CN113589095A - 一体化单相接地故障智能识别定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一体化单相接地故障智能识别定位系统及方法，包括暂态电流采集单元、信号调理单元、故障检测单元、授时单元、故障区段恢复供电单元、控制器、无线传输单元、上位机和云服务平台；控制器用于根据故障检测结果控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，上位机用于将数据传输至云服务平台；解决了对于主、配网一体化智能调度控制系统如何实现单相接地故障的自动定位、故障区间自动隔离和非故障区间自动恢复送电是需要解决的技术问题。

Description

一体化单相接地故障智能识别定位系统及方法

技术领域

本公开属于电力系统故障诊断技术领域，具体涉及一体化单相接地故障智能识别定位系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成现有技术。

电网运行过程中，设备绝缘击穿、遭受雷击、树木对设备放电、施工车辆误碰设备等都可能导致电网单相接地，在雷雨、大风等恶劣天气条件下，单相接地更加频繁。考虑到电网35kV、10kV系统为小电流接地方式，允许接地运行1～2小时，在此时间段内，调度员采用试拉方式查找接地点。但是，试拉法费时费力，尤其是当变电站出线多、多点同相别接地时，接地查找更加困难，使得事故、缺陷处理时间大大延长，一方面损害设备，另一方面也延长了用户停电时间。总之，调度员人工查找接地的方法已不能满足社会发展对电网可靠、稳定供电的需求。

因此，对于主、配网一体化智能调度控制系统如何实现单相接地故障的自动定位、故障区间自动隔离和非故障区间自动恢复送电是需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了主、配网一体化单相接地故障智能识别定位方法及系统，实现了单相接地故障的自动定位、故障区间自动隔离和非故障区间自动恢复送电，对提高接地故障处置效率，减轻调控人员工作量，降低停电时户数量。

第一方面，本公开提供了一体化单相接地故障智能识别定位系统，包括暂态电流采集单元、信号调理单元、故障检测单元、授时单元、故障区段恢复供电单元、控制器、无线传输单元、上位机和云服务平台；所述暂态电流采集单元用于将故障测点处的信号传输至信号调理单元，信号调理单元用于传输调理信号至故障检测单元，故障检测单元用于对传输的调理信号进行检测后发送至控制器进行处理，控制器用于根据故障检测结果控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，上位机用于将数据传输至云服务平台。

第二方面，本公开提供了如第一方面所述的一体化单相接地故障智能识别定位系统的工作方法,包括：

通过暂态电流采集单元将故障测点处的信号传输至信号调理单元；

通过信号调理单元传输调理信号至故障检测单元；

通故障检测单元对传输的调理信号进行检测后发送至控制器进行处理；

根据故障检测结果通过控制器控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，通过上位机将数据传输至云服务平台。

与现有技术对比，本公开具备以下有益效果：

1、本发明采用暂态电流采集单元将故障测点处的信号传输至信号调理单元，信号调理单元传输调理信号至故障检测单元，故障检测单元对传输的调理信号进行检测后发送至控制器进行处理，控制器根据故障检测结果控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，上位机用于将数据传输至云服务平台，解决了对于主、配网一体化智能调度控制系统如何实现单相接地故障的自动定位、故障区间自动隔离和非故障区间自动恢复送电是需要解决的技术问题，实现了基于主、配网一体化智能调度控制系统的单相接地故障智能愈合功能部署技术，在故障发生是能够及时控制非故障线路的愈合，单相接地故障智能愈合功能严格按照序位表进行开关拉、合，实现接地区间准确定位、隔离，以及非故障区间自动恢复送电，发生电网谐振、PT保险熔断等非单相接地事件导致电压三相不平衡时，不满足判据启动条件，功能可靠不启动；发生单相接地时，满足判据启动条件，功能可靠启动。

2、本公开可实现以Word报告形式将接地故障处理的详细过程推送给调度员，调度员可根据电网的接线方式、负荷性质和转供路径、线路属性、上级指示等信息在序位表应用界面实时调整试拉序位表和恢复送电序位表内容，调度员使用DTS模拟电网单相接地时，可人工启动单相接地故障智能愈合功能，测试功能状况，系统成本较低，满足具有布设应用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开的一体化单相接地故障智能识别定位系统的结构示意图；

图2为本公开的故障检测单元的结构示意图；

其中，1、暂态电流采集单元；2、信号调理单元；3、故障检测单元；4、无线传输单元；5、授时单元；6、控制器；7、故障区段恢复供电单元；8、云服务平台；9、上位机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

