CN111308266A - 一种输电线路故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种输电线路故障检测系统及方法，该系统包括：中心处理器、移动终端以及多个含有第一检测点装置和两个第二检测点装置的故障检测单元，故障检测单元沿输电线路分散设置，第一检测点装置设置在输电线路的B相线路上，两个第二检测点装置分别设置在输电线路的A相和C相线路上，第二检测点装置将检测到的数据传输给第一检测点装置，第一检测点装置将检测到的数据和第二检测点装置传输的数据传输至处理器；处理器根据接收到的信息判断故障检测单元所处位置是否存在故障信息，将判断出的故障信息和对应的故障检测单元信息发送至移动终端；移动终端与处理器通讯连接，显示从处理器接收到的故障信息和对应的故障检测单元的信息。

Description

一种输电线路故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，具体为一种输电线路故障检测系统及方法。

背景技术

目前，我国采用10kV线路作为高压送电的最后一步，这种引用十分普遍，10kV线路作为民用电压220V，380V的上一级送电线路具有线路路由相对复杂，地理环境相对恶劣，同时存在树害、鸟害、风害等等影响线路安全运行的问题，同时由于10kV线路作为主干高压线路得末端，其架设方法和工作环境造成了先天性的事故多发、突发特性，以上特点造成了10kV线路的故障易发性。

10kV线路一旦发生故障，其下行变压器会停止向用户供电，这种故障会造成相应变压器台区下属用户停电导致工农业生产的损失，对群众的日常生活造成严重影响，同时对于上级变压器的安全运行也造成一定的压力。传统的解决方法就是，在线路故障发生时，由循线人员以人工巡逻方式目测故障线路寻找故障发生点，通常情况下一条10kV线路长度在15公里以上，人工巡检不能够做到及时的准确的故障定位，同时如果是线路搭地故障，故障点还存在跨步触电的危险。

此外，输电线路是电力配电系统的重要组成部分，一旦输电线路出现故障，将影响整个电力配电系统的安全稳定运行。随着经济的不断发展，供电需求越来越高，对输电线路的配电输电需求越来越严格，输电线路组成的配电网络越来越复杂，输电线路的分支多，节点多。由于输电线路长度较长，分支较多，节点较多的问题，导致整个输电线路较容易产生线路故障，再加上自然灾害和人为破坏的原因，线路故障率频发。故障出现后，对于线路故障检修人员来说，确认故障线路所在是一项较难完成的工作，如何确认故障点以及如何快速查找出故障，是保障配电网安全、稳定运行的关键。

目前，对于输电线路的故障检测和排查一般采用变电站的小电流接地系统分析软件，该软件利用输电线路发生接地故障时，会出现较大的零序电流或零序电压来判断是否出现接地故障，来进一步的判断输电线路的故障，但是这种采用小电流接地系统分析软件进行线路故障检测，其存在如下缺陷：

由于该小电流接地检测方式，检测的输电线路范围较广，不能精确定位到某个输电线路分支线路，或某个分支线路的节点段上，当出现故障时，还需要输电线路故障检修人员继续排查故障点，检修效率较低，增加了检修人员的工作量。

发明内容

针对现有技术中存在的检修效率低的问题，本发明提供一种输电线路故障检测系统，能够提高操作人员检测故障的效率，降低劳动强度，缩短故障排查时间，降低由于输电线路故障带来的工农业生产损失，并能够作为客观第三方线路数据为输电线路提供辅助数据。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明提出了一种输电线路故障检测系统，包括中心处理器、便携式移动终端以及多个故障检测单元，

所述多个故障检测单元沿输电线路分散设置，其中，每个故障检测单元包括一个第一检测点装置和两个第二检测点装置；

所述第一检测点装置设置在输电线路的B相线路上，所述两个第二检测点装置分别设置在输电线路的A相线路和C相线路上，所述两个第二检测点装置将所检测到的数据传输给第一检测点装置，所述第一检测点装置将所检测到的数据以及两个第二检测点装置所传输的数据全部传输给所述中心处理器；

