网分支线路故障定位装置和方法,包括:多个配变智能监测终端、后台服务器,所述配变智能监测终端与配电变压器低压侧电连接,且与所述后台服务器通信连接;其中:
所述配变智能监测终端包括:数据监测模块、故障判断模块、波形采集模块和通讯模块,所述数据监测模块分别与故障判断模块、配电变压器低压侧电连接,用于采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号,并将所述电压信号、所述电流信号发送至所述故障判断模块。所述故障判断模块用于对所述电压信号、所述电流信号进行分析、判断,触发波形采集模块,并记录故障触发时刻信息。所述波形采集模块根据所述故障触发时刻信息采集故障信息。所述通讯模块还与所述后台服务器通信连接,用于接收故障信息并将所述故障信息上传至后台服务器所述后台服务器根据上送故障信息的配变终端ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支,实现故障区段定位。同时,上送至后天服务器的故障信息包括配变终端ID位置编码、故障波形、故障类型数据、故障触发时间,所以本申请能够实现故障分析判断及故障录波等功能,不受现有系统上送时间的限制,时效性较好。本申请巧妙地利用配网分支线路配电变压器监测终端实现分支线路故障监测及定位,具有不影线路绝缘、时效性强及准确度高的特点,适用于多配网分支线路下的故障监测及定位。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明,不同实施例之间均具有相同的部分,本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是,在本说明书中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,有语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后,将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种配网分支线路故障定位装置,其特征在于,包括:多个配变智能监测终端(1)、后台服务器(2),所述配变智能监测终端(1)与配电变压器低压侧电连接,且与所述后台服务器通信连接;其中:
所述配变智能监测终端(1)包括:数据监测模块(11)、故障判断模块(12)、波形采集模块(13)和通讯模块(14);
所述数据监测模块(11)分别与故障判断模块(12)、配电变压器低压侧电连接,用于采集配电变压器低压侧的电压信号、电流信号,并将所述电压信号、所述电流信号发送至所述故障判断模块;
所述故障判断模块(12)用于对所述电压信号、所述电流信号进行分析、判断,触发波形采集模块,并记录故障触发时刻信息;
所述波形采集模块(13)根据所述故障触发时刻信息采集故障信息;
所述通讯模块(14)还与所述后台服务器(2)通信连接,用于接收故障信息并将所述故障信息上传至所述后台服务器(2);
所述后台服务器(2)根据上送故障信息的配变智能监测终端(1)的ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支。
2.根据权利要求1所述的配网分支线路故障定位装置,其特征在于,还包括:电源模块,所述电源模块与所述智能监测终端(1)电连接,在配电变压器低压侧电压掉电时为所述智能监测终端提供电源。
3.根据权利要求1所述的配网分支线路故障定位装置,其特征在于,所述数据监测模块(11)包括电压采集单元(112)、电流采集单元(111)和数据存储单元(113),所述电压采集单元(112)的第一端与配电变压器低压侧三相母线电连接,所述电压采集单元(112)的第二端与所述数据存储单元(113)电连接,所述电流采集单元(111)的第一端与所述对配电变压器低压侧三相母线通过电流互感器电连接,所述电流采集单元(111)的第二端与所述数据存储单元(113)电连接,所述数据存储单元还与所述故障判断模块电连接。
4.一种配网分支线路故障定位方法,其特征在于,包括:
采集配电变压器电压信号和电流信号;
对所述电压信号和所述电流信号进行故障判断;
如果判断配电变压器发生故障,则触发故障警报,采集故障信息;
后台服务器根据上送故障信息的配变智能监测终端的ID位置编码,结合配电网线路拓扑结构图生成故障分析定位决策表,利用遍历法分析判断故障分支从而实现故障区段定位。
5.根据权利要求4所述的配网分支线路故障定位方法,其特征在于,所述故障判断包括:
设置失压阀值、过流阀值、电压相对误差阈值和电流相对误差阈值;
如果所述电压信号的三相电压值低于所述失压阀值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为失压;
如果所述电压信号的零序电压相对误差≤所述电压相对误差阈值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为零序电压突变;
如果所述电流信号的三相电流值高于所述过流阀值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为过流;
如果所述电流信号的零序电流相对误差≤所述电流相对误差阈值,则判定配电变压器发生故障,且故障类型为零序电流突变。
6.根据权利要求5所述的配网分支线路故障定位方法,其特征在于,所述失压阀值为176V;所述过流阀值为6A;所述电压相对误差阈值为5%;所述电流相对误差阈值为5%。
7.根据权利要求4所述的配网分支线路故障定位方法,其特征在于,所述故障信息包括:配变终端ID位置编码、故障波形、故障类型数据、故障触发时间,其中所述故障波形包括:故障发生时刻前40个周波和故障发生时刻后10个周波的波形数据,所述波形数据包括三相电压波形数据、三相电流波形数据、零序电流波形数据和零序电压波形数据。
8.根据权利要求7所述的配网分支线路故障定位方法,其特征在于,所述故障波形的文件带有GPS时标参数。
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