如图1所示，一体化单相接地故障智能识别定位系统，包括暂态电流采集单元、信号调理单元、故障检测单元、授时单元、故障区段恢复供电单元、控制器、无线传输单元、上位机和云服务平台；所述暂态电流采集单元将故障测点处的信号传输至信号调理单元，经过信号调理单元处理后传输至故障检测单元，故障检测单元对传输的调理信号进行检测后发送至控制器进行处理，控制器根据故障检测结果控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，上位机将数据传输至云服务平台；通过故障检测单元对故障点进行准确判断，利用故障区段恢复供电单元恢复未故障区域，实现快速恢复未故障区域供电，保证供电稳定性，同时将故障点区域通过无线传输单元传输至云服务平台，可及时通知技术人员进行抢修处理。

所述暂态电流采集装置包括电路连接的电流互感器、调理单元、信号转换单元、比较器、控制器和动态存储器，电流互感器的输出端连接调理单元的输入端，调理单元的输出端分别通过信号转换单元和比较器连接控制器的信号输入端，控制器的数据端设置连接动态存储器。调理单元可采用衰减器、前置放大器等调节器。所述信号转换单元可采用A/D转换器。

暂态电流采集装置，可以有两种安装方式：可以安装在城市环网柜内，在环网柜内成集中式装置，可同时监测6条环网供电电缆，装置安装在环网柜内二次侧室或电气距离允许的其他位置，电流互感器卡扣在电缆直接接地端的屏蔽层接地线上，电流互感器走线通过环网柜地下夹层，连接到装置上。

所述故障检测单元为故障检测电路，故障检测电路包括MCU控制电路、路由模块接口电路、表模块接口电路、第一继电器、第二继电器、信号衰减电路、第一功耗检测电路、第一限流开关电路、第二功耗检测电路、第二限流开关电路；

所述MCU控制电路与所述表模块接口电路之间具有两条连接支路，包括第一弱电支路和第一强电支路，其中所述第一弱电支路为：所述MCU控制电路与所述表模块接口电路的弱电接口相连；所述第一强电支路为：所述MCU控制电路通过所述第一限流开关电路、所述第一功耗检测电路与所述表模块接口电路的强电接口相连；

所述MCU控制电路与所述路由模块接口电路之间具有两条连接支路，分别是第二弱电支路和第二强电支路，其中所述第二弱电支路为：所述MCU控制电路与所述路由模块接口电路的弱电接口相连；所述第二强电支路为：所述MCU控制电路通过所述第二限流开关电路、所述第二功耗检测电路与所述路由模块接口电路的强电接口相连；

所述表模块接口电路的强电接口、所述路由模块接口电路的强电接口之间依次连接有所述第一继电器、所述信号衰减电路、所述第二继电器；所述受检测通信单元中存在第二路由模块接口电路、第二表模块接口电路，所述第二路由模块接口电路、第二表模块接口电路均包括强电接口以及弱电接口；

当所述故障检测电路对所述受检测通信单元执行故障检测，所述受检测通信单元的第二路由模块接口电路的弱电接口、强电接口分别与所述故障检测电路的路由模块接口电路的弱电接口、强电接口相连接，所述受检测通信单元的第二表模块接口电路分别与所述故障检测电路的表模块接口电路的弱电接口、强电接口相连接；

所述第一限流开关电路和所述第二限流开关电路用来保护所述故障检测电路因所述受检测通信单元的短路故障造成过电流进而造成的损坏，还用来控制所述受检测通信单元的供电；所述第一功耗检测电路和所述第二功耗检测电路用来检测所述受检测通信单元的供电电压和供电电流是否正常，进而判断所述受检测通信单元是否存在短路或断路故障以及功耗超标等；所述信号衰减电路用来检测所述受检测通信单元的通信性能。由此可见，本发明实施例提供的电力线通信单元故障检测电路可以实现电力线通信单元的多种故障检测。

所述非故障区段恢复供电单元包括暂态方向保护开关和分段开关，在配电线路中安装暂态方向保护开关，配置接地故障方向保护跳闸、一次重合闸和后加速跳闸功能；对分段开关同时配置来电延时合闸和失电后来电检测到接地故障后加速跳闸功能。

