CN1140811C

CN1140811C - 故障点定位系统

Info

Publication number: CN1140811C
Application number: CNB991265068A
Authority: CN
Inventors: 高冈本州; 则; 杉浦正则
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2004-03-03
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: EP1016869B1; AU769346B2; EP1016869A2; AU6552899A; US6597180B1; DE69939809D1; TW475991B; CN1258845A; EP1016869A3

Abstract

一种故障点定位系统，包括分站1，沿输电和配电线(TD线)安装，以发送冲击检测时间(SD时间)，主站2根据该信息定位故障点。分站1存储和更新所述线的过去电压或电流波形，存储冲击识别电平L2和冲击波形开始电平L1，在所述TD线的电压或电流超过所述电平L2的情况下，从超过所述冲击识别电平的时间开始，把所述电压或电流第一次超过所述电平L1的时间识别为SD时间，并且通过通信网向所述主站2发送所述SD时间。

Description

故障点定位系统

本发明涉及一种故障点定位系统。更具体地说，本发明涉及一种故障点定位系统，利用这种系统，精确地确定参考时间。而且，另外本发明涉及一种故障点定位系统，利用这种系统，提供精确的冲击检测时间，而不增加错误检测的频率。而且，另外本发明涉及一种故障点定位系统，利用这种系统，能精确地定位故障点。

至今，当沿输电线和配电线(在下文把这两种线称为“输电和配电线”或“TD线”)的线路发生故障时，已知一种方法，利用这种方法，按照位于故障点两端的两个分站的冲击检测时间的差，确定TD线上的故障点(Japanese Patent Publication No.Sho 63(1988)-51274，etc.)。在上述方法中，定位故障点的精确度取决于确定故障点两端分站检测到冲击时的时间(在下文称为“冲击检测时间”或“SD时间”)的精度。

SD时间通常用装设在各分站的参考时钟和GPS无线电波共同来确定。

许多这些参考时钟使用温度补偿晶体振荡器或具有恒温器的晶体振荡器，它表现良好的计时能力，几乎不受温度变化的影响。然而，时钟误差可能在长时限期间累积，并且因此在冲击检测中变得不可忽略(参考图9)。

因此，用GPS无线电波使各分站之间的参考时间同步。GPS无线电波由GPS(全球定位系统)的卫星传送。GPS是一种系统，其中从多个卫星接收无线电波，以根据接收波的时间的差进行定位。为此，传送具有高精度时间控制的同步信号。这个同步信号在取决于本地区域的长时间内具有非常小的累积误差。

然而，如图8所示，各同步信号在一定程度上滞后或超前。由于这个原因，用同步信号简单调节参考时间可能相反地提供不精确的时间，并且结果产生不适当的SD时间。

另外，禁止接收GPS无线电波的无线电干扰可能引起不能检测时间的情况，并且因此不能定位故障点。

另一方面，在冲击检测中，认为当冲击电压或冲击电流超过一个阈值时，则“检测到冲击”。用较低电压或电流阈值能更精确地(最初)捕获冲击波形上升的时间，然而，由于电流和电压带有正常条件下在TD线上发生的噪声，所以用过低阈值可能会经常发生错误的冲击检测。由于这个原因，识别发生冲击的阈值在某种程度上设置为较高电平，以便不会不正确地检测噪声。因此，在冲击波形上升时在经过一定时间之后，执行“冲击检测”。

另外，由于TD线上的传播损失，故障点两端的两个分站接收的冲击可能取不同的波形。在这种情况下，如图12所示，分站中具有更畸变冲击波形的一个分站具有较长的冲击上升时间，因此，使“冲击检测”延迟。这样禁止了按照故障点两端分站的SD时间的差精确地定位故障点。

有一种称为双可能法的方法，以补偿由于设置高电平的阈值所带来的时间滞后，并且获得更精确的“SD时间”。如图13所示，这种方法按这样来确定“SD时间T”，即在以时间为水平轴，以电压为垂直轴的曲线图上，用一条直线连接冲击波形曲线图上的两个点(这两个点各自超过分别设置在一定值的参考电平L1和L2)，以使该直线与零电平电压，即水平轴的交点(时间)为“SD时间T”。

也就是，在双可能法中，当TD线的电压或电流超过一定的参考电平，然后进一步增加超过另一个参考电平时，通过连接这两个电平与电压曲线的相交点，画出电压曲线的近似直线，并且把该近似直线与电压零电平的相交点确定为SD时间T。

各种变更发明和实用新型已经应用于采用这种双可能法的专利(Japanese Laid-Open Utility Model Publication No.Sho 58(1983)-28219，Japanese Laid-Open Patent Publication No.Hei 8(1996)-015362，etc.)

