CN113341266A - 架空线路故障现场判别系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及架空线路故障现场判别系统，它包括以下步骤：步骤1）：故障信号指示器实时监测架空线路；步骤2）：计算判定；故障信号指示器的分析算法功能模块对故障监测功能模块采集到的信息进行分析、计算和处理并确定架空电力线路的状态变化；步骤3）：触发告警；步骤4）：定时复位；当信号接收器接收到步骤3）发送的信息后，向无线发射模块返回“收到”信号，故障信号指示器接收到这个信号后，启动定时复位模块，信号接收器自动复位并开始实时监测架空线路；本发明具有更加方便快捷、降低工作量、故障排查高效快速且直观、实用性高的优点。

Description

架空线路故障现场判别系统

技术领域

本发明属于高、低压电气线路的运维检修技术领域，具体涉及架空线路故障现场判别系统。

背景技术

故障点查找和隔离是架空电力线路在日常运维中的常见工作，针对电力线路故障查找与隔离，目前应用的设备有智能分段开关、支线开关、翻牌式故障信号指示器、录波型故障信号指示器等，通过这些设备的应用可以快速地切断故障电流，隔离故障设备和支线，并通过翻牌信号、录波信号、后台系统来指示故障范围，但是仍然存在以下缺陷：1、智能开关造价高，一台10KV有电气控制和继电保护分合功能的智能分段开关动辄数万元，如果在所有的线路分段、分支及用户分界处安装智能分段开关，则线路造价高昂；2、即使不考虑成本地进行大批量地安装智能开关，从继电保护的原理上看，各处智能开关的继电保护动作时限阶差配合也有很大局限性，不可能无限制地进行配合(一般只能配合三级级差)，所以，发生故障后，跳闸范围必然大于故障范围，仍需要进行现场个故障查找与排查；3、现场排查时使用的线路图并不直观，有时在现场很难正确分辨；4、线路下有树木遮挡或距离较远时传统故障信号指示器翻牌不易查看；5、配电自动化系统主站可以收集智能开关的动作信号和录波型故障信号指示器的故障波形，可以依此进行故障的判别，但是主站与现场联络不便，如夜间故障时，主站还需要值守人员查看信号，与现场人员交互，并且对相关人员有很高的技术要求；现有的技术在现场故障查找时因对人员技术要求较高、与主站的联络不便及故障信号指示器观察困难等，造成了现场判断困难、不直观、工作量大等问题；因此，提供一种更加方便快捷、降低工作量、故障排查高效快速且直观、实用性高的架空线路故障现场判别系统是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种更加方便快捷、降低工作量、故障排查高效快速且直观、实用性高的架空线路故障现场判别系统。

本发明的目的是这样实现的：架空线路故障现场判别系统，它包括以下步骤：

步骤1)：故障信号指示器实时监测架空线路；故障信号指示器安装于线路各支点，故障信号指示器的故障监测功能模块实时测量架空电力线路的电压和电流信号并实时监测故障状态下的电压电流突变信号；

步骤2)：计算判定；故障信号指示器的分析算法功能模块对故障监测功能模块采集到的信息进行分析、计算和处理并确定架空电力线路的状态变化，包括以下步骤：

2-1：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号，即可判别为故障线路段；

2-2：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为故障后已送电线路段；

2-3：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到既无电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为非故障线路段；

步骤3)：触发告警；触发报警模块根据步骤2)计算判定的结果，发出告警，若计算判定结果符合2-1，则触发报警模块启动故障指示灯闪烁并通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；若计算判定结果符合2-2 或2-3，则触发报警模块通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；

步骤4)：定时复位；当信号接收器接收到步骤3)发送的信息后，向无线发射模块返回“收到”信号，故障信号指示器接收到这个信号后，启动定时复位模块，信号接收器自动复位并开始实时监测架空线路。

所述的步骤2)中2-1的故障线路段判别原理为：架空电力线路发生相间短路时，相当于两个电源直接短路，架空电力线路和故障点直接的回路上会流过很大的电流(电流突变信号)，同时架空电力线路的继电保护装置会按照事先设定的规则启动保护，使得线路跳闸断电，因此电流突变信号检测依据具有四个条件：