非故障区段恢复供电的流程，包括以下步骤：

设备配置；

配电网主干线路发生接地故障时，分段开关检测接地故障并判断暂态功率方向，同时启动保护延时计时；

驱动故障点上游第一个分段开关延时T1后跳闸动作，并延时T2后重合闸；

在故障点上游第一个分段开关重合后，如果故障消失，则直接恢复下游非故障区段供电，如果故障仍存在，第一个分段开关加速跳闸隔离故障点；

在接地故障点下游的各个分段开关失电后来电时，检测到接地故障后加速跳闸；

联络开关检测到单侧失压，延时T3合上联络开关；

各分段开关从联络开关向故障点方向依次延时T4来电合闸；

故障点下游最近的分段开关合闸到接地故障后加速跳闸，故障点被隔离，下游非故障区段恢复供电。

研究基于主、配网一体化智能调度控制系统的单相接地故障智能愈合功能部署技术，分析愈合功能模块与智能调度控制系统兼容技术要点。

研究单相接地故障智能愈合功能启动判据整定。基于单相接地故障电压特征，分析功能启动判据算法。

可靠性：发生电网谐振、PT保险熔断等非单相接地事件导致电压三相不平衡时，不满足判据启动条件，功能可靠不启动；发生单相接地时，满足判据启动条件，功能可靠启动。

灵活性：调度员可根据电网的接线方式、负荷性质和转供路径、线路属性、上级指示等信息在序位表应用界面实时调整试拉序位表和恢复送电序位表内容。

准确性：单相接地故障智能愈合功能严格按照序位表进行开关拉、合，实现接地区间准确定位、隔离，以及非故障区间自动恢复送电。

直观性：以Word报告形式将接地故障处理的详细过程推送给调度员。

便捷性：调度员使用DTS模拟电网单相接地时，可人工启动单相接地故障智能愈合功能，测试功能状况。

经济性：实现成本在预算成本较低符合具体应用。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一体化单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，包括暂态电流采集单元、信号调理单元、故障检测单元、授时单元、故障区段恢复供电单元、控制器、无线传输单元、上位机和云服务平台；所述暂态电流采集单元用于将故障测点处的信号传输至信号调理单元，信号调理单元用于传输调理信号至故障检测单元，故障检测单元用于对传输的调理信号进行检测后发送至控制器进行处理，控制器用于根据故障检测结果控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，上位机用于将数据传输至云服务平台。

2.如权利要求1所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，所述暂态电流采集装置包括电路连接的电流互感器、调理单元、信号转换单元、比较器、控制器和动态存储器，电流互感器的输出端连接调理单元的输入端，调理单元的输出端分别通过信号转换单元和比较器连接控制器的信号输入端，控制器的数据端设置连接动态存储器。

3.如权利要求1所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，所述故障检测单元为故障检测电路，故障检测电路包括MCU控制电路、路由模块接口电路、表模块接口电路、第一继电器、第二继电器、信号衰减电路、第一功耗检测电路、第一限流开关电路、第二功耗检测电路和第二限流开关电路。

4.如权利要求3所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，所述MCU控制电路与所述表模块接口电路之间具有两条连接支路，包括第一弱电支路和第一强电支路。

5.如权利要求4所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，其中所述第一弱电支路为：所述MCU控制电路与所述表模块接口电路的弱电接口相连；所述第一强电支路为：所述MCU控制电路通过所述第一限流开关电路、所述第一功耗检测电路与所述表模块接口电路的强电接口相连。

6.如权利要求5所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，所述MCU控制电路与所述路由模块接口电路之间具有两条连接支路，分别是第二弱电支路和第二强电支路。

7.如权利要求6所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，其中所述第二弱电支路为：所述MCU控制电路与所述路由模块接口电路的弱电接口相连；所述第二强电支路为：所述MCU控制电路通过所述第二限流开关电路、所述第二功耗检测电路与所述路由模块接口电路的强电接口相连。

8.权利要求1所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，所述表模块接口电路的强电接口、所述路由模块接口电路的强电接口之间依次连接有所述第一继电器、所述信号衰减电路、所述第二继电器。

9.权利要求1所述的单相接地故障智能识别定位系统，其特征在于，所述受检测通信单元中存在第二路由模块接口电路、第二表模块接口电路，所述第二路由模块接口电路、第二表模块接口电路均包括强电接口以及弱电接口。

10.如权利要求1-9任一所述的一体化单相接地故障智能识别定位系统的工作方法，其特征在于,包括：

通过暂态电流采集单元将故障测点处的信号传输至信号调理单元；

通过信号调理单元传输调理信号至故障检测单元；

通故障检测单元对传输的调理信号进行检测后发送至控制器进行处理；

根据故障检测结果通过控制器控制故障区段恢复供电单元动作，并根据授时单元调节作业时间，以及通过无线传输单元进行数据传输至上位机，通过上位机将数据传输至云服务平台。

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