CN111856205A - 一种配电网故障指示系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网故障指示系统，包括：电压监测模块、三相线路监测模块、监控后台及GPS授时模块；GPS授时模块，用于进行对时；电压监测模块包括第一GPS授时单元，与GPS授时模块连接，用于对电压监测模块的时钟进行校准；三相线路监测模块包括第二GPS授时单元；第二GPS授时单元分别安装在配电网的三相系统各相线路上，与GPS授时模块连接，用于对三相线路监测模块的时钟进行校准；三相线路监测模块，用于响应于数据召测命令，获取故障时刻点对应的故障电流信号，并将故障电流信号返回监控后台。本发明实现精准对时及广域同步，提高故障定位的精度。本发明还公开了一种配电网故障指示方法。
Description
技术领域
本发明涉及配电网自动化技术领域，尤其涉及一种配电网故障指示系统及方法。
背景技术
目前，配电网故障指示器一般均要求具有接地故障指示能力，由于故障指示器的零序电流需要通过三相电流合成后获得，当故障指示器三相之间不同步较大时就难以获得准确的零序电流值，尤其是高阻接地时零序电流幅值较低更是如此。传统的故障指示器一般采用三相监测模块上自带的电场传感器信号进行合成后作为启动信号，三相监测模块中仅有一相带有GPS授时模块，其他两相通过距离校正方法进行校准，因此，三相监测模块的同步精度仅能达到100us级，这样合成的电场也有较大误差，难以利用零序电压进行准确启动，同时由于合成后的零序电流精度也不高，对后续故障定位精度造成很大影响。
发明内容
本发明实施例提供一种配电网故障指示系统及方法，实现精准对时及广域同步，能实现利用变电站零序电压进行启动，大大提高了定时准确度，能有效降低三相电流合成的误差，提高了故障定位的精度。
本发明一实施例提供一种配电网故障指示系统，包括：电压监测模块、三相线路监测模块、监控后台及GPS授时模块；
所述GPS授时模块，用于进行对时；
所述电压监测模块包括第一GPS授时单元；所述第一GPS授时单元，与所述GPS授时模块连接，用于对所述电压监测模块的时钟进行校准；
所述电压监测模块，与所述监控后台连接，用于获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障；当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台；
所述监控后台，与所述三相线路监测模块连接，用于当接收到所述接地信号时，向所述三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；
所述三相线路监测模块包括第二GPS授时单元；所述第二GPS授时单元分别安装在所述配电网的三相系统各相线路上，与所述GPS授时模块连接，用于对所述三相线路监测模块的时钟进行校准；
所述三相线路监测模块，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；
所述监控后台，用于根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。
作为上述方案的改进，所述系统还包括汇集模块和基站；
所述汇集模块，用于连接所述监控后台、所述三相线路监测模块以进行数据传输；
所述基站，与所述监控后台、所述汇集模块、所述电压监测模块、所述三相线路监测模块连接，用于实现所述监控后台分别与所述汇集模块、所述电压监测模块、所述三相线路监测模块进行通信。
作为上述方案的改进，所述电压监测模块包括第一处理单元和零序电压检测与数据采集单元；
所述零序电压检测与数据采集单元，用于获取配电网的零序电压；
所述第一处理单元，与所述零序电压检测与数据采集单元连接，用于通过判断所述零序电压是否超过预设的电压限值，来检测所述配电网是否发生接地故障；当判断到所述零序电压超过所述电压限值时，则认为所述配电网发生接地故障。
作为上述方案的改进，所述零序电压检测与数据采集单元，还用于采集预设的采样点的周波采样点数值；
所述第一处理单元，与所述第一GPS授时单元连接，用于当检测到所述配电网发生接地故障时，则确定当前采样点的周波采样点数值与上一采样点的周波采样点数值的差值；
判断连续若干个采样点的周波采样点数值的差值是否大于预设的门限值，若是，则获取当本周波最先出现周波采样点数值的差值大于所述门限值时对应的时刻点作为故障时刻点。
作为上述方案的改进，所述零序电压检测与数据采集单元由接地变压器、中性点互感器模块、电压互感器、PWM转换器及光电隔离模块构成；电压互感器模块包括电压互感器和第一电阻；
所述接地变压器接在三相母线上，所述接地变压器的中性点与所述中性点互感器的一次侧连接；所述中性点互感器的二次侧与所述电压互感器的一次侧连接，所述电阻并联在所述电压互感器的二次侧的两端；所述PWM转换器的一端与所述电阻并联连接；所述PWM转换器的另一端与所述光电隔离模块的第一端连接，所述光电隔离模块的第二端与所述第一处理单元连接。