所述中心处理器用于根据接收到的数据信息判断各个故障检测单元所处位置是否存在故障信息，并将判断出的故障信息和与所述故障信息对应的故障检测单元的信息发送至便携式移动终端；

所述便携式移动终端与所述中心处理器通讯连接，用于显示从所述中心处理器接收到的故障信息和与所述故障信息对应的故障检测单元的信息。

优选的，所述输电线路故障检测系统包括多个便携式移动终端；

所述多个便携式移动终端与所述多个故障检测单元一一对应且所述中心处理器中存储有所述便携式移动终端与所述故障检测单元之间的对应信息，所述中心处理器将判断出的故障信息和与所述故障信息相对应的故障检测单元的信息发送至相应的便携式移动终端。

进一步，还包括存储器；

所述存储器存储有所述便携式移动终端与所述故障检测单元的对应信息，所述中心处理器与所述存储器相接，所述中心处理器根据所述存储器中存储的所述便携式移动终端与所述故障检测单元的对应信息将判断出的故障信息和与所述故障信息相对应的故障检测单元的信息发送至相应的便携式移动终端。

优选的，所述第一检测点装置包括安装在输电线路的B相上的第一电压传感器，设置在输电线路的B相一侧的第一电场强度传感器，分别与第一电压传感器和第一电场强度传感器相连的第一信号处理单元，所述第一信号处理单元与所述中心处理器电接。

进一步，所述第一信号处理单元包括嵌入式处理单元、与所述嵌入式处理单元相连的电源管理模块、接收所述第一电压传感器的信号的第一电压采样电路、接收所述第一电场强度传感器的信号的第一电场采样电路以及用于向所述中心处理器传输数据的移动通讯网络模块；

所述移动通讯网络模块与所述第一电压采样电路及所述第一电场采样电路相电接。

优选的，所述第二检测点装置包括安装在输电线路的A相/C相上的第二电压传感器、设置在输电线路的A相/C相一侧的第二电场强度传感器，以及分别与第二电压传感器和第二电场强度传感器相连的第二信号处理单元。

进一步，所述第二信号处理单元包括第二嵌入式处理单元、与所述第二嵌入式处理单元相连的第二电源管理模块、接收第二电压传感器的信号的第二电压采样电路、接收所述第二电场强度传感器的信号的第二电场采样电路、以及用于与第一检测点装置通讯的局部网络模块；

所述局部网络模块与所述第二电压采样电路及所述第二电场采样电路相电接。

进一步，还包括多个传输增强装置；

所述传送增强装置安装在所述中心处理器与所述故障检测单元之间，用于增强所述故障检测单元向所述中心处理器发送的无线信号。

进一步，还包括警报单元；

所述中心处理器还用于在判断出故障信号时向所述警报单元发送警报信号；

所述警报单元用于在接收到所述警报信号时发出警报。

本发明还提出了一种输电线路故障检测方法，其中，使用如上所述的输电线路故障检测系统对输电线路故障进行检测。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的输电线路故障检测系统，通过现代信息网络和计算机技术能够及时确认输电线路的故障点，具有之前的需要人工巡检的简单指示器所无法达到的效果，通过设置的多个故障检测单元，使得本发明的监测点设备在一个以上，可以根据用户需求灵活设置，所以又具有可以分布投资、灵活扩大系统容量提升定位精度的效果。本发明极大程度上提高了人员效率，降低了劳动强度，缩短了故障排查时间，降低了由于输电线路故障带来的工农业生产损失，并能够作为客观第三方线路数据为输电线路提供辅助数据。

附图说明

图1是本发明实例中所述的一种输电线路故障检测系统的整体框图；

图2是本发明中的第一检测点装置的结构示意图；

图3是本发明中的第一检测点装置中信号处理单元的构成框图；

图4是本发明中的第二检测点装置的结构示意图；

图5是本发明中的第二检测点装置中信号处理单元的构成框图；

图6是本发明实例中所述的另一种输电线路故障检测系统的整体框图；

图7是本发明实例中所述的又一种输电线路故障检测系统的整体框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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。

