CN114034965A - 一种非接触式输电线路故障区间定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非接触式输电线路故障区间定位方法及系统，其定位方法包括利用分布式设置的多个非接触式检测装置对输电线路的不同位置进行电磁感应信号以及噪声信号的检测和实时记录；当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号，结合输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除；对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算。本发明可提高故障定位准确性，同时避免输电线路长期负重引起的导线疲劳等次生故障。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路故障分析领域，尤其涉及一种非接触式输电线路故障区间定位方法及系统。
背景技术
目前，架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象和环境(如大风、雷击、污秽、冰雪等)的影响而引起故障。
由于现有的输电线路一般用于传输高压高频信号，传输高电压信号的输电线路会产生一定的可听噪声，当输电线路发生故障导致无法正常输电，或输电线路传输相对小的电压信号时，其噪声会消失或减小，使得输电线路的电晕噪声大小无法准确检测，得在对输电线路进行故障定位时可能忽略了噪声的存在导致故障定位准确度不高；再加上现有对输电线路进行测量的装置一般都是直接架设在输电线路上，会对输电线路施加一定的压力导致线路出现下坠的情况，严重影响输电线路的正常输电运作。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种非接触式输电线路故障区间定位方法，可提高故障定位准确性，同时避免输电线路长期负重引起的导线疲劳等次生故障。
本发明的目的之二在于提供一种非接触式输电线路故障区间定位系统。
本发明的目的之三在于提供一种存储介质。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种非接触式输电线路故障区间定位方法，包括：
利用分布式设置的多个非接触式检测装置对输电线路的不同位置进行电磁感应信号以及噪声信号的检测和实时记录；
当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号，结合输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除；
对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算。
进一步地，所述非接触式检测装置包括电磁检测单元和噪声检测单元。
进一步地，所述电磁检测单元包括磁感应传感器、放大电路和转换电路，所述磁感应传感器采集到的信号依次经过所述放大电路以及转换电路的处理转化为数字信号。
进一步地，所述电力检测装置包括主控模块、信号发生器、放大模块以及耦合互感器，所述主控模块控制所述信号发生器产生所需信号，并通过信号放大器将信号传送至所述耦合互感器，所述耦合互感器将信号耦合至输电线路。
进一步地，所述电力检测装置连接有太阳能模块和储能模块，通过所述太阳能模块和储能模块作为供电源为所述电力检测装置提供电能。
进一步地，对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除之前，还包括：
利用所述噪声检测单元的测量探头预先对未通电的输电线路所在环境进行背景噪声采集；
将输电线路正常输电时利用所述噪声检测单元采集所得的噪声信号减去背景噪声获得输电线路在正常输电时的电晕噪声大小，再根据电晕噪声大小对输电线路发生故障后电磁检测单元采集所得的电磁感应信号进行噪声去除。
进一步地，对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除的方法为：
将检测信号的电流电压信息与输电线路在正常输电时的电流电压信息进行比较以获得二者的比例值；
参照比例值对电晕噪声大小进行缩小处理，再将输电线路发生故障后电磁检测单元采集所得的电磁感应信号减去处理后的电晕噪声大小以获得去噪后的电磁感应信号。
进一步地，对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算的方法为：
根据去除噪声后的电磁感应信息所对应的时间数据确定输电线路的故障区间；
提取去除噪声后的电磁感应信号的波形特征，根据波形特征分析出输电线路的故障类型。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种非接触式输电线路故障区间定位系统，执行如上述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其定位系统包括：
非接触式检测装置，包括电磁检测单元和噪声检测单元，用于检测输电线路的不同位置的电磁感应信号以及噪声信息检测并对其进行实时记录；
电力检测装置，用于当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号；