作为上述方案的改进，所述光电隔离模块包括光电隔离器、第二电阻及第三电阻；其中，所述光电隔离器由发光二极管和光敏三极管组成；
所述发光二极管的正极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述光电隔离模块的第一端连接，所述发光二极管的负极接地；所述光敏三极管的集电极接地，所述光敏三极管的发射极均与所述第三电阻的第一端、所述光电隔离模块的第二端连接，所述第三电阻的第二端与电源连接。
作为上述方案的改进，所述电压监测模块还包括电源单元、本地数据存储单元及第一通信单元；
所述电源单元，与所述第一处理单元连接，用于提供电源；
所述本地数据存储单元，与所述第一处理单元连接，用于存储所述电压监测模块的数据；
所述第一通信单元，与所述第一处理单元连接，用于将所述接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台。
作为上述方案的改进，所述三相线路监测模块包括第二处理单元、电流检测与数据采集单元、近程故障指示单元及第二通信单元；
所述电流检测与数据采集单元，用于获取线路的电流信号；
所述第二通信单元，用于与所述监控后台进行通信，以接收所述监控后台发送的所述数据召测命令和所述故障点信息，并将所述故障电流信号回传到所述监控后台；
所述第二处理单元，与所述第二通信单元、所述近程故障指示单元连接，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的电流信号作为所述故障电流信号；根据所述故障点信息控制所述近程故障指示单元进行指示；
所述近程故障指示单元，分别安装在所述三相系统各线路上，用于对所述故障点所在线路进行指示。
作为上述方案的改进，所述汇集模块包括第三处理单元、远程故障指示单元、第三通信单元及第一LoRa单元；
所述三相线路监测模块还包括第二LoRa单元；
所述第三通信单元，与所述第三处理单元连接，用于与所述监控后台进行通信，以接收所述监控后台发送的所述数据召测命令和所述故障点信息，并将所述故障电流信号回传到所述监控后台；
所述远程故障指示单元，与所述第三处理单元连接，用于根据所述故障点信息对所述故障点进行指示；
所述第一LoRa模块，与所述第三处理单元连接，用于与所述第二LoRa单元进行通信，以将所述数据召测命令和所述故障点信息发送至所述第二LoRa单元，并接收所述第二LoRa单元返回的所述故障电流信号。
本发明另一实施例提供一种配电网故障指示方法，适用于上述的配电网故障指示系统，所述方法包括：
GPS授时模块进行对时；
电压监测模块获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障，当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至监控后台；其中，所述电压监测模块通过其设有的第一GPS授时单元进行模块时钟校准；
所述监控后台当接收到所述接地信号时，向三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；
所述三相线路监测模块响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；其中，所述三相线路监测模块通过其设有的第二GPS授时单元进行模块时钟校准；
所述监控后台根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。
相比于现有技术，本发明实施例公开的配电网故障指示系统及方法，具有如下有益效果：
所述配电网故障指示系统包括：电压监测模块、三相线路监测模块、监控后台及GPS授时模块；所述GPS授时模块，用于进行对时；所述电压监测模块包括第一GPS授时单元；所述第一GPS授时单元，与所述GPS授时模块连接，用于对所述电压监测模块的时钟进行校准；所述电压监测模块，与所述监控后台连接，用于获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障；当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台；所述监控后台，与所述三相线路监测模块连接，用于当接收到所述接地信号时，向所述三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；所述三相线路监测模块包括第二GPS授时单元；所述第二GPS授时单元分别安装在所述配电网的三相系统各相线路上，与所述GPS授时模块连接，用于对所述三相线路监测模块的时钟进行校准；所述三相线路监测模块，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；所述监控后台，用于根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。