CN111007352A - 一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间的方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间的方法，在电力配网通过线路的人口及出口分别安装同步采集(录波)装置，同步采集(录波)装置配备高精度基于北斗高精度时间技术的时间模块，在预定的时间点同时录下入口、出口的波型，波型数据传送到中台/后台，通过在供电线路(电缆)两段架构物理感知连接，监测线路入口端电流/电压波形和出口端电流/电压波形，通过示波图显示得到的不同结果，获取准确事件时间，为如电压暂降、谐波、接地、回路切换等监测现象或故障分析提供支持。

Description

一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间 的方法
技术领域
本专利涉及故障检测方法，具体说是一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间的方法。
背景技术
以往电力配网状态监测采用的大多都是人工监测方式，比如人工巡视检修等方式。值班人员对电力配网的检查多半是通过线缆设施的外观和仪表进行检测，发现了异常问题及时上报进行处理。随着国民经济的发展和科学技术水平的提升，计算机技术和传感技术逐渐应用在电力配网状态监测过程中，从根本上提升了电力配网状态监测的水平，显著促进了电力配网的自动化发展。但是在采集数据的应用上，各个终端设备在基础数据的采集和回传中，只是针对一定时间周期内的数据进行了回传，不能保证在监测中的数据时间轴和事件逻辑过程记录，无法满足事件发生时间分析，从而不能找到电力配网的运行规律，无法从本质上将电力配网状态监测水平提升。
电力配网在正常运行过程中经常会受到各种因素的影响，不仅包括配网自身的因素，还有外界自然因素的影响，这些因素会给电力配网带来不同程度的影响，极大影响电力配网运行的安全性和可靠性。电力配网长期在高负荷的环境下运行，会增加其损耗，降低配网的绝缘性能和强度，带来较大的安全隐患，并且电力配网运行故障问题的出现是一个缓慢的过程，所以对电力设备的运行状态进行精准的实时监测非常必要，有利于电力设备的安全稳定运行。
传统的录波型线路故障指示器或其他监测设备主要作为电力配网的故障报警用途，对于报警的实时时间精度要求不高。但对于某些时间要求精度高的应用场景(如线路上多点的实时状态如电流、电压相互对比)则不满足要求；目前，国网目前普遍采用安装在各处的计量、综保等装置获取各处的供电状态数据，这些数据满足于当前的电网营销管理调度需要。但仍然存在一些问题无法通过现有数据得到解决，如线损的在线判断、跳闸的在线判断(下级保护没有跳、直接上级保护跳闸)、线路异常的在线定位等。因此，在专变配网的多点数据采集(录波)过程中，各监测点需要采集时间上具有高精度的同步技术。
发明内容
本发明的目的是基于北斗授时技术的高精度时间同步，通过在供电线路(电缆)两段架构物理感知连接，监测线路入口端电流/电压波形和出口端电流/电压波形，通过示波图显示得到的不同结果，获取准确事件时间，为如电压暂降、谐波、接地、回路切换等监测现象或故障分析提供支持。
本发明采用的技术方案是：一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间的方法，其特征在于：在电力配网通过线路的入口及出口分别安装同步采集(录波)装置，同步采集(录波)装置配备高精度基于北斗高精度时间技术的时间模块，在预定的时间点同时录下入口、出口的波型，波型数据传送到中台/后台，在数据中心得到的各处数据或波型就可以在同一时间轴上进行对比分析处理，由此可以得出同一时刻处于电力配网中的供电状态分析结果，经过波型对比，判断出线路是否存在异常或故障；
系统按每天多个时段设置分布在电力配网各处的同步采集(录波)装置采集数据(录波)，这些数据透过通信网络送往数据中心，巡检系统通过对所有这些带高精度时间属性的数据(波型)进行分析对比，同时与电力配网正常状态下的数据(波型)进行对比分析；
根据同步入口、出口录波波型，读取准确事件时间的方法如下：
故障持续时间：故障持续时间为从电流开始变大或电压开始减低开始到故障电流消失或电压恢复正常的时间。