然而，如上所述，TD线的电压和电流具有噪声。当发生比较大的噪声，或噪声叠加在冲击波形上时，电压或电流超过上述TD线上的第一参考电平L1，然后可能降低。在这样情况下，如图14所示，用直线连接“另一个参考电平L2与电压曲线的相交点”和“第一参考电平L1与电压曲线的相交点”，结果形成电压曲线不精确的近似直线，并且相反使计算SD时间T与实际希望时间Tr相偏离。

本发明解决上述问题。本发明的目的是提供一种故障点定位系统，利用这种系统，获得精确的SD时间，以定位故障点，提供一种故障点定位系统，利用这种系统，能获得精确的SD时间，而不增加错误检测的频率，以及提供一种故障点定位系统，利用这种系统，能精确地定位故障点。

一种第一发明的故障点定位系统，包括分站(1)，沿TD线安装，以向一个主站(2)传送SD时间信息，以及主站(2)，根据所述SD时间信息，定位故障点；其中：

所述分站(1)确定从接收的GPS无线电波获得的GPS具有的标准时间，与所述分站(1)在获得所述标准时间时具有的参考时间之间的差，在一定时限期间累积所述差，通过把存储的所述差的平均值加到所述参考时间来校正参考时间，按照所述参考时间，确定TD线上某点所发生故障产生的冲击电压或冲击电流的检测时间，然后通过通信网向所述主站(2)传送检测时间。

并且，如第二发明的故障点定位系统所示，所述主站(2)按照所述TD线网上故障点两端的一对分站中一个检测的所述SD时间t1，另一个分站检测的所述SD时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间TD线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v/2，确定从分站中一个到所述故障点的TD线的距离L1。

而且，如第三发明的故障点定位系统所示，所述主站(2)按照最靠近所述TD线网电源侧端的分站检测的所述SD时间t1，TD线网远端的另一个分站检测的所述SD时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间TD线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从所述电源侧端的分站到所述故障点的TD线的距离L1；而且，按照由上述计算确定的故障点两端的一对分站中一个检测的所述SD时间t3，另一个分站检测的所述SD时间t4，冲击传播速度v，和所述对分站之间TD线的长度L’，利用公式L3＝(L’+(t3-t4)×v)/2，确定从所述一个分站到所述故障点的TD线的距离L3。

本故障点定位系统是一种系统，这种系统采用方法以校正参考时间，以用作TD线上某点所发生故障产生的冲击电压或冲击电流的检测时间，并且这种系统通过确定从接收的GPS无线电波获得的GPS的标准时间，与获得所述标准时间时的参考时间之间的差，在一定时限期间累积所述差，并且通过把存储的所述差的平均值加到所述参考时间来校正参考时间，执行定位。

由GPS接收装置输出的标准时间的个别同步信号(在下文称为“同步信号”)并不精确，并且相对全球标准时间，即绝对参考以一定的误差范围输出。例如，在GPS接收器在标准时间递增每一秒输出同步信号，并且在一定时限期间(例如一天)收集同步信号对标准时间的误差，以在图上画出数据的情况下，获得如图8所示的正态分布曲线图，从该图可见，在一定范围内发生误差。

上述应该注意的不是同步信号的误差在一定范围内变化，而是误差的计算结果随位置具有正态分布，其中对标准时间的误差在分布的中心变为零。也就是，这意指计算数据的平均值是正态分布曲线图的中心，因此对标准时间的误差变为零。

可见GPS接收器的同步信号在短时限内，例如单位秒内，相对标准时间具有约200ns范围的误差，而在一天或一周的时限期间，平均值具有无限接近于零的误差的特性。

现今，对于振荡器输出的参考时间信号，振荡器通常采用温度补偿晶体振荡器或具有恒温器的晶体振荡器，以获得具有高精度和稳定性的参考时间信号。

这些振荡器对于环境温度变化极其稳定，并且在短时限期间(例如一秒，一分钟，一天或一周)，容易提供几乎不受例如参考时间信号的滞后或超前的变化影响的精确性。另一方面，它们具有这样特性，即在长时限期间(例如一年或十年)，使参考时间信号无限小的时间误差累积，以产生大的参考时间累积误差。

在图9中，作为一个典型例子，示出了具有恒温器的晶体振荡器输出的参考时间信号频率的时间变化的特性曲线图。如图9所示，在短时限期间几乎见不到误差，然而，无限小的时间误差在长时限期间累积，结果产生不可忽略的误差。

这样导致把振荡器的参考时间信号所产生的时间确定为参考时间，然后用接收到在一定时限期间累积的同步信号时的参考时间与标准时间之间获得的误差的平均值来校正该参考时间。也就是，加上参考时间信号与接收到同步信号时的参考时间之间的时间差，允许保持时间的精度(参考图6)。而且，如图7所示，与不校正的情况比较，周期实现这种校正允许使误差限定在较窄范围内。