，通过电压监测模块和三相系统各相线路均设置GPS授时单元，所监测的零序电压无需系统合成且采集的电压电流数据带有精确时间戳，实现精准对时及广域同步，能实现利用变电站零序电压进行启动，大大提高了定时准确度，能有效降低三相电流合成的误差，提高了故障定位的精度。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种配电网故障指示系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的电压监测模块的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的零序电压检测与数据采集单元的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的三相线路监测模块的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的配电网故障指示系统的具体结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的汇集模块的结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的一种配电网故障指示方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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作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。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种配电网故障指示系统的结构示意图，包括：电压监测模块2、三相线路监测模块4、监控后台3及GPS授时模块1；
所述GPS授时模块1，用于进行对时；
所述电压监测模块2包括第一GPS授时单元22；所述第一GPS授时单元22，与所述GPS授时模块1连接，用于对所述电压监测模块2的时钟进行校准；
所述电压监测模块2，与所述监控后台3连接，用于获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障；当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台3；
所述监控后台3，与所述三相线路监测模块4连接，用于当接收到所述接地信号时，向所述三相线路监测模块4发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；
所述三相线路监测模块4包括第二GPS授时单元43；所述第二GPS授时单元43分别安装在所述配电网的三相系统各相线路上，与所述GPS授时模块1连接，用于对所述三相线路监测模块4的时钟进行校准；
所述三相线路监测模块4，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台3；
所述监控后台3，用于根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块4，以使得所述三相线路监测模块4根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。
本实施例中，GPS授时模块1、第一GPS授时单元22和第二GPS授时单元43进行高精度对时，保持系统上所有传感器广域同步，可有效保证在监控后台3上可准确合成出零序电流，大大降低故障定位难度。电压监测模块2安装在变电站母线处，用于监测母线的零序电压。利用发生接地故障时，零序电压将发生异常的特点来监测系统是否发生接地故障，若发生接地故障则将故障时刻点和生成的接地信号发送到监控后台3。监控后台3包括云平台、手机端、pc端等，具有部署电网结构图、收集电网运行数据并进行分析和展示、发出数据召测命令，提供人机交互界面等功能，当接收到接地信号时，向三相线路监测模块4发出数据召测命令。当三相线路监测模块4收到数据召测命令时，对数据召测命令进行解析并将故障时刻点前后获取到的故障电流信号用断点续传方式回传到监控后台3。监控后台3对该故障电流信号进行整理和分析，并利用接地故障定位算法定位出故障点，进而对三相线路监测模块4发出闪灯警示命令，以使得三相线路监测模块收到闪灯警示命令后进行指示，如闪烁报警。因此，配电网故障指示系统可充分利用GPS精确授时获得准确的故障时刻点，且由于接地故障与零序电压异常形成充分必要条件，不会受到外部环境影响。
在一些实施例中，参见图2，是本发明一实施例提供的电压监测模块的结构示意图，所述电压监测模块2包括第一处理单元21和零序电压检测与数据采集单元23；
所述零序电压检测与数据采集单元23，用于获取配电网的零序电压；
所述第一处理单元21，与所述零序电压检测与数据采集单元23连接，用于通过判断所述零序电压是否超过预设的电压限值，来检测所述配电网是否发生接地故障；当判断到所述零序电压超过所述电压限值时，则认为所述配电网发生接地故障。
