CN113960418A - 配电线路故障定位方法、系统、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式配电线路故障定位方法、系统、装置、终端设备及存储介质，故障定位装置通过将信号发生模块的模拟量信号输入到电源及转换模块，模拟信号经过转换后输入到采集处理模块，采集处理模块同步接收显示接口模块的时钟信号，完成模拟信号的采集处理，将处理结果数据通过显示接口模块传输至计算模块，计算模块结合本端与对端的结果数据即故障行波的首波头信号，利用行波双端测距原理完成故障定位。本发明结合首末端电流电压行波特点，不受线路负荷限制，无需沿线装设，即可实现配电线路的故障定位，增强了定位可靠性和适应能力，节约了运行成本。

Description

配电线路故障定位方法、系统、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明属于电路系统领域，尤其是一种分布式配电线路故障定位方法、系统、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

配电线路运行环境恶劣，故障频繁发生，传统阻抗测距原理和基于线路监控终端的定位方法尚不能可靠、准确的确定故障位置，当前配电线路故障定位方法是在确定接地线路后，由人工沿线路寻找故障点。随着配电网网架的加强，线路增长，分支线路也增多，线路变得复杂，目前的相关行波测距装置主要应用于主网，且采样率比较低、记录时间短，启动数据单一，难以应用于配网线路，所以用传统的巡线方法找出具体故障点的位置非常困难，少则几小时，甚至数十小时，不仅耗费了大量的人力物力，而且延长了停电时间，影响了供电的可靠性。尤其是在气候严寒的冬季或者雨雪天气，采用现有寻找故障点的方法劳动强度非常大，难以适应当前生产的需求。因此解决配电网故障定位问题将会大大降低电气维护人员的工作难度和工作量，大大缩短由于故障造成的停电时间，能够极大的降低由于停电造成的工农业生产损失，产生较好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种分布式配电线路故障定位装置及方法，以解决配电网的故障定位问题，降低由于停电造成的生产损失。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种配电线路故障定位方法，包括：

采集行波信号；

检测行波信号中是否存在故障行波信号；

记录故障行波信号；

计算分析故障行波信号，根据行波双端测距原理完成故障定位。

本发明的进一步改进在于：

一种配电线路故障定位系统，包括：

信号采集模块，所述信号采集模块用于采集行波信号；

故障检测模块，所述故障检测模块用于检测行波信号中是否存在故障行波信号；

数据记录模块，所述数据记录模块用于记录故障行波信号；

故障分析模块，所述故障分析模块用于计算分析故障行波信号，根据行波双端测距原理完成故障定位。

一种配电线路故障定位装置，包括：

信号发生模块，用于模拟量信号的发生，将模拟量信号发送至电源及转换模块；

电源及转换模块，用于对装置供电以及接收配电线路中的模拟量信号，并对模拟量信号进行转换，将转换后的模拟量信号发送至采集处理模块；

采集处理模块，判断接收的模拟量信号中是否存在故障行波信号，并对故障行波信号进行存储及变换处理，将处理后的故障行波信号发送至显示接口模块；

显示接口模块，用于完成同步时钟信号输入、通讯以及装置状态的显示和指示，并将处理后的故障行波信号发送至计算分析模块；

计算分析模块，用于接收处理后的故障行波信号，对处理后的故障行波信号计算分析，确定故障初始行波波头时间，输出测距结果。

所述信号发生装置为分布在配网线路中电源侧的电流互感器和负荷侧的电压互感器，用于电流模拟量和电压模拟量信号的发生。

所述电源及转换模块还包括信号转换单元，信号转换单元用于转换收集到的模拟量信号。

所述采集处理模块包括数字信号处理器和微处理器，数字信号处理器将收集到的模拟量信号采集取样为数字量信号，微处理器用于存储和处理数据。

所述显示接口模块包括GPS/北斗时钟模块和GPRS通讯模块，GPS/北斗时钟模块用于提供时间脉冲信号，GPRS通讯模块用于显示接口模块与计算分析模块之间的数据传输。

所述计算分析模块为云计算平台，云计算平台用于分析计算故障数据，并输出测距结果。

一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述配电线路故障定位方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述配电线路故障定位方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过配电线路故障定位方法、系统、装置、终端设备及存储介质，配电线路故障定位方法包括：采集行波信号，检测采集到的行波信号中是否存在故障行波信号，记录故障行波信号，计算分析故障行波信号并根据行波双端测距原理完成故障定位。

进一步的，配电线路故障定位装置包括信号发生模块、电源及转换模块、采集处理模块、显示接口模块以及计算模块。通过将信号发生模块的模拟量信号输入到电源及转换模块，模拟信号经过转换后输入到采集处理模块，采集处理模块同步接收显示接口模块的时钟信号，完成模拟信号的采集处理，将处理结果数据通过显示接口模块传输至计算模块，计算模块结合本端与对端的结果数据即故障行波的首波头信号，利用行波双端测距原理完成故障定位。

本发明结合首末端电流电压行波特点，不受线路负荷限制，无需沿线装设，即可实现配电线路的故障定位，增强了定位可靠性和适应能力，节约了运行成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中配电线路故障定位方法流程图；

图2为本发明中配电线路故障定位装置示意图；

图3本发明的装置结构示意图；

图4为本发明的一种配网配置方案图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，为本发明中配电线路故障定位方法流程图，故障定位方法的步骤包括：

S1，采集行波信号；

S2，检测行波信号中是否存在故障行波信号；

S3，记录故障行波信号；

S4，计算分析故障行波信号，并根据行波双端测距原理完成故障定位。

行波双端测距是通过测量线路两端或多段的电压/电流行波在线路上传播的时间，计算故障距离，可以缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失。

