CN113945794A - 一种配电线路故障指示器 - Google Patents

Abstract

本发明属于线路检测技术领域，具体涉及一种配电线路故障指示器。该配电线路故障指示器包括同步测量采集单元、推送故障报警信息单元、以及查看线路工况和状态单元；同步测量采集单元包括同步模块、采集模块和测量模块；所述同步模块用于进行时钟同步；所述采集模块用于进行故障录波；所述测量模块用于根据故障录波数据合成零序电流；推送故障报警信息单元用于在配电线路发生故障时确定故障信息；查看线路工况和状态单元用于根据故障录波数据检测配电线路的电能质量。结构简单且功能齐全，这些功能辅助故障定位，保证了故障定位精度，解决了现有技术中定位难的问题。

Description

一种配电线路故障指示器

技术领域

本发明属于线路检测技术领域，具体涉及一种配电线路故障指示器。

背景技术

配电线路是指从降压变电站把电力送到配电变压器或将配电变电站的电力送到用电单位的线路，配电线路电压为3.6kV～40.5kV，称高压配电线路；配电电压不超过1kV、频率不超过1000Hz、直流不超过1500V，称低压配电线路。配电线路的建设要求安全可靠，保持供电连续性，减少线路损失，提高输电效率，保证电能质量良好。

传统的选线装置和现有的配电线路故障指示器在进行配电线路进行测量时，存在测量不准确，无法解决常见的单相接地故障的选线和定位难题。而且，现有技术中的配电线路故障指示器大多结构复杂，不易于生产实际使用。

发明内容

本发明提供了一种配电线路故障指示器，用以提供一种结构简单的配电线路故障指示器。

为解决上述技术问题，本发明所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明提供了一种配电线路故障指示器，包括同步测量采集单元、推送故障报警信息单元、以及查看线路工况和状态单元；

所述同步测量采集单元包括同步模块、采集模块和测量模块；所述同步模块用于进行时钟同步；所述采集模块用于进行故障录波；所述测量模块用于根据故障录波数据合成零序电流；

所述推送故障报警信息单元用于在配电线路发生故障时确定故障信息；

所述查看线路工况和状态单元用于根据故障录波数据检测配电线路的电能质量。

上述技术方案的有益效果为：本发明的配电线路故障指示器，包括同步测量采集单元、推送故障报警信息单元、以及查看线路工况和状态单元，不仅可以进行故障录波，而且可以利用故障录波数据合成零序电流、确定故障信息和电能质量，结构简单且功能齐全，这些功能辅助故障定位，保证了故障定位精度，解决了现有技术中定位难的问题。

进一步的，为了实现故障信息的准确确定，所述推送故障报警信息单元包括故障时间模块、故障相模块、故障区段模块中的至少一个模块，所述故障时间模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的时间，所述故障相模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的相，所述故障区段模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的区段。

进一步的，为了便于对故障信息及时处理，所述推送故障报警信息单元还包括故障告警模块，所述故障告警模块用于根据故障录波数据进行告警。

进一步的，所述查看线路工况和状态单元包括谐波相模块和三相不平衡模块中的至少一个模块，所述谐波相模块用于根据故障录波数据检测中配电线路中的谐波分量，所述三项不平衡模块用于根据故障录波数据检测配电线路的三相不平衡情况。

进一步的，为了对故障指示器所处环境是否适宜进行检测，所述查看线路工况和状态单元还包括温度模块，所述温度模块用于检测故障指示器的温度。

进一步的，为了实现高精度时钟同步，所述同步模块包括时钟同步芯片，且时钟同步芯片的时间误差小于等于10μs。

进一步的，配电线路发生的故障为高阻接地故障和断线触地故障中的任一种故障。

进一步的，为了准确确定故障情况，故障录波数据为故障发生时刻的前四个以及后十六个周波的三相录波数据。

进一步的，为了推送故障信息，所述推送故障报警信息单元还包括通讯模块，用于与手机相连。

进一步的，为了保证时钟同步的连续性，所述同步模块采用双电源供电方式。

附图说明

图1是本发明的配电线路故障指示器的结构框图；

图2是本发明的高精度同步测量采集单元的结构框图；

图3是本发明的实时推送故障报警信息单元的结构框图；

图4是本发明的查看线路工况和状态单元的结构框图；

图5是本发明的配电线路故障指示器与手机APP连接示意图；

具体实施方式

本发明的配电线路故障指示器，又称为暂态录波型故障指示器，其结构框图如图1所示，包括三个单元，分别为同步测量采集单元(即图1中的高精度同步测量采集单元)、推送故障报警信息单元(即图1中的实时推送故障报警信息单元)、以及查看线路工况和状态单元。下面对每一个单元的功能和数据传输方式进行具体介绍。

