CN112485605A - 一种基于中压载波的故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于中压载波的故障检测系统，该系统中压载波耦合器、中压载波通信载波机、中压载波通信管理机和中压载波通信主站，针对现有10kV电力线路配网结构复杂，分布广泛，故障定位困难、有效运维困难、线路优化困难的问题，利用中压载波的网络拓扑，通过中压载波通信载波机采集故障发生时的电网变化，并传输至中压载波耦合器，中压载波耦合器将信息发送至中压载波通信管理机后，上传至主站进行分析，即可在主站通过与载波机的网络拓扑相结合的方式，快速、准确的定位故障位置和故障发生时间，提高工作效率。

Description

一种基于中压载波的故障检测系统

技术领域

本发明属于中压配电领域，特别涉及一种基于中压载波的故障检测系统。

背景技术

当前国内电力需求持续增加，增大配电电路负荷量，同时也增加了配网故障的发生概率，配网故障是造成用户停电的主要原因，继而威胁了配网系统运行的可靠性与安全性，因此解决配网故障十分重要，但是由于配网结构复杂，分布广泛，故障定位困难，有效运维困难，线路优化困难，迫切需要有效的线路状态监测系统。

当前能够有效监测线路状态的主要有

首半波法：当故障发生在相电压最大值(正半波)附近时，故障线路的暂态零序电流波形是一个正脉冲信号，而非故障线路暂态零序波形是一个负脉冲信号。故障点后暂态零序电流特不明显。首半波极性关系成立的时间较短，不大于1个周波。首半波法(故障初相角约为0)当故障发生在相电压过零点附近时，或高阻接地时，暂态过程很不明显。

暂态信号比相法：选择一个参考线路，如果参考线路只和某一条出线反极性，则该出线为故障线路；和所有出线都反极性则参考线路为故障线路；和其他所有出线都同极性则为母线接地故障。

暂态信号比幅法：比较同一母线所有出线暂态零序电流的幅值(均方根值)，幅值最大者被选定为故障线路。

暂态容性无功功率方向方法：零序容性电流方向，即暂态零序电压、电流间关系，可以选择故障线路。

单一方法很难做到准确的接地故障检测与定位，随着通信技术的发展，配电线路已经基于中压载波实现全网监控，充分利用现有技术发展成果，基于中压载波系统所拥有的自主学习的能力，通过算法可精准进行线路故障定位。

发明内容

为解决上述现有技术的不足或缺陷，本发明提出了一种基于中压载波的故障检测系统，针对现有10kV电力线路配网结构复杂，分布广泛，故障定位困难，有效运维困难，线路优化困难的问题，利用中压载波的网络拓扑实现将故障发生时的电网变化上传至主站进行分析，实现在故障发生后的几分钟内，即可在主站通过与载波机的网络拓扑相结合的方式，快速、准确的定位故障位置和故障发生时间，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于中压载波输出阻抗的10kV线路故障检测系统，包括中压载波耦合器、中压载波通信载波机、中压载波通信管理机、中压载波通信主站，其中：

中压载波通信载波机，用于检测10kV线路上的故障信息，并传输到中压载波通信载波机处的中压载波耦合器；

中压载波耦合器，用于接收中压载波通信载波机传输的故障发生时间信息，并通过10kV线路将故障发生时间信息传输到中压载波通信管理机处；

中压载波通信管理机，用于接收中压载波耦合器发送的故障时间信息，并上报给主站；

主站，用于接收中压载波通信管理机上报的故障时间信息，计算并确定故障精确位置；

中压载波通信载波机与中压载波耦合机相连接，中压载波耦合机与中压载波通信管理机相连，中压载波通信管理机连接主站。

进一步的，中压载波通信载波机，包括相互连接的电源模块、信号检测模块、信号处理模块、载波通信模块和GPS模块。

在10kV电力线路正常状态下，中压载波通信载波机实时监测故障信号，并且定时通过GPS模块进行时间校准，实现设备间时间同步；当10kV线路发生短路、接地故障时，当10kV线路发生故障后，会产生一个故障波，位于故障波附件的中压载波通信载波机会接收故障博，同时利用故障波的高频脉冲，脉冲频率可达80KHZ～200KHZ，和高频脉冲的衰减状态，对线路进行实时波形采样分析，发现和识别线路故障，然后将故障发生时间信息发送给中压载波通信管理机。