如上所述，用接收到在一定时限期间累积的同步信号时的参考时间和标准时间所获得的平均值，周期实现对参考时间的校正，允许总获得精确的标准时间。而且，用精确的标准时间检测各分站的冲击，并且因此向主站传送精确的SD时间，允许确定TD线的故障点。

一种第四发明的故障点定位系统，包括分站1，沿TD线安装，以向一个主站2传送SD时间信息，以及主站2，根据所述SD时间信息，定位故障点。

其特征在于：

所述分站1存储和更新至少从当前时间到一定时限前的时间范围内的所述TD线的过去电压或电流波形，

存储冲击识别电平，它是识别冲击的参考电平，并且设置为高于噪声电平的电平，以及存储冲击波形开始电平，它是确定冲击波形的开始点的参考电平，并且设置为低于所述冲击识别电平的电平，

在所述TD线的电压或电流超过所述冲击识别电平的情况下，从超过所述冲击识别电平的时间开始，在返回查看存储的所述波形之后，把所述电压或电流第一次超过所述冲击波形开始电平的时间确定为SD时间，并且

通过通信网向所述主站2发送所述SD时间。

在上述中，“从超过所述冲击识别电平的时间开始，在返回查看存储的所述波形之后，所述电压或电流第一次超过所述冲击波形开始电平的时间”，按照时间轴的方向来说，意指电压或电流上次超过冲击波形开始电平的时间，也就是，与超过冲击识别电平的时间最靠近的时间。

而且，“SD时间”是分站接收和检测由所述TD线上某一位置所发生故障产生的冲击电压或冲击电流的时间。

而且，所述“过去电压或电流波形”是以恒定时间间隔抽样的离散值的形式存储。这样允许把所述“SD时间”确定为从超过所述冲击识别电平的时间返回，抽样值第一次不到所述冲击波形开始电平的抽样时间的下一个抽样时间。

在上述中，“下一个”意指“沿时间轴方向随后的第一个”。也就是，把小于冲击波形开始电平的抽样值刚超过冲击波形开始电平的时间确定为“SD时间”。

而且，例如，在把抽样值第一次不到所述冲击波形开始电平的抽样时间确定为“SD时间”这点上，这样确定SD时间的方法是可信的。在抽样间隔与要求的时间精度比较足够小的情况下，这样的方法没有什么不便。

本故障点定位系统可以是如下的实施例。

也就是，一种故障点定位系统包括：

分站1，沿TD线安装，以向一个主站2传送SD时间信息，以及

主站2，根据所述SD时间信息，定位故障点；其中：

所述分站1包括一个冲击检测装置13和一个冲击信息传送装置14b，并且

所述冲击检测装置13包括一个冲击波形存储装置136和一个冲击识别装置。

所述冲击波形存储装置136存储和更新至少从当前时间到一定时限前的时间范围内的所述TD线的过去电压或电流波形，并且响应所述冲击识别装置的请求，向所述冲击识别装置传送所述过去电压或电流波形的信息。

所述冲击识别装置存储冲击识别电平，它是识别冲击的参考电平，并且设置为高于噪声电平的电平，以及冲击波形开始电平，它是确定冲击波形的开始点的参考电平，并且设置为低于所述冲击识别电平的电平，在所述TD线的电压或电流超过所述冲击识别电平的情况下，从冲击波形存储装置136接收过去电压或电流波形的信息，从超过所述冲击识别电平的时间开始，在返回查看存储的所述波形之后，把所述电压或电流第一次超过所述冲击波形开始电平的时间确定为SD时间，并且把所述SD时间传送到所述冲击信息传送装置14b。

而且，所述冲击信息传送装置14b通过通信网向所述主站2传送所述SD时间。

一种第五发明的故障点定位系统是一种按照权利要求4的故障点定位系统，其中所述主站2按照所述TD线网上故障点两端的一对分站中一个检测的所述SD时间t1，另一个分站检测的所述SD时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间TD线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从分站中一个到所述故障点的TD线的距离L1。

一种第六发明的故障点定位系统是一种按照权利要求4的故障点定位系统，其中所述主站2按照最靠近所述TD线网电源侧端的分站检测的所述SD时间t1，TD线远端的另一个分站检测的所述SD时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间TD线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从所述电源侧端的分站到所述故障点的TD线的距离L1；以及

而且，按照由上述计算确定的故障点两端的一对分站中一个检测的所述SD时间t3，另一个分站检测的所述SD时间t4，冲击传播速度v，和所述对分站之间TD线的长度L’，利用公式L3＝(L’+(t3-t4)×v)/2，确定从所述一个分站到所述故障点的TD线的距离L3。