(1)架空电力线路中出现突变电流，即It≥300A，其中It为突变量电流启动；

(2)电流变化量不小于短路前线路电流，即ΔI≥0.5I₀,其中ΔI为电流变化量，I₀为短路前线路电流；

(3)大电流持续时间不超过三秒钟，即0.02s≤ΔT≤3s，其中ΔT为电流突变时间；

(4)三秒钟后线路处于停电状态，即I＝0，其中I为线路故障后电流；当四个条件同时满足时，检测判断线路出现电流突变信号(即短路故障)。

所述的故障信号指示器的无线发射模块通过无线433MHZ、GSM、GPRS中的一种或多种的组合与信号接收器建立连接。

所述的步骤3)中的故障指示灯闪烁范围为360°且闪烁时间间隔小于等于五秒。

所述的故障信号指示器的故障检测功能模块采用MSP430型单片机。

本发明的有益效果：本发明的故障信号指示器安装于架空电力线路各支点，用于感知线路电压电流信号及故障状态下的电压电流突变信号，并发出故障灯光闪烁信号和故障电流电压突变信息波，工作人员可以行走或者坐车进行故障线路巡查，接收故障信号指示器发送的信号，发送电流突变信号的点，即可判别为故障线路段；发送电流突变信号同时又有电压信号的点，即可判别为故障后已送电线路段；既无电流突变信号又有电压信号的点，即可判别为非故障线路段；线路检修人员手持信号接收器，进在线路通道旁收集线路电压信号及故障信号，进行现场信号采集判别，一是该线路是否带电，二是该线路侧是否在短时间内发生过电流突变，通过信号接收器进行直观的检测和判断，就可以快速判别故障区间并锁定故障区域，大大的提升工作效率，把原本需要从主站读取或者从智能开关控制装置上读取的信息，很方便直观的读取到手持信号接收器上，大大降低工作量，使得现场故障查找更方便、更直观、更快捷，从而实现快速查找故障、隔离故障，缩短停电时间和范围，对于电力运行经济性、可靠性有着非常实用的意义；本发明具有更加方便快捷、降低工作量、故障排查高效快速且直观、实用性高的优点。

附图说明

图1为本发明架空线路故障现场判别系统的流程图。

图2为本发明架空线路故障现场判别系统的故障信号指示器的结构框图。

图3为本发明架空线路故障现场判别系统的使用方法示意图。

图4为本发明架空线路故障现场判别系统的原理逻辑图。

图中：1、架空电力线路 2、道路 3、信号接收器 4、杆塔 5、故障信号指示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1-4所示，架空线路故障现场判别系统，它包括以下步骤：

步骤1)：故障信号指示器实时监测架空线路；故障信号指示器安装于线路各支点，故障信号指示器的故障监测功能模块实时测量架空电力线路的电压和电流信号并实时监测故障状态下的电压电流突变信号；

步骤2)：计算判定；故障信号指示器的分析算法功能模块对故障监测功能模块采集到的信息进行分析、计算和处理并确定架空电力线路的状态变化，包括以下步骤：

2-1：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号，即可判别为故障线路段；

2-2：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为故障后已送电线路段；

2-3：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到既无电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为非故障线路段；

步骤3)：触发告警；触发报警模块根据步骤2)计算判定的结果，发出告警，若计算判定结果符合2-1，则触发报警模块启动故障指示灯闪烁并通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；若计算判定结果符合2-2 或2-3，则触发报警模块通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；

步骤4)：定时复位；当信号接收器接收到步骤3)发送的信息后，向无线发射模块返回“收到”信号，故障信号指示器接收到这个信号后，启动定时复位模块，信号接收器自动复位并开始实时监测架空线路。

所述的步骤2)中2-1的故障线路段判别原理为：架空电力线路发生相间短路时，相当于两个电源直接短路，架空电力线路和故障点直接的回路上会流过很大的电流(电流突变信号)，同时架空电力线路的继电保护装置会按照事先设定的规则启动保护，使得线路跳闸断电，因此电流突变信号检测依据具有四个条件：