在一实施例中，所述零序电压检测与数据采集单元23，还用于采集预设的采样点的周波采样点数值；
所述第一处理单元21，与所述第一GPS授时单元22连接，用于当检测到所述配电网发生接地故障时，则确定当前采样点的周波采样点数值与上一采样点的周波采样点数值的差值；
判断连续若干个采样点的周波采样点数值的差值是否大于预设的门限值，若是，则获取当本周波最先出现周波采样点数值的差值大于所述门限值时对应的时刻点作为故障时刻点。
其中，由于系统设有GPS授时模块1以及电压监测模块2设有第一GPS授时单元22，电压监测模块2的时钟可以与GPS保持精确同步，其时钟误差＜20us。本实施例中，若识别到零序电压有效值超过预设的电压限值，即判定系统发生了接地故障(系统异常)。然后利用当前周波采样点数值Rt0与上一周波采样点数值R(t0-20ms)进行一一对应相减，具体为N＝Rt0-R(t0-20ms)。若连续若干个采样点均出现差值N大于设定的门限值Nset，则判定故障时刻点tpro为本周波最早发现N＞Nset的时刻点。电压监测模块2对零序电压进行持续监测，若发现系统异常后将故障时刻点发送到监控后台3。
在一优选的实施例中，请参见图2，所述电压监测模块2还包括电源单元26、本地数据存储单元25及第一通信单元24；
所述电源单元26，与所述第一处理单元21连接，用于提供电源；
所述本地数据存储单元25，与所述第一处理单元21连接，用于存储所述电压监测模块2的数据；
所述第一通信单元24，与所述第一处理单元21连接，用于将所述接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台3。
示例性的，第一通信单元24为4G模块及其外围电路，第一处理单元21为应用软件FreeRT0S+STM32Cube MCU及其外围电路，第一GPS授时单元22为GPS授时和接口电路，电源单元26为电源电路。
在一具体实施例中，参见图3，是本发明一实施例提供的零序电压检测与数据采集单元的结构示意图，所述零序电压检测与数据采集单元23由接地变压器231、中性点互感器模块232、电压互感器233、PWM转换器234及光电隔离模块235构成；电压互感器模块233包括电压互感器T1和第一电阻R1；
所述接地变压器231接在三相母线上，所述接地变压器231的中性点与所述中性点互感器232的一次侧连接；所述中性点互感器232的二次侧与所述电压互感器T1的一次侧连接，所述电阻R1并联在所述电压互感器T1的二次侧的两端；所述PWM转换器234的一端与所述电阻R1并联连接；所述PWM转换器234的另一端与所述光电隔离模块235的第一端连接，所述光电隔离模块235的第二端与所述第一处理单元21连接。
在一具体实施例中，请参见图3，所述光电隔离模块235包括光电隔离器2351、第二电阻R2及第三电阻R3；其中，所述光电隔离器2351由发光二极管D和光敏三极管组成T2；
所述发光二极管D的正极与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述光电隔离模块235的第一端连接，所述发光二极管D的负极接地；所述光敏三极管T2的集电极接地，所述光敏三极管T2的发射极均与所述第三电阻R3的第一端、所述光电隔离模块235的第二端连接，所述第三电阻R3的第二端与电源连接。
需要说明的是，通过中性点互感器232监测接地变压器的中性点电压信号，通过电压互感器233监测中性点互感器232二次侧电压信号，进而通过PWM转换器234将电压信号进行PWM转换，从而通过光电隔离模块235将PWM转换后的信号进行光电隔离，后输入第一处理单元21进行分析与处理。其中，PWM转换器234可以为具有PWM转换功能的电路、芯片器件等装置，如APC芯片。
在一些实施例中，参见图4，是本发明一实施例提供的三相线路监测模块的结构示意图，所述三相线路监测模块4包括第二处理单元41、电流检测与数据采集单元42、近程故障指示单元44及第二通信单元45；
所述电流检测与数据采集单元42，用于获取线路的电流信号；
所述第二通信单元45，用于与所述监控后台3进行通信，以接收所述监控后台3发送的所述数据召测命令和所述故障点信息，并将所述故障电流信号回传到所述监控后台3；
所述第二处理单元41，与所述第二通信单元45、所述近程故障指示单元44连接，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的电流信号作为所述故障电流信号；根据所述故障点信息控制所述近程故障指示单元进行指示；
所述近程故障指示单元44，分别安装在所述三相系统各线路上，用于对所述故障点所在线路进行指示。
在一具体实施例中，请参见图4，所述三相线路监测模块4还包括：
第一电能管理单元46，与所述第二处理单元41连接，用于存储并管理电能；
本地数据存储单元47，用于存储所述三相线路监测模块4的数据。