一种第七发明的故障点定位系统是一种按照权利要求4的故障点定位系统，其中所述过去电压或电流波形是以恒定时间间隔抽样的离散值的形式存储的，允许把从超过所述冲击识别电平的时间开始返回，抽样值第一次不到所述冲击波形开始电平的抽样时间的下一个抽样时间，确定为所述SD时间。

第一发明的故障点定位系统，各分站把振荡器的参考时间信号所产生的时间确定为参考时间，然后用接收在一定时限期间累积的同步信号时的参考时间与标准时间之间获得的误差的平均值，校正参考时间。这种校正允许分站精确地确定SD时间，因此允许主站精确地定位故障点。

第四发明的故障点定位系统，允许根据TD线上的电压或电流是否超过冲击识别电平来识别冲击，该冲击识别电平设置为高于噪声电平的电平，并且允许确定冲击波形的开始点，也就是，冲击波形开始电平的SD时间，该冲击波形开始电平设置为低于冲击识别电平的电平。也就是，分别为冲击识别和识别冲击波形的开始点提供不同的参考电平。

因此，冲击波形开始电平能设置为低电平，以便使冲击检测的时间延迟足够小。因此，能同时进行防止由于噪声引起的错误检测和减小冲击检测的时间延迟。

而且，冲击波形开始电平能设置为低电平，因此，即使由于TD线上的传播损失而在各分站接收到畸变冲击波形的情况下，也能在相同程度上精确地确定各分站的SD时间。也就是，这样导致各分站接收的冲击上升时间不同所引起的SD时间的变化量很小。

另外，在电流或电压超过冲击识别电平之后，从最新一次开始返回查看存储的冲击波形，即使存在如图14所示的先前冲击，也允许精确地确定SD时间。

第二和第五发明的故障点定位系统，允许按照两个分站的SD时间，容易地估计TD线网上故障的位置。

第三和第六发明的故障点定位系统，首先允许计算电源侧端与远端之间故障点的近似位置，然后对由上述计算所确定的故障点位置两端之间的分站对，允许重新计算这对分站之间故障点的位置。

因此，对短距离之内相互离开的分站之间的故障点的位置重新计算，允许在定位故障点时，减小由于TD线上如传播损失这样的损失所带来的误差的影响。也就是，允许精确地定位故障点的位置。

第七发明的故障点定位系统，允许以离散值的形式存储过去波形，因此允许存储装置仅具有小存储器容量，并且允许精确地确定SD时间及定位故障点。

而且，本系统允许精确地确定分站的SD时间，还允许按照SD时间，容易地和精确地定位TD线网上的故障位置。

也就是，本系统允许减小从实际冲击接收开始点的SD时间的滞后，因此允许减小由于各分站冲击信号上升时间的不同所引起的定位故障点的误差。

上述发明的故障点定位系统包括一个主站，并且因此该主站允许按照来自各分站的SD时间信息，确定故障点。而且，该系统备有与安装在TD线网上的分站分开的主站，从而把确定故障点的功能留给主站的设备，以使各分站的设备简单和紧凑。

图1是表示实施例1和实施例2所述的主站与分站之间关系的说明图。

图2是表示实施例1所述的分站的各部件的说明图。

图3是表示实施例1和实施例2所述的主站的各部件的说明图。

图4是表示实施例1和实施例2所述的识别故障点的原理的说明图。

图5是表示实施例1所述的校正参考时间的过程的说明图。

图6是表示实施例1所述的校正参考时间的过程的说明图。

图7是表示校正参考时间的过程的说明图。

图8是表示对于标准时间的同步信号误差的分布的说明曲线图。

图9是表示由振荡器产生的参考时间的累积误差的说明曲线图。

图10是表示实施例2所述的分站的各部件的说明图。

图11是表示实施例2所述的分站的SD时间的定位方法的说明图。

图12是表示由于冲击波形的差所引起的冲击检测时间滞后的说明图。

图13是表示双可能法的说明图。

图14是表示当存在先前冲击时的双可能法的说明图。

以下将参考附图说明本发明的实施例。

[实施例1]

(1)故障点定位系统的布置

如图1所示，本发明的第一实施例的故障点定位系统包括：

分站1，沿TD线安装在各钢塔或电杆处，以及

主站2，安装在电力公司的供电局或分局，根据来自分站1的信息，定位故障点。

(a)分站

如图2所示，分站1备有GPS天线111，GPS接收器112，振荡器121，参考时钟122，参考时间保持电路123，ZCT 131(零相电流互感器)，滤波器电路132，冲击信号检测电路133，SD时间保持电路134，中央处理装置141，和通信接口142。