如图1至图7，本发明提出了一种输电线路故障检测系统，其包括：中心处理器1、便携式移动终端2和多个故障检测单元3，多个故障检测单元3沿输电线路上分散设置，其中，各个故障检测单元3包括：第一检测点装置31和两个第二检测点装置32，第一检测点装置31设置在输电线路的B相线(图中未示出)路上，两个第二检测点装置32分别设置在输电线路的A相线路和C相线路上，其中，两个第二检测点装置32将所检测到的数据传输给第一检测点装置31，第一检测点装置31将所检测到的数据以及两个第二检测点装置32所传输的数据全部传输给所述中心处理器1；中心处理器1用于根据接收到的数据信息判断是否存在故障信息，并将判断出的故障信息和与故障信息对应述故障检测单元3的信息发送至便携式移动终端2，便携式移动终端2与中心处理器1通讯连接，用于显示从中心处理器1接收到的故障信息和与该故障信息对应的故障检测单元3的信息。

通过将多个故障检测单元3分散地设置于输电线路上，第一检测点装置31将所检测到的数据以及两个第二检测点装置32所传输的数据全部传输给所述中心处理器1，通过中心处理器1对检测的数据进行处理并判断出各个检测单元所检测出的输电电路是否存在故障，当检测出存在故障时，中心处理器1将判断出的故障信息输及与故障信息相对应的检测单元的信息(如位置信息)送到便携式移动终端2，操作人员根据便携式移动终端2接收到的故障信息和与所述故障信息对应的故障检测单元的信息能够快速地判断出输电线路存在故障的位置，从而实现了体重输电线路故障检测效率。

进一步地，在本发明的一具体实施例中，本发明的输电线路故障检测系统包括多个便携式移动终端2，多个便携式移动终端2与多个故障检测单元3一一对应且中心处理器1中存储有便携式移动终端2与故障检测单元3之间的对应关系，中心处理器1将判断出的故障信息和与故障信息相对应的故障检测单元3的信息(如位置信息)发送至相应的便携式移动终端2。检测单元中有多名检测操作人员，检测操作人员每个人持有一个或多个独立的便携式移动终端2，便携式移动终端2的个数与故障检测单元3的个数相同且与之一一对应，故障检测单元3检测的数据全部传输给所述中心处理器1，通过中心处理器1对检测的数据进行处理并判断出各个检测单元所检测出的输电电路是否存在故障，当检测出存在故障时，中心处理器1将判断出的故障信息输及与故障信息相对应的检测单元的信息(如位置信息)输送到相应的便携式移动终端2，操作人员根据相应的便携式移动终端2接收到的故障信息能够快速地判断出输电线路存在故障的位置，从而实现了体重输电线路故障检测效率，且每个操作检测人员负责某一区域的故障检测单元3，当其所负责的区域的故障检测单元3并未检测出故障信息数据时，此时该操作检测人员并不会接收到故障信息，也即只有操作检测人员负责的区域的故障检测单元3检测出故障信息数据时，他携带的便携式移动终端2才会接收到相应的故障信息，这进一步提高了检测效率。每个故障检测单元监测的线路位置提前存储到了存储单元中，当其检测到线路出现故障时，则能够直接判断其发生故障的位置，进行排除，避免了对故障的重复检测，提高了效率。

如图6和图7所示，在本发明的具体实施例中，输电线路故障检测系统还包括存储器4，存储器4存储便携式移动终端2与故障检测单元3之间的对应关系，中心处理器1与存储器4相接，中心处理器1根据存储器4中存储的便携式移动终端2与故障检测单元3之间的对应关系将判断出的故障信息发送至相应的便携式移动终端2，从而提高输电线路故障检测的准确性。