(1)架空电力线路中出现突变电流，即It≥300A，其中It为突变量电流启动；

(2)电流变化量不小于短路前线路电流，即ΔI≥0.5I₀,其中ΔI为电流变化量，I₀为短路前线路电流；

(3)大电流持续时间不超过三秒钟，即0.02s≤ΔT≤3s，其中ΔT为电流突变时间；

(4)三秒钟后线路处于停电状态，即I＝0，其中I为线路故障后电流；当四个条件同时满足时，检测判断线路出现电流突变信号(即短路故障)。

本发明的故障信号指示器安装于架空电力线路1各支点，用于感知线路电压电流信号及故障状态下的电压电流突变信号，并发出故障灯光闪烁信号和故障电流电压突变信息波，工作人员可以行走或者坐车进行故障线路巡查，接收故障信号指示器5发送的信号，发送电流突变信号的点，即可判别为故障线路段；发送电流突变信号同时又有电压信号的点，即可判别为故障后已送电线路段；既无电流突变信号又有电压信号的点，即可判别为非故障线路段；线路检修人员手持信号接收器3，进在线路通道旁收集线路电压信号及故障信号，进行现场信号采集判别，一是该线路是否带电，二是该线路侧是否在短时间内发生过电流突变，通过信号接收器3进行直观的检测和判断，就可以快速判别故障区间并锁定故障区域，大大的提升工作效率，把原本需要从主站读取或者从智能开关控制装置上读取的信息，很方便直观的读取到手持信号接收器3上，大大降低工作量，使得现场故障查找更方便、更直观、更快捷，从而实现快速查找故障、隔离故障，缩短停电时间和范围，对于电力运行经济性、可靠性有着非常实用的意义；本发明具有更加方便快捷、降低工作量、故障排查高效快速且直观、实用性高的优点。

实施例2

如图1-4所示，架空线路故障现场判别系统，它包括以下步骤：

步骤1)：故障信号指示器实时监测架空线路；故障信号指示器安装于线路各支点，故障信号指示器的故障监测功能模块实时测量架空电力线路的电压和电流信号并实时监测故障状态下的电压电流突变信号；

步骤2)：计算判定；故障信号指示器的分析算法功能模块对故障监测功能模块采集到的信息进行分析、计算和处理并确定架空电力线路的状态变化，包括以下步骤：

2-1：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号，即可判别为故障线路段；

2-2：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为故障后已送电线路段；

2-3：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到既无电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为非故障线路段；

步骤3)：触发告警；触发报警模块根据步骤2)计算判定的结果，发出告警，若计算判定结果符合2-1，则触发报警模块启动故障指示灯闪烁并通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；若计算判定结果符合2-2 或2-3，则触发报警模块通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；

步骤4)：定时复位；当信号接收器接收到步骤3)发送的信息后，向无线发射模块返回“收到”信号，故障信号指示器接收到这个信号后，启动定时复位模块，信号接收器自动复位并开始实时监测架空线路。

所述的步骤2)中2-1的故障线路段判别原理为：架空电力线路发生相间短路时，相当于两个电源直接短路，架空电力线路和故障点直接的回路上会流过很大的电流(电流突变信号)，同时架空电力线路的继电保护装置会按照事先设定的规则启动保护，使得线路跳闸断电，因此电流突变信号检测依据具有四个条件：