ZCT 131(零相电流互感器)、滤波器电路132、冲击信号检测电路133、SD时间保持电路134和中央处理装置141的部分对应于本发明权利要求和概述中所指的“冲击检测装置13”。类似地，中央处理装置141和通信接口142对应于“冲击信息传送装置14b”。同样，GPS天线111和GPS接收器112对应于“GPS接收装置11”。而且，振荡器121、参考时钟122和参考时间保持电路123类似地对应于“计时装置12”。

以下将说明分站的各部件。

i)ZCT 131(零相电流互感器)

ZCT 131安装在TD线的钢塔上，以检测在故障时发生的冲击信号(冲击电流)，然后把这些冲击信号发送到滤波器电路132。为了检测冲击电压作为冲击信号，使用一个电压检测器，例如PT或PD。

ii)滤波器电路132

滤波器电路132对ZCT 131检测的信号滤波，以消去除冲击信号外的不必要的工业频率分量等，并且仅允许冲击信号通过，然后发送到冲击信号检测电路133。

iii)冲击信号检测电路133

冲击信号检测电路133检测冲击信号的电平，然后如果信号电平超过冲击识别值，则根据冲击信号确定发生了故障，然后向SD时间保持电路134输出一个时间保持信号。

iv)冲击检测时间保持电路134

当从冲击信号检测电路133输出时间保持信号时，SD时间保持电路134保持输出时的参考时钟122的时间，以把该时间作为SD时间输出到中央处理装置141。

v)GPS天线111和GPS接收器112

GPS天线111接收来自GPS卫星的无线电波，以向GPS接收器112发送无线电波。然后，GPS接收器112从无线电波中抽取GPS卫星的标准时间信息，作为同步信号，然后把该信号发送到参考时间保持电路123。

vi)参考时间保持电路123

接收来自GPS接收器112的同步信号，使参考时间保持电路123把参考时钟122的参考时间保持在接收信号的时间，然后向中央处理装置141输出参考时间。

vii)参考时钟122

参考时钟122向参考时间保持电路123和SD时间保持电路134输出参考时间。

viii)振荡器121

振荡器121输出参考时间信号，用于测量参考时钟122的时间。

ix)中央处理装置141

中央处理装置141通过通信接口142向主站2发送由SD时间保持电路134输出的SD时间。另外，中央处理装置141收集一天从参考时间保持电路123接收的参考时间，作为与标准时间比较产生的时间偏差数据，然后根据偏差数据确定与标准时间的平均偏差值，把该值作为校正值加到参考时钟122，然后执行参考时间校正处理124，其中对参考时间进行校正。

x)通信接口142

通信接口142在中央处理装置141与公共通信网之间传递通信信号，以使中央处理装置141能通过公共通信网与主站2通信。

b)主站

如图3所示，主站2包括一个通信接口21，一个辅助存储装置222，一个中央处理装置23，一个CRT 241，一个打印机242，和一个键盘25。

在上述中，通信接口21从各分站接收SD时间信息，并且对应于本发明概述和权利要求中所指的“分站冲击信息接收装置21b”。中央处理装置23按照SD时间定位故障位置，并且类似地对应于“故障位置识别装置23c”。而且，CRT 241和打印机242输出定位的结果，并且类似地对应于“信息输出装置24”。同样，键盘25对应于“输入装置”。

以下将说明主站的各部件。

i)通信接口21

通信接口21在主站与分站1之间传递通信信号。也就是，通信接口21转换通过公共通信网从分站1传送的信号，以把转换的信号供给中央处理装置23。

ii)中央处理装置23(例如个人计算机和工作站)

中央处理装置23通过通信接口21接收由各分站1、1、1…传送的位置信息和SD时间，并且执行将在下文叙述的故障点定位处理。把通过故障点定位处理获得的故障点和辅助存储装置222中存储的TD线地图数据一起，输出到CRT 241或打印机242。

iii)辅助存储装置222(例如硬盘)

辅助存储装置222其中记录和存储由各分站1、1、1…传送的位置信息和SD时间，由中央处理装置23计算的故障点，以及中央处理装置23进行处理所必需的TD线地图数据。

在上述中，TD线地图数据包括电杆和钢塔的位置数据，以及电杆(钢塔)之间的距离数据。

iv)打印机242

依照中央处理装置23的指令，打印机242打印出由中央处理装置23发送的TD线地图数据或故障点定位的结果。

v)CRT 241

依照中央处理装置23的指令，CRT 241显示由中央处理装置23发送的TD线地图数据或故障点定位的结果。

vi)键盘25(输入装置)