后台服务器，用于将输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除，对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的非接触式输电线路故障区间定位方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明利用噪声检测单元检测输电线路在正常输电时产生的噪声，当输电线路发生故障无法正常输电时，向输电线路注入比原输电信号电压电流小的检测信号，再将输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除，从而根据去噪后的电磁感应信息进行准确定位故障区域，提高故障定位的准确性；同时，电池检测单元和噪声检测单元均以非接触方式进行布设，可避免导线长期负重引起的导线疲劳等次生故障。
附图说明
图1为本发明非接触式输电线路的系统架构图；
图2为本发明非接触式输电线路故障区间定位方法的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
本实施例提供一种非接触式输电线路故障区间定位方法，应用在用于输送高压高频信号的架空线路上，可提高线路故障定位的准确性，同时减少检测装置对线路的影响。
如图2所示，本实施例的输电线路故障区间定位方法具体包括如下步骤：
步骤S1：利用分布式设置的多个非接触式检测装置对输电线路的不同位置进行电磁感应信号和噪声信号的检测和实时记录。
如图1所示，本实施例在用于架设输电线路的若干个架空杆塔上装设有与后台服务器相连的非接触式检测装置。所述非接触式检测装置所在位置即为一个检测点，将检测点规划在杆塔上，可避免导线长期负重引起的导线疲劳等次生故障；所述非接触式检测装置包括电磁检测单元和噪声检测单元，本实施例利用多个电磁检测单元对输电线路的不同检测点在输电过程中产生的电磁场进行实时检测，并记录每个检测点的电磁感应信号以及信号所对应的时间；其电磁感应信号包括噪声信号、正常输电过程中产生的电磁信号以及线路受到故障时由故障点所在位置向电力线两端传播的电压行波和电流行波；本实施例对电磁感应信号进行噪声处理后，可根据行波的入射与反射时间差判定故障点的位置，从而保障输电线路安全稳定地运行。
本实施例中的所述电磁检测单元包括磁感应传感器、放大电路和转换电路，所述磁感应传感器采集到的信号依次经过所述放大电路以及转换电路的处理转化为数字信号，可对微弱的电磁改变进行检测，提高检测的准确度。
其中磁感应传感器由磁芯和绕组线圈组成，本实施例中磁芯与行波信号拾取线是垂直的，有利于行波强脉冲电流所产生的变化磁场的磁力线穿过线圈中间，从而确保产生的感应电动势最大。
本实施例为了提高磁感应传感器的灵敏度，由于软磁材料的磁化率相对较高、饱和的磁感应强度、距离温度高等优点，本实施例采用软磁材料作为所述磁感应传感器的磁芯材料；进一步地，本实施例的软磁材料可以是NiZn铁氧体，NiZn铁氧体，波形幅值最大，所对应的频率值与脉宽值也是最大，在接收故障行波信号时，入射波与反射波的波头明显，很容易被识别，从而可提高磁感应传感器的灵敏度。
本实施例在每个检测点所在的杆塔上还设有噪声检测单元，其噪声检测单元包括噪声测量探头，探头以预设角度对准输电线路，对输电线路的噪声进行检测。由于输电线路在传输高压信号时其产生的电晕噪声相对较大，容易被采集，当输电线路在发生故障导致无法正常输电或输电电压相对较小时，电晕噪声会消失或相对减小，使得噪声检测单元无法准确采集；再加上输电线路电晕放电会影响电磁感应检测准确度的特性在输电线路输电过程中无法忽略，因此本实施例在输电线路输送高压信号时利用噪声检测单元检测正常输电时的噪声信号，根据该噪声信号对注入比原信号电压电流小的检测信号时电磁感应单元采集所得的电磁感应信息进行去噪处理，从而提高故障定位的准确性。
步骤S2：当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号，结合输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除。
本实施例的电力检测装置与后台服务器相连，主要包括主控模块、信号发生器、放大模块以及耦合互感器，所述主控模块控制所述信号发生器产生所需信号，并通过信号放大器将信号按照预设比例进行放大后，将其放大后的信号传送至所述耦合互感器，利用所述耦合互感器将信号耦合至输电线路中；而本实施例将信号放大并耦合至输电线路时，需确保耦合至输电线路的信号的电流电压在预设范围内，而该预设范围相比输电线路正常传输的电流电压小，且确保电磁检测单元可检测到注入检测信号时输电线路的电磁感应信号。
本实施例中的所述电力检测装置可连接有太阳能模块和储能模块，利用太阳能模块产生电能，并将太阳能产生的电能存储在储能模块中，利用储能模块所存储的电能作为供电源为所述电力检测装置提供电能，确保所述电力检测装置可为输电线路提供检测信号。
本实施例在利用噪声检测单元检测输电线路的噪声信号之前，需预先利用其探头对输电线路在未通电时所在环境进行背景噪声采集，再对输电线路正常输电时产生的噪声信号进行采集，将正常输电时采集的噪声信号减去背景噪声从而获得正常输电时输电线路的电晕噪声大小。
本实施例中对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除的方法为：
后台服务器获取检测信号的电流电压信息以及输电线路在正常输电时的电流电压信息，将二者进行比较以获得二者的比例值，从而获知在输电线路发生故障时其注入的检测信号的电流电压与输电线路在正常输电时电流电压之间的倍数关系；