具体地，在本发明的具体实施例中，第一检测点装置31包括安装在输电线路的B相的线路D上的第一电压传感器A、设置在输电线路的B相D一侧的第一电场强度传感器C、分别与第一电压传感器A和第一电场强度传感器C相接的第一信号处理单元E，第一信号处理单元E与中心处理器1电接。第一信号处理单元E根据第一电压传感器A和第一电场强度传感器C发送的数据进行处理，并转换成中心处理器1所需要的数据，例如，在中心处理器1中存储有输电线路存在故障时的故障电压数据和故障电场强度数据，第一信号处理单元E将第一电压传感器A和第一电场强度传感器C处理成相应的检测出的实际电压数据和实际电场强度数据，中心处理器1根据接收到的实际电压数据和实际电场强度数据分别与故障电压数据和故障电场强度数据进行对比来判断出是否存在故障。在一具体实施例中，第一信号处理单元E包括有嵌入式处理单元5、与嵌入式处理单元5相连的电源管理模块6、接收第一电压传感器A信号的电压采样电路9、接收第一电场强度传感器C信号的第一电场采样电路7、用于向中心处理器1传输数据的移动通讯网络模块8，移动通讯网络模块8与第一电压采样电路9及第一电场采样电路7相电接，通过第一信号处理单元E包括上述构造，可以高效且准确地将故障检测单元3检测的数据传输至中心处理器1中。

进一步地，与上述第一检测点装置31的构造相似，第二检测点装置32包括有安装在输电线路的A相/C相(指A相和/或C相)上的第二电压传感器A’、设置在输电线路的A相/C相一侧的第二电场强度传感器C’，以及分别与第二电压传感器A’和第二电场强度传感器C’相连的第二信号处理单元E’。类似地，第二信号处理单元E’根据第一电压传感器A’和第一电场强度传感器C’发送的数据进行处理，并转换成中心处理器1所需要的数据，例如，在中心处理器1中存储有输电线路存在故障时的故障电压数据和故障电场强度数据，第一信号处理单元E’将第一电压传感器A’和第一电场强度传感器C’处理成相应的检测出的实际电压数据和实际电场强度数据，中心处理器1根据接收到的实际电压数据和实际电场强度数据分别与故障电压数据和故障电场强度数据进行对比来判断出是否存在故障。

在本发明的具体实施例中，第二信号处理单元E’包括有第二嵌入式处理单元5’、分别与第二嵌入式处理单元5’相连的第二电源管理模块6’、接收第二电压传感器A’的信号的第二电压采样电路9’、接收第二电场强度传感器C’的信号的第二电场采样电路7’、以及用于与第一检测点装置31通讯的局部网络模块8’，局部网络模块8’与第二电压采样电路9’和第二电场采样电路9’相电接。通过第二信号处理单元E’具有上述构造，可以高效且准确地将故障检测单元3检测的数据传输至中心处理器1中

进一步地，本发明的输电线路故障检测系统还包括多个传输增强装置10，传输增强装置10分别安装在中心处理器1与故障检测单元3之间，用于增强故障检测单元3向中心处理器1发送的无线信号，在一具体实施例中，传输增强装置10例如为信号放大器，在本发明中，对传输增强装置10的类型并不进行限制，只要能起到信号放大的作用的传输增强装置均在本发明的范围之内。

进一步地，如图7所示，便携式移动终端2还包括警报单元21，其中，中心处理器1还用于在判断出故障信号时向警报单元21发送警报信号；警报单元21用于在接收到警报信号时发出警报，从而有利于操作检测人员能够快速地发现故障信息，即使在他携带该便携式移动终端2并未查到该便携式移动终端2时。

进一步地，本发明还提出了一种输电线路故障检测方法，其中，使用本发明的上述输电线路故障检测系统对输电线路故障进行检测。

本发明的输电线路故障检测系统通过现代信息网络和计算机技术能够及时确认输电线路的故障点，具有之前的需要人工巡检的简单指示器所无法达到的效果，由于本发明的监测点设备为一个以上，可以根据用户需求灵活设置，所以又具有可以分布投资、灵活扩大系统容量提升定位精度的效果。本发明极大程度上提高了人员效率，降低了劳动强度，缩短了故障排查时间，降低了由于输电线路故障带来的工农业生产损失，并能够作为客观第三方线路数据为输电线路提供辅助数据。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路故障检测系统，其特征在于，包括中心处理器、便携式移动终端以及多个故障检测单元，