参见图2，为本发明中配电线路故障定位装置示意图，包括信号发送模块、电源及转换模块、采集处理模块、显示接口模块和计算分析模块，信号发生模块用于模拟量信号的发生，将得到的模拟量信号发送至电源及转换模块；电源及转换模块用于对装置供电以及接收配电线路中的模拟量信号，并对模拟量信号进行转换，将转换后的模拟量信号发送至采集处理模块；采集处理模块用于判断接收的模拟量中是否存在故障行波信号，如果存在故障信号，记录故障前后的行波信号，并对故障行波信号进行存储及变换处理，将处理后的故障行波信号发送至显示接口模块；显示接口模块用于完成同步时钟信号输入、通讯以及装置状态的显示和指示，并将处理后的故障行波信号发送至计算分析模块；计算分析模块用于接收处理后的故障行波信号，对处理后的故障行波信号进行计算分析，确定故障初始行波波头时间，根据行波双端测距原理完成故障定位。

参见图3，为本发明的基本硬件结构，正常运行情况下，配网线路电压或电流信号经互感器后，输入到电源及转换模块，模拟信号经转换后输入到采集处理模块，采集处理模块接收显示接口模块上的GPS/北斗时钟模块完成模拟信号的同步采集处理，以8MHZ的数据速率进行A/D采样，并在FPGA的控制下写入SDRAM，数据在写入时被打上绝对时标。

当系统发生雷击、短路等故障时，采集处理模块中的DSP数字信号处理器通过传统的傅里叶变换计算工频突变量，计算所接入的模拟量突变是否超过启动设定值，超过设定值时表示线路发生故障，DSP将启动录波，记录故障前和故障后的行波数据，再将数据传输到ARM处理器，由ARM处理器对数据进行存储及小波变换处理，ARM处理器将处理后的有效故障数据通过GPRS通讯模块发送到处于“云端”计算集群的云计算平台，由云计算平台自动查找并计算位于同一配电线路的各个行波定位装置发来的故障数据，确定故障初始行波波头时间，输出测距结果。

参见图4，为本发明的一种配网线路配置方案，在配网线路中，由于电源侧电流行波明显，干扰小易于识别等特点，在线路首端的定位装置A采用电流行波型，同时由于负荷侧电压行波明显，不受负荷影响易于测量，则分布于末端的定位装置B、C和D采用电压行波型，A与B、C、D装置形成双端测距网络，消除了负荷波动带来的影响。

用户可通过PC端的Web页面对云端设备和服务进行访问，查看故障距离等结果，也可通过定制短信或者微信公众号，将测距结果发送至相关人员的移动设备上，以便于快速地到达故障点处理故障。

本发明一实施例提供一种终端设备。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个配电线路故障定位方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。

所述配电线路故障定位装置/终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述配电线路故障定位装置/终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。

所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述配电线路故障定位装置/终端设备的各种功能。

所述配电线路故障定位装置/终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电线路故障定位方法，其特征在于，包括：

采集行波信号；

检测行波信号中是否存在故障行波信号；

记录故障行波信号；

计算分析故障行波信号，根据行波双端测距原理完成故障定位。

2.一种配电线路故障定位系统，其特征在于，包括：

信号采集模块，所述信号采集模块用于采集行波信号；

故障检测模块，所述故障检测模块用于检测行波信号中是否存在故障行波信号；

数据记录模块，所述数据记录模块用于记录故障行波信号；

故障分析模块，所述故障分析模块用于计算分析故障行波信号，根据行波双端测距原理完成故障定位。

3.一种配电线路故障定位装置，其特征在于，包括：

信号发生模块，用于模拟量信号的发生，将模拟量信号发送至电源及转换模块；

电源及转换模块，用于对装置供电以及接收配电线路中的模拟量信号，并对模拟量信号进行转换，将转换后的模拟量信号发送至采集处理模块；

采集处理模块，判断接收的模拟量信号中是否存在故障行波信号，并对故障行波信号进行存储及变换处理，将处理后的故障行波信号发送至显示接口模块；

显示接口模块，用于完成同步时钟信号输入、通讯以及装置状态的显示和指示，并将处理后的故障行波信号发送至计算分析模块；

计算分析模块，用于接收处理后的故障行波信号，对处理后的故障行波信号计算分析，确定故障初始行波波头时间，输出测距结果。

4.如权利要求3所述的配电线路故障定位装置，其特征在于，所述信号发生装置为分布在配网线路中电源侧的电流互感器和负荷侧的电压互感器，用于电流模拟量和电压模拟量信号的发生。

5.如权利要求3所述的配电线路故障定位装置，其特征在于，所述电源及转换模块还包括信号转换单元，信号转换单元用于转换收集到的模拟量信号。

6.如权利要求3所述的配电线路故障定位装置，其特征在于，所述采集处理模块包括数字信号处理器和微处理器，数字信号处理器将收集到的模拟量信号采集取样为数字量信号，微处理器用于存储和处理数据。

7.如权利要求3所述的配电线路故障定位装置，其特征在于，所述显示接口模块包括GPS/北斗时钟模块和GPRS通讯模块，GPS/北斗时钟模块用于提供时间脉冲信号，GPRS通讯模块用于显示接口模块与计算分析模块之间的数据传输。

8.如权利要求3所述的配电线路故障定位装置，其特征在于，所述计算分析模块为云计算平台，云计算平台用于分析计算故障数据，并输出测距结果。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述方法的步骤。

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