后台服务器按照比例值对电晕噪声大小进行对应倍数的缩小处理，缩小处理后的电晕噪声大小相当于输电线路发生异常后注入检测信号时所产生的电晕噪声大小，再将输电线路发生故障后电磁检测单元采集所得的电磁感应信号减去处理后的电晕噪声大小以获得去噪后的电磁感应信号，此时，去噪后的电磁感应信号已剔除噪声因素，后台服务器根据去噪后的电磁感应信号所对应的时间判定输电线路的故障区间，即根据每个检测点检测到电磁感应信号的时间确定第一个检测到行波信号的检测点和第二个检测到行波信号的检测点，第一个检测点和第二个检测点之间输电线路即为故障区间，再根据第一检测点和第二检测点检测到行波的时间差计算出故障点的具体位置。同时，对去噪后的电磁感应信号进行故障波形绘制，根据绘制出来的故障波形图的波形改变情况分析出输电线路的故障点以及故障类型。
实施例二
本实施例提供一种非接触式输电线路故障区间定位系统，执行如实施例一所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其定位系统包括：
非接触式检测装置，包括电磁检测单元和噪声检测单元，用于检测输电线路的不同位置的电磁感应信号以及噪声信息检测并对其进行实时记录；
电力检测装置，用于当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号；
后台服务器，用于将输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除，对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算。
另外，本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现实施例一所述的非接触式输电线路故障区间定位方法。
本实施例中的系统及存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，包括：
利用分布式设置的多个非接触式检测装置对输电线路的不同位置进行电磁感应信号以及噪声信号的检测和实时记录；
当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号，结合输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除；
对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算。
2.根据权利要求1所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，所述非接触式检测装置包括电磁检测单元和噪声检测单元。
3.根据权利要求2所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，所述电磁检测单元包括磁感应传感器、放大电路和转换电路，所述磁感应传感器采集到的信号依次经过所述放大电路以及转换电路的处理转化为数字信号。
4.根据权利要求1所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，所述电力检测装置包括主控模块、信号发生器、放大模块以及耦合互感器，所述主控模块控制所述信号发生器产生所需信号，并通过信号放大器将信号传送至所述耦合互感器，所述耦合互感器将信号耦合至输电线路。
5.根据权利要求4所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，所述电力检测装置连接有太阳能模块和储能模块，通过所述太阳能模块和储能模块作为供电源为所述电力检测装置提供电能。
6.根据权利要求2所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除之前，还包括：
利用所述噪声检测单元的测量探头预先对未通电的输电线路所在环境进行背景噪声采集；
将输电线路正常输电时利用所述噪声检测单元采集所得的噪声信号减去背景噪声获得输电线路在正常输电时的电晕噪声大小，再根据电晕噪声大小对输电线路发生故障后电磁检测单元采集所得的电磁感应信号进行噪声去除。
7.根据权利要求1所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除的方法为：
将检测信号的电流电压信息与输电线路在正常输电时的电流电压信息进行比较以获得二者的比例值；
参照比例值对电晕噪声大小进行缩小处理，再将输电线路发生故障后电磁检测单元采集所得的电磁感应信号减去处理后的电晕噪声大小以获得去噪后的电磁感应信号。
8.根据权利要求1所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其特征在于，对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算的方法为：
根据去除噪声后的电磁感应信息所对应的时间数据确定输电线路的故障区间；
提取去除噪声后的电磁感应信号的波形特征，根据波形特征分析出输电线路的故障类型。
9.一种非接触式输电线路故障区间定位系统，其特征在于，执行如权利要求1～8任意一项所述的非接触式输电线路故障区间定位方法，其定位系统包括：
非接触式检测装置，包括电磁检测单元和噪声检测单元，用于检测输电线路的不同位置的电磁感应信号以及噪声信息检测并对其进行实时记录；
电力检测装置，用于当输电线路发生故障后，利用电力检测装置向输电线路注入检测信号；
后台服务器，用于将输电线路正常输电时非接触式检测装置采集所得的噪声信号对输电线路发生故障后非接触式检测装置采集所得的电磁感应信号进行噪声去除，对噪声去除后的电磁感应信号进行输电线路的故障区间计算。
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～8任一所述的非接触式输电线路故障区间定位方法。
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