保护动作时间：保护动作时间是从故障开始到保护出口的时间，即从电流开始变大或电压开始降低到保护输出触点闭合的时间。
断路器跳闸时间：断路器跳闸时间是从保护输出触点闭合到故障电流消失的时间，一般不能以断路器位置触点闭合或返回为准，以避开断路器位置触点与主触头的不同步。
保护返回时间：保护返回时间是从故障电流消失开始到保护输出触点断开的时间。
重合闸装置出口动作时间：重合闸装置出口动作时间是从故障消失开始计时到重合闸装置发出合闸命令(重合闸触点闭合)的时间。
断路器合闸动作时间：断路器合闸时间是从重合闸输出触点闭合到再次出现负荷电流的时间(不能以断路器位置触点闭合或返回为准)。
进一步的，所述同步采集装置包括包括信号采集模块、授时模块、电源模块、同步采集MCU及网络模块；
所述授时模块通过LORA网络或北斗信号接收北斗时间信息并传送给MCU；
所述同步采集MCU按照设置要求的策略通过信号采集模块获取电缆的电流、电压波型及相关数据，连同高精度时间一起打包，通过网络模块送往数据中心；
当发现线路出现异常如：暂降、谐波、雷击、接地等事件发生时，同步采集MCU把信号采集模块采集到的该事件时间锁定并打包成报警报文传送到数据中心。
进一步的，所述授时模块包括接收天线、北斗模块、授时MCU、LORA 模块、发射天线及授时电源；
北斗模块负责接收北斗高精度授时信号，授时MCU负责把接收到的北斗时间转换成时间报文并转交给LORA模块；发射天线负责把需要发送的时间报文通过广播方式发送出去。
本发明的有益效果和特点是：
通过在供电线路(电缆)两段架构物理感知连接，监测线路入口端电流/电压波形和出口端电流/电压波形，通过示波图显示得到的不同结果，获取准确事件时间，为如电压暂降、谐波、接地、回路切换等监测现象或故障分析提供支持。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的原理示意图；
图2是本发明的较佳实施例的同步采集装置的结构图；
图3是本发明的较佳实施例的授时模块的结构图；
图4是本发明的较佳实施例的同步入口、出口录波波型图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间的方法，在电力配网通过线路的入口及出口分别安装同步采集(录波) 装置，同步采集(录波)装置配备高精度基于北斗高精度时间技术的时间模块，在预定的时间点同时录下入囗、出口的波型，波型数据传送到中台 /后台，在数据中心得到的各处数据或波型就可以在同一时间轴上进行对比分析处理，由此可以得出同一时刻处于电力配网中的供电状态分析结果，经过波型对比，判断出线路是否存在异常或故障(图中A为入口同步采集装置，B为出口同步采集装置，C为入口波形，D为出口波形)。
系统按每天多个时段设置分布在电力配网各处的同步采集(录波)装置采集数据(录波)，这些数据透过通信网络送往数据中心，巡检系统通过对所有这些带高精度时间属性的数据(波型)进行分析对比，同时与电力配网正常状态下的数据(波型)进行对比分析；
假设电力配网入口电流I1、电压V1、功率N1，出口电流Io、电压Vo、功率No，可以计算出通过这段配网的线损功率(N1-No)，如果线损功率 (N1-No)超过规定值，说明这个配网线在故障或隐患,当电流差值 (I1-Io)，说明该配网中存在偷电或漏电异常情况；
假设电力配网入口电流I1、电压V1、功率N1，出口电流Io、电压Vo、功率No，当发现电流(I1，Io)或电压(V1，Vo)超出阈值(大于某个数值或小于某个数值一段时间)，同步采集(录波)装置记录下此时的电流、、电压、出现时刻以及持续时长，送往数据中心报警；
请参考图2，所述同步采集装置包括包括信号采集模块1、授时模块2、电源模块3、同步采集MCU4及网络模块5；
所述授时模块2通过LORA网络或北斗信号接收北斗时间信息并传送给MCU；
所述同步采集MCU4按照设置要求的策略通过信号采集模块1获取电缆的电流、电压波型及相关数据，连同高精度时间一起打包，通过网络模块5送往数据中心；
当发现线路出现异常如：暂降、谐波、雷击、接地等事件发生时，同步采集MCU4把信号采集模块1采集到的该事件时间锁定并打包成报警报文传送到数据中心。
请参考图3，所述授时模块2包括接收天线21、北斗模块22、授时 MCU23、LORA模块24、发射天线25及授时电源26；