键盘25允许输入为准备TD线地图所需的绘图数据等。这里，绘图数据包括电杆和钢塔的位置数据，以及电杆(钢塔)之间的距离数据。

(2)参考时间校正处理

现在将说明在参考时间校正处理124中执行的参考时间校正处理的方法。

i)在该步，分站的电源接通，并且GPS接收器112开始输出同步信号和标准时间数据，中央处理装置141接收来自GPS接收器112的标准时间数据，对参考时钟122设置时间数据，作为参考时间，然后用标准时间对参考时钟122的时钟时间定时。

ii)在GPS接收器112例如每一秒输出同步信号输出的情况下，参考时钟112的时间保持在参考时间保持电路123中，因此中央处理装置141对每一秒输出的同步信号接收时间。同时，由GPS接收器112输出标准时间数据，因此还接收标准时间数据，以确定标准时间与参考时间之间的偏差(-ε0，-ε1，…，+εn)，然后作为时间偏差数据存储(参考图5)。

iii)在该步，时间偏差数据已经收集到一定量，例如收集到一天的数据量，则把数据相加，以计算时间偏差数据的平均值。这个平均值是参考时间与标准时间之间的实际偏差(参考图6)，因此被加到参考时钟的时钟时间。这样使参考时钟的时间校正为标准时间。

本方法允许使用振荡器输出的参考时间信号的优点(它在短时限期间几乎无偏差)，以及GPS输出的同步信号的优点(它在长时间期间使平均偏差接近标准时间)，因此允许参考时间在短时限和长时限期间都稳定，并且相对标准时间具有较小偏差。因此，这样消除了各分站的参考时间的同步偏移，从而允许正确地检测SD时间的差，并且因此允许改善故障点定位的精度。

(3)故障点定位系统中的处理

以下将叙述在TD线上发生故障的情况下，识别故障点的过程。首先，将在3.a.中说明分站的SD时间的定位。随后，将在3.b.中叙述主站的故障点的定位。

(a)在分站的SD时间的定位

以下所示是在分站1的中央处理装置141的SD时间的定位过程。

分站允许ZCT 131接收在故障时发生的冲击电流，用滤波器电路132和冲击信号检测电路133检测冲击电流，然后向SD时间保持电路134输出冲击检测信号。然后，SD时间保持电路134保持接收冲击检测信号的参考时间，以把参考时间作为SD时间输出到中央处理装置141。随后，中央处理装置141自动地把冲击检测信号的检测时间数据作为故障信息，和分站号一起发送到主站。

(b)在主站定位故障点

以下将示出在主站2的中央处理装置23定位故障点的原理和过程。首先，将在(I)中说明定位故障点的原理，然后将在(II)中说明其过程，最后将在(III)中说明故障点的显示。

(I)定位故障点的原理

图4示意表示定位故障点的原理。

在分站①与②之间线段内发生的接地故障，引起行波(冲击)如图4所示形成。假定行波沿TD线传播的传播速度v恒定，则在分站①和②检测这个行波所需的时间持续与故障发生点距各分站的距离L1和L2成正比。

也就是，如果分站①与②之间的距离L已知，并且精确地测得在分站①和②检测的时间持续的差，则图4所示的公式“L1＝(L+(t1-t2)×v)/2”允许确定从分站①到故障点的距离L1。

在本实施例的故障点定位系统中，预先存储要对其冲击时间差进行讨论的分站(电源侧端和远端的分站)之间的TD线的距离L。距离L由手动输入确定，或由自动测量，例如用GPS来确定。

而且，对于相邻分站，假定TD线实际为直线，则根据分站的位置信息(纬度、经度和高度)，能计算两个分站之间TD线的的距离。

而且，对于相互不相邻的分站，通过把TD线上这些分站之间存在的相邻分站之间的长度相加，能获得分站之间TD线的距离L。

(II)定位故障点的过程

主站2的中央处理装置23预先存储最靠近电源侧端的分站与TD线的各远端分站之间TD线的距离L。

中央处理装置23选择最靠近TD线的电源侧端的分站1，和最靠近主干线和支干线的远端的分站1的组合，以根据两个分站的SD时间的差，定位故障点。

也就是，中央处理装置23按照电源侧端分站1检测的SD时间t1，远端侧分站1检测的所述SD时间t2，冲击传播速度v，和分站之间TD线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定沿TD线从电源侧端分站到故障发生位置(故障点)的距离L1。

其中考虑到架空线和电缆配电线情况，v为150m/μs到300m/μs。优选地，v设置为250m/μs到300m/μs。

另外，如果在定位的故障点附近及在故障点两端有分站1和1，则根据分站的SD时间的差，能再定位故障点，以改善定位的可靠性。

定位故障点的这些过程可以按这样方式执行，以便操作员根据需要手动供给中央处理装置23指令，以处理故障点定位，或可以按这样方式编程，以便中央处理装置23自动地执行处理。

在这种情况下，虽然为了检测时间差，必须使两端分站的时间精确地同步，然而如上所述，用接收到在一定时限期间累积的同步信号时的参考时间和标准时间所获得的平均值，对各分站的参考时间进行校正，并且用GPS卫星发送的标准时间对各分站的参考时钟定时，使各分站的参考时间同步。