示例性的，第一电能管理单元46可以为导线感应取电和能量管理电路，所述第二处理单元41具体为STM32及其外围电路，近程故障指示单元44可以为具有实现近程控制的LED故障闪烁等指示功能的设备，第二LoRa模块48为LoRa模块及其外围电路，第二GPS授时单元43为GPS授时和接口电路，第二通信单元45可以为4G模块及其外围电路。
在一优选实施例中，参见图5，是本发明一实施例提供的配电网故障指示系统的具体结构示意图，所述系统还包括汇集模块5和基站6；
所述汇集模块5，用于连接所述监控后台3、所述三相线路监测模块4以进行数据传输；
所述基站6，与所述监控后台3、所述汇集模块5、所述电压监测模块2、所述三相线路监测模块4连接，用于实现所述监控后台3分别与所述汇集模块5、所述电压监测模块2、所述三相线路监测模块4进行通信。
需要说明的是，上述实施例中，监控后台3与三相线路监测模块4实现直接无线数据传输。而本实施例中，通过设置所述汇集模块5实现所述监控后台3与所述三相线路监测模块4之间的数据传输。第一通信单元24、监控后台3、第二通信单元45和第三通信单元52之间通过基站实现无线通信。
基于上述实施例，在一具体实施例中，参见图6，是本发明一实施例提供的汇集模块的结构示意图，所述汇集模块5包括第三处理单元51、远程故障指示单元54、第三通信单元52及第一LoRa单元53；
所述三相线路监测模块4还包括第二LoRa单元48；
所述第三通信单元52，与所述第三处理单元51连接，用于与所述监控后台3进行通信，以接收所述监控后台3发送的所述数据召测命令和所述故障点信息，并将所述故障电流信号回传到所述监控后台3；
所述远程故障指示单元54，与所述第三处理单元51连接，用于根据所述故障点信息对所述故障点进行指示；
所述第一LoRa模块53，与所述第三处理单元51连接，用于与所述第二LoRa单元48进行通信，以将所述数据召测命令和所述故障点信息发送至所述第二LoRa单元48，并接收所述第二LoRa单元48返回的所述故障电流信号。
在一具体实施例中，请参见图6，所述汇集模块5还包括：
第二电能管理单元55，与所述第三处理单元51连接，用于存储并管理电能。
需要说明的是，请参见图5，三相线路监测模块4在三相系统各线路上均设有第二LoRa单元48和第二GPS授时单元43，实现三相系统时钟同步，所合成的电场具有较高的精确度。具体的，监控后台3当接收到接地信号时，向汇集模块5发出数据召测命令，使得当汇集模块5通过第三通信单元52收到数据召测命令时，对数据召测命令进行解析并将数据召测命令通过第一LoRa单元53转发到三相线路监测模块4。第二LoRa单元48接收到数据召测命令后，第二处理单元41将故障时刻点前后获取到的故障电流信号用断点续传方式通过第二LoRa单元48发送到第一LoRa单元53。汇集模块5将该故障电流信号打包后回传到监控后台。监控后台3对该故障电流信号进行整理和分析，并利用接地故障定位算法定位出故障点，进而对故障点上游的汇集模块5发出闪灯警示命令，汇集模块5收到闪灯警示命令后通过LoRa通信控制三相线路监测模块4进行警示，如闪烁报警。
示例性的，第二电能管理单元55可以为太阳能取电和能量管理电路，所述第三处理单元51可以是应用软件FreeRT0S+STM32Cube MCU及其外围电路，远程故障指示单元54可以为具有实现远程控制的LED故障闪烁等指示功能的设备，第一LoRa模块53为LoRa模块及其外围电路，第三通信单元52可以为4G模块及其外围电路。
本发明实施例提供的配电网故障指示系统，通过所述配电网故障指示系统包括：电压监测模块、三相线路监测模块、监控后台及GPS授时模块；所述GPS授时模块，用于进行对时；所述电压监测模块包括第一GPS授时单元；所述第一GPS授时单元，与所述GPS授时模块连接，用于对所述电压监测模块的时钟进行校准；所述电压监测模块，与所述监控后台连接，用于获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障；当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台；所述监控后台，与所述三相线路监测模块连接，用于当接收到所述接地信号时，向所述三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；所述三相线路监测模块包括第二GPS授时单元；所述第二GPS授时单元分别安装在所述配电网的三相系统各相线路上，与所述GPS授时模块连接，用于对所述三相线路监测模块的时钟进行校准；所述三相线路监测模块，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；所述监控后台，用于根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。，通过电压监测模块和三相系统各相线路均设置GPS授时单元，所监测的零序电压无需系统合成且采集的电压电流数据带有精确时间戳，实现精准对时及广域同步，能实现利用变电站零序电压进行启动，大大提高了定时准确度，能有效降低三相电流合成的误差，提高了故障定位的精度。
参见图6，是本发明一实施例提供的一种配电网故障指示方法的流程示意图，所述方法适用于上述实施例的配电网故障指示系统，包括步骤：