所述多个故障检测单元沿输电线路分散设置，其中，每个故障检测单元包括一个第一检测点装置和两个第二检测点装置；

所述第一检测点装置设置在输电线路的B相线路上，所述两个第二检测点装置分别设置在输电线路的A相线路和C相线路上，所述两个第二检测点装置将所检测到的数据传输给第一检测点装置，所述第一检测点装置将所检测到的数据以及两个第二检测点装置所传输的数据全部传输给所述中心处理器；

所述中心处理器用于根据接收到的数据信息判断各个故障检测单元所处位置是否存在故障信息，并将判断出的故障信息和与所述故障信息对应的故障检测单元的信息发送至便携式移动终端；

所述便携式移动终端与所述中心处理器通讯连接，用于显示从所述中心处理器接收到的故障信息和与所述故障信息对应的故障检测单元的信息。

2.如权利要求1所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，所述输电线路故障检测系统包括多个便携式移动终端；

所述多个便携式移动终端与所述多个故障检测单元一一对应且所述中心处理器中存储有所述便携式移动终端与所述故障检测单元之间的对应信息，所述中心处理器将判断出的故障信息和与所述故障信息相对应的故障检测单元的信息发送至相应的便携式移动终端。

3.如权利要求2所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，还包括存储器；

所述存储器存储有所述便携式移动终端与所述故障检测单元的对应信息，所述中心处理器与所述存储器相接，所述中心处理器根据所述存储器中存储的所述便携式移动终端与所述故障检测单元的对应信息将判断出的故障信息和与所述故障信息相对应的故障检测单元的信息发送至相应的便携式移动终端。

4.如权利要求1所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，所述第一检测点装置包括安装在输电线路的B相上的第一电压传感器，设置在输电线路的B相一侧的第一电场强度传感器，分别与第一电压传感器和第一电场强度传感器相连的第一信号处理单元，所述第一信号处理单元与所述中心处理器电接。

5.如权利要求4所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，所述第一信号处理单元包括嵌入式处理单元、与所述嵌入式处理单元相连的电源管理模块、接收所述第一电压传感器的信号的第一电压采样电路、接收所述第一电场强度传感器的信号的第一电场采样电路以及用于向所述中心处理器传输数据的移动通讯网络模块；

所述移动通讯网络模块与所述第一电压采样电路及所述第一电场采样电路相电接。

6.如权利要求1所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，所述第二检测点装置包括安装在输电线路的A相/C相上的第二电压传感器、设置在输电线路的A相/C相一侧的第二电场强度传感器，以及分别与第二电压传感器和第二电场强度传感器相连的第二信号处理单元。

7.如权利要求6所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，所述第二信号处理单元包括第二嵌入式处理单元、与所述第二嵌入式处理单元相连的第二电源管理模块、接收第二电压传感器的信号的第二电压采样电路、接收所述第二电场强度传感器的信号的第二电场采样电路、以及用于与第一检测点装置通讯的局部网络模块；

所述局部网络模块与所述第二电压采样电路及所述第二电场采样电路相电接。

8.如权利要求1至7中任一项所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，还包括多个传输增强装置；

所述传送增强装置安装在所述中心处理器与所述故障检测单元之间，用于增强所述故障检测单元向所述中心处理器发送的无线信号。

9.如权利要求1至7中任一项所述的输电线路故障检测系统，其特征在于，还包括警报单元；

所述中心处理器还用于在判断出故障信号时向所述警报单元发送警报信号；

所述警报单元用于在接收到所述警报信号时发出警报。

10.一种输电线路故障检测方法，其特征在于，使用如权利要求1至9中任一项所述的输电线路故障检测系统对输电线路故障进行检测。

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