(III)显示故障定位

主站2的中央处理装置23完成对故障点的定位，然后，为了使操作员知道故障点，在CRT 241的屏幕上显示辅助存储装置222中存储的TD线地图信息和定位的故障点。而且，中央处理装置23允许打印机242响应操作员的请求执行打印。

(4)运行故障点定位系统

分站1安装在支持TD线的电杆(钢塔)上，并且一天24小时连续运行，以便检测任何时候的故障。

主站2例如可以安装在电力公司的分局或供电局，以仅在有操作员的时间期间运行，或可以一天24小时运行，以便在任何时候发生故障时确认故障点。

(5)故障点定位系统的作用

本实施例的故障点定位系统结合分站的时钟装置12和GPS接收装置11，通过使各分站的时间同步，并且因此使各分站的时间精确，允许根据位于故障点两端(电源端和远端)分站的冲击信号到达时间的差，识别故障点的位置(从分站到故障点的位置的距离)。而且，即使在短时限期间不能接收GPS无线电波的情况下，该系统也允许使用分站的参考时间，从而允许快速地和精确地定位故障点。

[实施例2]

(1)故障点定位系统的布置

如图1所示，本发明的第二实施例的故障点定位系统包括：

分站1，沿TD线安装在各钢塔或电杆处，以及

(a)分站

如图10所示，分站1包括GPS天线111，GPS接收器112，振荡器121，参考时钟122，时间同步校正电路123，ZCT 131(零相电流互感器)，滤波器电路132，冲击信号检测电路133，SD时间保持电路134，冲击波形记录器电路136，中央处理装置141，和通信接口142。

ZCT 131、滤波器电路132、冲击信号检测电路133、SD时间保持电路134和冲击波形记录器电路136对应于本发明概述和权利要求中所指的“冲击检测装置13”。同样，中央处理装置141和通信接口142对应于“冲击信息传送装置14b”。类似地，GPS天线111和GPS接收器112对应于“GPS接收装置11”。而且，振荡器121、参考时钟122和时间同步校正电路123对应于“计时装置12”。

以下将说明分站的各部件。

i)ZCT 131(零相电流互感器)

ZCT 131安装在TD线的钢塔上，以检测在故障时发生的冲击信号(冲击电流)，然后把该信号发送到滤波器电路132。为了检测冲击电压作为冲击信号，使用一个电压检测器，例如PT或PD。

ii)滤波器电路132

滤波器电路132对ZCT 131检测的信号滤波，以消去除冲击信号外的不必要的工业频率分量等，并且仅允许冲击信号传到冲击信号检测电路133和冲击波形记录器电路136。

iii)冲击信号检测电路133

当冲击信号检测电路133检测冲击信号的电平，并且冲击信号超过冲击识别电平时，则冲击信号检测电路133确定发生了冲击，然后向SD时间保持电路134输出时间保持信号。另外在同时，冲击信号检测电路133向冲击波形记录器136输出冲击波形记录停止信号。

iv)冲击检测时间保持电路134

当从冲击信号检测电路133输出时间保持信号时，SD时间保持电路134保持当时的参考时钟122的时间，以把该时间作为SD时间的初始值输出到中央处理装置141。

v)冲击波形记录器电路136

冲击波形记录器电路136参考从振荡器136接收的抽样信号，用A/D转换器把从滤波器电路132接收的冲击信号波形转换成数字数据，并且始终在一个具有循环布置的波形记录存储器(例如环形存储器)中存储和更新数据。冲击波形记录器电路136在从冲击信号检测电路133接收到冲击波形记录停止信号时，使波形记录停止，然后在波形记录存储器中保持记录到该时间点的冲击信号波形，以把波形输出到中央处理装置141。

vi)GPS天线111和GPS接收器112

GPS天线111接收来自GPS卫星的无线电波，以向GPS接收器112发送无线电波。然后，GPS接收器112从无线电波中抽取GPS卫星的标准时间信息，作为同步信号，然后把该信号发送到时间同步校正电路123。

vii)时间同步校正电路123

按照GPS接收器112输出的同步信号，时间同步校正电路123使参考时钟122的时间与GPS卫星的标准时间同步。

viii)参考时钟122

参考时钟122向SD时间保持电路134输出参考时间。

ix)振荡器121

振荡器121输出参考时间信号，用于对参考时钟122计时。另外，振荡器121向冲击波形记录器电路136输出和参考时间信号同步的波形抽样信号。

x)中央处理装置141

按照SD时间保持电路134输出的SD时间的初始值和冲击波形记录器136输出的冲击信号波形，中央处理装置141识别紧接SD时间的初始值之前，电压超过冲击波形开始电平的时间，然后通过通信接口142把该时间作为SD时间发送到主站2。

xi)通信接口142

为了使中央处理装置141能够利用公共通信网与主站2通信，通信接口142在中央处理装置141与公共通信网之间传递通信信号。

分站1包括上述部件，从而能够根据GPS波识别其自身位置，并且把信息传送到主站。

b)主站

如图3所示，主站2包括一个通信接口21，一个辅助存储装置222，一个中央处理装置23，一个CRT 241，一个打印机242，和一个键盘25。主站2的这些部件和实施例1的那些部件具有相同的布置。