(1)架空电力线路中出现突变电流，即It≥300A，其中It为突变量电流启动；

(2)电流变化量不小于短路前线路电流，即ΔI≥0.5I₀,其中ΔI为电流变化量，I₀为短路前线路电流；

(3)大电流持续时间不超过三秒钟，即0.02s≤ΔT≤3s，其中ΔT为电流突变时间；

(4)三秒钟后线路处于停电状态，即I＝0，其中I为线路故障后电流；当四个条件同时满足时，检测判断线路出现电流突变信号(即短路故障)。

所述的故障信号指示器的无线发射模块通过无线433MHZ、GSM、GPRS中的一种或多种的组合与信号接收器建立连接。

所述的步骤3)中的故障指示灯闪烁范围为360°且闪烁时间间隔小于等于五秒。

为了更好的效果，所述的故障信号指示器的故障检测功能模块采用MSP430 型单片机。

本发明的故障信号指示器安装于架空电力线路1各支点，用于感知线路电压电流信号及故障状态下的电压电流突变信号，并发出故障灯光闪烁信号和故障电流电压突变信息波，工作人员可以行走或者坐车进行故障线路巡查，接收故障信号指示器5发送的信号，发送电流突变信号的点，即可判别为故障线路段；发送电流突变信号同时又有电压信号的点，即可判别为故障后已送电线路段；既无电流突变信号又有电压信号的点，即可判别为非故障线路段；线路检修人员手持信号接收器3，进在线路通道旁收集线路电压信号及故障信号，进行现场信号采集判别，一是该线路是否带电，二是该线路侧是否在短时间内发生过电流突变，通过信号接收器3进行直观的检测和判断，就可以快速判别故障区间并锁定故障区域，大大的提升工作效率，把原本需要从主站读取或者从智能开关控制装置上读取的信息，很方便直观的读取到手持信号接收器3上，大大降低工作量，使得现场故障查找更方便、更直观、更快捷，从而实现快速查找故障、隔离故障，缩短停电时间和范围，对于电力运行经济性、可靠性有着非常实用的意义；本发明具有更加方便快捷、降低工作量、故障排查高效快速且直观、实用性高的优点。

Claims (5)

1.架空线路故障现场判别系统的使用方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1)：故障信号指示器实时监测架空线路；故障信号指示器安装于线路各支点，故障信号指示器的故障监测功能模块实时测量架空电力线路的电压和电流信号并实时监测故障状态下的电压电流突变信号；

步骤2)：计算判定；故障信号指示器的分析算法功能模块对故障监测功能模块采集到的信息进行分析、计算和处理并确定架空电力线路的状态变化，包括以下步骤：

2-1：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号，即可判别为故障线路段；

2-2：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为故障后已送电线路段；

2-3：故障信号指示器的故障监测功能模块检测到既无电流突变信号同时又检测到电压信号，即可判别为非故障线路段；

步骤3)：触发告警；触发报警模块根据步骤2)计算判定的结果，发出告警，若计算判定结果符合2-1，则触发报警模块启动故障指示灯闪烁并通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；若计算判定结果符合2-2或2-3，则触发报警模块通过无线发射模块将数据信息安全准确的发送到信号接收器中；

步骤4)：定时复位；当信号接收器接收到步骤3)发送的信息后，向无线发射模块返回“收到”信号，故障信号指示器接收到这个信号后，启动定时复位模块，信号接收器自动复位并开始实时监测架空线路。

2.如权利要求1所述的架空线路故障现场判别系统，其特征在于：所述的步骤2)中2-1的故障线路段判别原理为：架空电力线路发生相间短路时，相当于两个电源直接短路，架空电力线路和故障点直接的回路上会流过很大的电流(电流突变信号)，同时架空电力线路的继电保护装置会按照事先设定的规则启动保护，使得线路跳闸断电，因此电流突变信号检测依据具有四个条件：

(1)架空电力线路中出现突变电流，即It≥300A，其中It为突变量电流启动；

(2)电流变化量不小于短路前线路电流，即ΔI≥0.5I₀,其中ΔI为电流变化量，I₀为短路前线路电流；

(3)大电流持续时间不超过三秒钟，即0.02s≤ΔT≤3s，其中ΔT为电流突变时间；

(4)三秒钟后线路处于停电状态，即I＝0，其中I为线路故障后电流；当四个条件同时满足时，检测判断线路出现电流突变信号(即短路故障)。

3.如权利要求1所述的架空线路故障现场判别系统，其特征在于：所述的故障信号指示器的无线发射模块通过无线433MHZ、GSM、GPRS中的一种或多种的组合与信号接收器建立连接。

4.如权利要求1所述的架空线路故障现场判别系统，其特征在于：所述的步骤3)中的故障指示灯闪烁范围为360°且闪烁时间间隔小于等于五秒。

5.如权利要求1所述的架空线路故障现场判别系统，其特征在于：所述的故障信号指示器的故障检测功能模块采用MSP430型单片机。

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