北斗模块22负责接收北斗高精度授时信号，授时MCU23负责把接收到的北斗时间转换成时间报文并转交给LORA模块24；发射天线25负责把需要发送的时间报文通过广播方式发送出去。
请参考图4，根据同步入口、出口录波波型，读取准确事件时间的方法如下：
故障持续时间：故障持续时间为从电流开始变大或电压开始减低开始到故障电流消失或电压恢复正常的时间，如图1所示A段，故障持续时间为60ms。
保护动作时间：保护动作时间是从故障开始到保护出口的时间，即从电流开始变大或电压开始降低到保护输出触点闭合的时间，如图4所示的B 段，保护动作最快时间为15ms。
断路器跳闸时间：断路器跳闸时间是从保护输出触点闭合到故障电流消失的时间，一般不能以断路器位置触点闭合或返回为准，以避开断路器位置触点与主触头的不同步，如图4所示C段，断路器跳闸时间为45ms。
保护返回时间：保护返回时间是从故障电流消失开始到保护输出触点断开的时间，如图4所示D段，保护返回时间为30ms。
重合闸装置出口动作时间：重合闸装置出口动作时间是从故障消失开始计时到重合闸装置发出合闸命令(重合闸触点闭合)的时间，如图4所示E段，重合闸动作时间为862ms。
断路器合闸动作时间：断路器合闸时间是从重合闸输出触点闭合到再次出现负荷电流的时间，同样不能以断路器位置触点闭合或返回为准，如图4所示F段，断路器合闸时间为218ms。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于北斗授时技术在低压配电线路中读取准确事件时间的方法，其特征在于：在电力配网通过线路的入口及出口分别安装同步采集装置，同步采集装置配备基于北斗时间技术的时间模块，在预定的时间点同时录下入口、出口的波型，波型数据传送到中台/后台，在数据中心得到的各处数据或波型就可以在同一时间轴上进行对比分析处理，由此可以得出同一时刻处于电力配网中的供电状态分析结果，经过波型对比，判断出线路是否存在异常或故障；
系统按每天多个时段设置分布在电力配网各处的同步采集装置采集数据，这些数据透过通信网络送往数据中心，巡检系统通过对所有这些带时间属性的数据进行分析对比，同时与电力配网正常状态下的数据进行对比分析；
根据同步入口、出口录波波型，读取准确事件时间的方法如下：
故障持续时间：故障持续时间为从电流开始变大或电压开始减低开始到故障电流消失或电压恢复正常的时间；
保护动作时间：保护动作时间是从故障开始到保护出口的时间，即从电流开始变大或电压开始降低到保护输出触点闭合的时间；
断路器跳闸时间：断路器跳闸时间是从保护输出触点闭合到故障电流消失的时间，一般不能以断路器位置触点闭合或返回为准，以避开断路器位置触点与主触头的不同步；
保护返回时间：保护返回时间是从故障电流消失开始到保护输出触点断开的时间；
重合闸装置出口动作时间：重合闸装置出口动作时间是从故障消失开始计时到重合闸装置发出合闸命令的时间；
断路器合闸动作时间：断路器合闸时间是从重合闸输出触点闭合到再次出现负荷电流的时间。
2.根据权利要求1所述的基于北斗授时与电力配网相结合的故障检测方法，其特征在于：所述同步采集装置包括包括信号采集模块(1)、授时模块(2)、电源模块(3)、同步采集MCU(4)及网络模块(5)；
所述授时模块(2)通过LORA网络或北斗信号接收北斗时间信息并传送给MCU；
所述同步采集MCU(4)按照设置要求的策略通过信号采集模块(1)获取电缆的电流、电压波型及相关数据，连同时间一起打包，通过网络模块(5)送往数据中心；
当发现线路出现异常如：暂降、谐波、雷击、接地等事件发生时，同步采集MCU(4)把信号采集模块(1)采集到的该事件时间锁定并打包成报警报文传送到数据中心。
3.根据权利要求2所述的基于北斗授时与电力配网相结合的故障检测方法，其特征在于：所述授时模块(2)包括接收天线(21)、北斗模块(22)、授时MCU(23)、LORA模块(24)、发射天线(25)及授时电源(26)；
北斗模块(22)负责接收北斗授时信号，授时MCU(23)负责把接收到的北斗时间转换成时间报文并转交给LORA模块(24)；发射天线(25)负责把需要发送的时间报文通过广播方式发送出去。
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