如图2所示，高精度同步测量采集单元包括同步模块(即图2中的高精度同步模块)、采集模块(即图2中的高精度采集模块)和测量模块(即图2中的高精度测量模块)。高精度同步模块采用独立的时钟同步芯片和广域采集单元，用于电路中的时间记录以及时钟同步，即进行时钟同步，其中独立的时钟同步芯片的时间误差小于等于10μs；而且，高精度同步模块采用双电源供电方式，两个电源分别为主电源和后备电源，该暂态录波型故障指示器提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力，在主电源因故障或者电量较少等无法正常工作的情况下，可由后备电源对高精度同步模块进行供电，保持时钟的连续性，实现高性能、低功耗的实时时钟电路。高频率采集模块用于在配电线路发生故障时(例如高阻接地故障、断线触地故障等故障，可以以零序电压作为启动故障判断的条件)进行故障录波，故障录波数据为故障发生时刻的前四个以及后十六个周波的三相录波数据，这些故障录波数据一方面给高精度测量模块以时高精度测量模块合成零序电流，另一方面给实时推送故障报警信息单元；其采集频率为12.8K，且捕获初始暂态电流波形的间隔小于100us，其采样位宽设计为12bit，减少采样量化误差，保证了后续三相电流合成所得零序电流的精度和完整性，更有效的收集故障中产生的电流波形。高精度测量模块用于根据故障录波数据合成零序电流；其绝对测量误差在电流0～100A时为±0.5A、100～630A时为±0.5％，可以检测电流数据精度足以小到1安培的实际零序电流波形，从而大幅度提高高阻接地、断线触地等故障检测和定位的准确度和灵敏度。

如图3所示，实时推送故障报警信息单元包括故障时间模块、故障相模块、故障区段模块、故障告警模块和通讯模块。故障时间模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的时间。故障相模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的相。故障区段模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的区段，用于进行故障定位。故障告警模块为故障指示灯，用于根据故障录波数据进行告警；例如，在无故障情况下可不显示，在有故障情况下可显示为红色，另外，还可根据不同故障控制故障指示灯显示频率有所不同。通讯模块为无线通讯模块，该无线通讯模块使整个暂态录波型故障指示器可以与手机相连，其连接示意图如图5所示，从而使手机可获取所检测的配电线路的故障录波数据，在手机APP上能显示所采集的故障录波数据，以方便运维人员对故障录波数据进行查看和分析。

如图4所示，查看线路工况和状态单元包括谐波相模块、三相不平衡模块和温度模块。谐波相模块用于根据故障录波数据检测中配电线路中的谐波分量。三项不平衡模块用于根据故障录波数据检测配电线路的三相不平衡情况。温度模块为温度传感器，用于采集暂态录波型故障指示器的温度，保证暂态录波型故障指示器所处的环境适宜。

下面对该暂态录波型故障指示器的工作过程进行说明。首先，将该暂态录波型故障指示器进行安装，保证设备的安全可靠运行。在运行过程中，查看线路工况和状态单元中的温度模块会实时检测暂态录波型故障指示器所处的环境。然后，在零序电压突变或升高时，高频率采集模块对故障发生时刻的前四个以及后十六个周波的三相数据进行故障录波，进而高精度测量模块根据录波数据合成实际零序电流。同时，实时推送故障报警信息单元中的故障时间模块、故障相模块、故障区段模块根据故障录波数据分别确定发生故障的时间、发生故障的相、以及发生故障的区段。故障告警模块进行告警，且故障录波数据会经过通讯模块发送给手机APP，将这些信息推送给运维人员进行处理。而且，查看线路工况和状态单元中的谐波相模块和三相不平衡模块分别利用故障录波数据确定配电线路中的谐波分量和三相不平衡情况。

综上，该暂态录波型故障指示器，通过高精度同步测量采集单元、实时推送故障报警信息单元和查看线路工况和状态单元，使其具有自取能、低功耗、高频率广域测量等特点，基于广域测量、边缘计算、云雾协同的配电网故障识别和定位技术，解决了高阻接地故障的选线和定位、断线触地类故障的及时预警等难题。在录波启动、同步设计、采样频率和精度及故障判别等方面实现了质的突破，其应用不受配网中性点接地方式、网络拓扑结构、线路参数以及接地过渡电阻等的限制，使故障定位准确率100％，能够实现配电线路暂态连续录波和故障精准研判，有效解决常见的单相接地故障的选线和定位难题。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种配电线路故障指示器，其特征在于，包括同步测量采集单元、推送故障报警信息单元、以及查看线路工况和状态单元；

所述同步测量采集单元包括同步模块、采集模块和测量模块；所述同步模块用于进行时钟同步；所述采集模块用于进行故障录波；所述测量模块用于根据故障录波数据合成零序电流；

所述推送故障报警信息单元用于在配电线路发生故障时确定故障信息；

所述查看线路工况和状态单元用于根据故障录波数据检测配电线路的电能质量。

2.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述推送故障报警信息单元包括故障时间模块、故障相模块、故障区段模块中的至少一个模块，所述故障时间模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的时间，所述故障相模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的相，所述故障区段模块用于在配电线路发生故障时确定发生故障的区段。

3.根据权利要求2所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述推送故障报警信息单元还包括故障告警模块，所述故障告警模块用于根据故障录波数据进行告警。

4.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述查看线路工况和状态单元包括谐波相模块和三相不平衡模块中的至少一个模块，所述谐波相模块用于根据故障录波数据检测中配电线路中的谐波分量，所述三项不平衡模块用于根据故障录波数据检测配电线路的三相不平衡情况。

5.根据权利要求4所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述查看线路工况和状态单元还包括温度模块，所述温度模块用于检测故障指示器的温度。

6.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述同步模块包括时钟同步芯片，且时钟同步芯片的时间误差小于等于10μs。

7.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器，其特征在于，配电线路发生的故障为高阻接地故障和断线触地故障中的任一种故障。

8.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器，其特征在于，故障录波数据为故障发生时刻的前四个以及后十六个周波的三相录波数据。

9.根据权利要求2所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述推送故障报警信息单元还包括通讯模块，用于与手机相连。

10.根据权利要求1～9任一项所述的配电线路故障指示器，其特征在于，所述同步模块采用双电源供电方式。

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