S101、GPS授时模块进行对时；
S102、电压监测模块获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障，当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至监控后台；其中，所述电压监测模块通过其设有的第一GPS授时单元进行模块时钟校准；
S103、所述监控后台当接收到所述接地信号时，向三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；
S104、所述三相线路监测模块响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；其中，所述三相线路监测模块通过其设有的第二GPS授时单元进行模块时钟校准；
S105、所述监控后台根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。
本发明实施例提供的配电网故障指示方法，通过GPS授时模块进行对时；电压监测模块获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障，当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至监控后台；其中，所述电压监测模块通过其设有的第一GPS授时单元进行模块时钟校准；所述监控后台当接收到所述接地信号时，向三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；所述三相线路监测模块响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；其中，所述三相线路监测模块通过其设有的第二GPS授时单元进行模块时钟校准；所述监控后台根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示，通过电压监测模块和三相系统各相线路均设置GPS授时单元，所监测的零序电压无需系统合成且采集的电压电流数据带有精确时间戳，实现精准对时及广域同步，能实现利用变电站零序电压进行启动，大大提高了定时准确度，能有效降低三相电流合成的误差，提高了故障定位的精度。
以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种配电网故障指示系统，其特征在于，包括：电压监测模块、三相线路监测模块、监控后台及GPS授时模块；
所述GPS授时模块，用于进行对时；
所述电压监测模块包括第一GPS授时单元；所述第一GPS授时单元，与所述GPS授时模块连接，用于对所述电压监测模块的时钟进行校准；
所述电压监测模块，与所述监控后台连接，用于获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障；当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台；
所述监控后台，与所述三相线路监测模块连接，用于当接收到所述接地信号时，向所述三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；
所述三相线路监测模块包括第二GPS授时单元；所述第二GPS授时单元分别安装在所述配电网的三相系统各相线路上，与所述GPS授时模块连接，用于对所述三相线路监测模块的时钟进行校准；
所述三相线路监测模块，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；
所述监控后台，用于根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。
2.如权利要求1所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述系统还包括汇集模块和基站；
所述汇集模块，用于连接所述监控后台、所述三相线路监测模块以进行数据传输；
所述基站，与所述监控后台、所述汇集模块、所述电压监测模块、所述三相线路监测模块连接，用于实现所述监控后台分别与所述汇集模块、所述电压监测模块、所述三相线路监测模块进行通信。
3.如权利要求1所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述电压监测模块包括第一处理单元和零序电压检测与数据采集单元；
所述零序电压检测与数据采集单元，用于获取配电网的零序电压；
所述第一处理单元，与所述零序电压检测与数据采集单元连接，用于通过判断所述零序电压是否超过预设的电压限值，来检测所述配电网是否发生接地故障；当判断到所述零序电压超过所述电压限值时，则认为所述配电网发生接地故障。
4.如权利要求1所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述零序电压检测与数据采集单元，还用于采集预设的采样点的周波采样点数值；