脉冲幅值在接近故障点位置时最高，在其他支路和远端时，脉冲幅值出现相应衰减。

进一步的，中压载波耦合器包括相互连接的阻抗变换器、滤波模块、高压隔离模块、防护模块。

进一步的，中压载波通信管理机包括：电源模块、载波通信模块、主控制模块和网络通信模块。

中压载波通信管理机在接收到故障时间信息后，通过网络通信模块使用4G网络或者通过载波通信模块利用光纤上报至主站。

进一步的，主站根据故障时间信息通过D型双端行波原理计算，快速定位10kV线路故障位置。

本发明的优点和积极效果在于：

1.无需额外放置专门的故障指示装置，使用现有的中压载波设备可实现线路状态监测，节约成本。

2.在故障发生后的几分钟内，即可在主站通过与载波机的网络拓扑相结合的方式，快速定位出故障的精确位置并显示故障发生时间。

附图说明

图1为本发明基于中压载波的故障检测系统的结构框图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，本实施例提出一种基于中压载波的故障检测系统结构框图，包括中压载波耦合器、中压载波通信载波机、中压载波通信管理机、中压载波通信主站。

实施例一具体如下：

搭建好由主站、中压载波通信管理机、中压载波通信载波机的通信网络后，当10kV线路发生故障后，会产生一个故障波，位于故障波周围的中压载波机会接收到故障波，根据双端行波原理，只要载波机的时间一致，就能计算出故障点到相邻2个载波机之间的距离。接收到故障波信号的载波机会主动上报事件给主站，主站通过上述理论计算出位置后，结合自身的拓扑结构可迅速准确定位。

实施例二具体如下：

与实施例一的不同之处在于，系统可实时监控10kV单相、两相或三相的电力线故障类型及位置，根据现场实际需求安装相应数量的中压载波通信管理机、中压载波通信载波机、中压载波耦合器。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于中压载波的故障检测系统，包括中压载波耦合器、中压载波通信载波机、中压载波通信管理机、中压载波通信主站，其特征在于：

所述中压载波通信载波机，用于检测10kV线路上的故障信息，并传输到中压载波通信载波机处的中压载波耦合器；

所述中压载波耦合器，用于接收中压载波通信载波机传输的故障发生时间信息，并通过10kV线路将故障发生时间信息传输到中压载波通信管理机处；

所述中压载波通信管理机，用于接收中压载波耦合器发送的故障时间信息，并上报给主站；

所述主站，用于接收中压载波通信管理机上报的故障时间信息，计算并确定故障精确位置；

其中，中压载波通信载波机与中压载波耦合机相连接，中压载波耦合机与中压载波通信管理机相连，中压载波通信管理机连接主站。

2.根据权利要求1所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述中压载波通信载波机，包括相互连接的电源模块、信号检测模块、信号处理模块、载波通信模块和GPS模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述中压载波通信载波机在10kV电力线路正常状态下，实时监测故障信号，并且定时通过GPS模块进行时间校准，实现设备间时间同步；当10kV线路发生短路、接地故障时，中压载波通信载波机利用故障线路上产生的高频脉冲，脉冲频率可达80KHZ～200KHZ，及电压脉冲的衰减状态，对线路进行实时波形采样分析，发现和识别线路故障，然后将故障发生时间信息发送给中压载波通信管理机。

4.根据权利要求3所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述脉冲幅值在接近故障点位置时最高，在其他支路和远端时，脉冲幅值出现相应衰减。

5.根据权利要求1所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述中压载波耦合器包括相互连接的阻抗变换器、滤波模块、高压隔离模块、防护模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述中压载波通信管理机包括：电源模块、载波通信模块、主控制模块和网络通信模块。

7.根据权利要求6所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述中压载波通信管理机在接收到故障时间信息后，通过网络通信模块使用4G网络或者通过载波通信模块利用光纤上报至主站。

8.根据权利要求1所述的一种基于中压载波的故障检测系统，其特征在于，所述主站根据故障时间信息通过D型双端行波原理计算，快速定位10kV线路故障位置。

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