所述第一处理单元，与所述第一GPS授时单元连接，用于当检测到所述配电网发生接地故障时，则确定当前采样点的周波采样点数值与上一采样点的周波采样点数值的差值；
判断连续若干个采样点的周波采样点数值的差值是否大于预设的门限值，若是，则获取当本周波最先出现周波采样点数值的差值大于所述门限值时对应的时刻点作为故障时刻点。
5.如权利要求3所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述零序电压检测与数据采集单元由接地变压器、中性点互感器模块、电压互感器、PWM转换器及光电隔离模块构成；电压互感器模块包括电压互感器和第一电阻；
所述接地变压器接在三相母线上，所述接地变压器的中性点与所述中性点互感器的一次侧连接；所述中性点互感器的二次侧与所述电压互感器的一次侧连接，所述电阻并联在所述电压互感器的二次侧的两端；所述PWM转换器的一端与所述电阻并联连接；所述PWM转换器的另一端与所述光电隔离模块的第一端连接，所述光电隔离模块的第二端与所述第一处理单元连接。
6.如权利要求5所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述光电隔离模块包括光电隔离器、第二电阻及第三电阻；其中，所述光电隔离器由发光二极管和光敏三极管组成；
所述发光二极管的正极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述光电隔离模块的第一端连接，所述发光二极管的负极接地；所述光敏三极管的集电极接地，所述光敏三极管的发射极均与所述第三电阻的第一端、所述光电隔离模块的第二端连接，所述第三电阻的第二端与电源连接。
7.如权利要求3所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述电压监测模块还包括电源单元、本地数据存储单元及第一通信单元；
所述电源单元，与所述第一处理单元连接，用于提供电源；
所述本地数据存储单元，与所述第一处理单元连接，用于存储所述电压监测模块的数据；
所述第一通信单元，与所述第一处理单元连接，用于将所述接地信号和所述故障时刻点发送至所述监控后台。
8.如权利要求1所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述三相线路监测模块包括第二处理单元、电流检测与数据采集单元、近程故障指示单元及第二通信单元；
所述电流检测与数据采集单元，用于获取线路的电流信号；
所述第二通信单元，用于与所述监控后台进行通信，以接收所述监控后台发送的所述数据召测命令和所述故障点信息，并将所述故障电流信号回传到所述监控后台；
所述第二处理单元，与所述第二通信单元、所述近程故障指示单元连接，用于响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的电流信号作为所述故障电流信号；根据所述故障点信息控制所述近程故障指示单元进行指示；
所述近程故障指示单元，分别安装在所述三相系统各线路上，用于对所述故障点所在线路进行指示。
9.如权利要求2所述的配电网故障指示系统，其特征在于，所述汇集模块包括第三处理单元、远程故障指示单元、第三通信单元及第一LoRa单元；
所述三相线路监测模块还包括第二LoRa单元；
所述第三通信单元，与所述第三处理单元连接，用于与所述监控后台进行通信，以接收所述监控后台发送的所述数据召测命令和所述故障点信息，并将所述故障电流信号回传到所述监控后台；
所述远程故障指示单元，与所述第三处理单元连接，用于根据所述故障点信息对所述故障点进行指示；
所述第一LoRa模块，与所述第三处理单元连接，用于与所述第二LoRa单元进行通信，以将所述数据召测命令和所述故障点信息发送至所述第二LoRa单元，并接收所述第二LoRa单元返回的所述故障电流信号。
10.一种配电网故障指示方法，其特征在于，适用于如权利要求1至9任一项所述的配电网故障指示系统，所述方法包括：
GPS授时模块进行对时；
电压监测模块获取配电网的零序电压，以检测所述配电网是否发生接地故障，当检测到发生接地故障时，获取相应的故障时刻点，并将生成的接地信号和所述故障时刻点发送至监控后台；其中，所述电压监测模块通过其设有的第一GPS授时单元进行模块时钟校准；
所述监控后台当接收到所述接地信号时，向三相线路监测模块发送数据召测命令；其中，所述数据召测命令包括所述故障时刻点；
所述三相线路监测模块响应于所述数据召测命令，获取所述故障时刻点对应的故障电流信号，并将所述故障电流信号返回所述监控后台；其中，所述三相线路监测模块通过其设有的第二GPS授时单元进行模块时钟校准；
所述监控后台根据所述故障电流信号定位所述配电网的故障点，将所述故障点对应的故障点信息传输到所述三相线路监测模块，以使得所述三相线路监测模块根据所述故障点信息对所述故障点进行指示。
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