通信接口21从各分站接收位置信息，并且对应于本发明概述和权利要求中所指的“分站定位信息接收装置21a”。而且，通信接口21从各分站接收SD时间信息，并且类似地对应于“分站冲击信息接收装置21b”。中央处理装置23根据分站的位置信息，准备TD线地图信息，并且类似地对应于“TD线地图信息准备装置23a”，而且它根据按照SD时间定位故障点，并且同样地对应于“故障定位识别装置23c”。辅助存储装置222对应于“地图信息存储装置”。同样，CRT 241和打印机242输出定位的结果，并且对应于“TD线地图信息输出装置24”。同样，键盘25对应于“输入装置”。

(2)故障点定位系统中的处理

以下将叙述在TD线上发生故障的情况下，识别故障点的过程。首先，将在(a)中说明分站的SD时间的定位。随后，将在(b)中叙述主站的故障点的定位。

(a)在分站的SD时间的定位

为了减小由冲击信号上升时间的差而结果引起的SD时间的不同，中央处理装置141对在冲击信号超过冲击识别电平时所确定的SD时间的初始值进行校正，以获得SD时间。

以下将示出分站1的中央处理装置141确定SD时间的过程。

(过程1)中央处理装置141从SD时间保持电路134接收SD时间的初始值，并且从冲击波形记录器电路136接收取离散值形式的冲击波形数据(参考图10和图11)。

(过程2)中央处理装置141从SD时间的初始值开始，按时序依次返回查看波形数据(离散值)，以比较波形数据的电平，直到信号电平变为等于或小于冲击波形开始电平为止(参考图11)。

(过程3)当波形数据的信号电平达到冲击波形开始电平时，中央处理装置141从SD时间的初始值中，减去用(“到达该信号的返回重复的次数”-1)来的抽样间隔，以把该时间确定为SD时间(参考图11)。

(b)在主站定位故障点

以下将示出在主站2的中央处理装置23定位故障点的原理和过程。首先，将在(I)中说明定位故障点的原理，然后将在(II)中说明其过程，最后将在(III)中说明故障位置的显示。

(I)定位故障点的原理

图4示意表示定位故障点的原理。

在本实施例的故障点定位系统中，预先存储要对其冲击时间差进行讨论的分站(电源侧端和远端的分站)之间的TD线的距离L。

而且，对于相邻分站，假定TD线实际为直线，则根据分站的位置信息(纬度、经度和高度)，能计算分站之间TD线的的距离。

此外，对于相互不相邻的分站，通过把TD线上分站之间存在的相邻分站之间的长度相加，能获得分站之间TD线的距离L。

(II)定位故障点的过程

中央处理装置23选择最靠近TD线的电源侧端的分站1，和最靠近主干线和支干线的远端的分站1的组合，以根据这两个分站的SD时间的差，定位故障点。

定位故障点的这些过程可以按这样方式确定，以便操作员根据需要手动供给中央处理装置23指令，以处理故障点定位，或可以按这样方式编程，以便中央处理装置23自动地执行处理。

(III)显示故障发生点

(3)运行故障点定位系统

(4)故障点定位系统的作用

本实施例的故障点定位系统根据位于故障点两端(电源端和远端)分站检测的冲击信号到达时间的差，识别故障点的位置(从分站到故障点的位置的距离)。因此，能快速地和精确地执行故障点的定位。

[其他]

应该理解，本发明包括但不限于所述个别实施例，并且在本发明的范围之内，按照各种目的和应用，可以变更或改变。

也就是，可以对时间误差数据，即参考时间与从GPS获得的标准时间之间的差，确定平均数据，各个差按一天收集，或预先存储累积，然后除以收集的次数。

而且，分站到主站的信息可以用有线或无线公共网，例如便携式电话、PHS和公共电话网，或用沿TD线装设的租用专线网(例如金属电缆、光导纤维和无线电)来传送。而且，可以用载波器调整信号，然后在TD线上传送。

而且，TD线地图信息中的地图数据包括但不限于辅助存储装置，或其他记录介质，例如磁盘装置、光盘(例如CD-ROM和DVD)或光磁盘装置中存储的那些地图数据。可选择地，地图数据可以在Internet上从提供地图信息的WWW场所的服务器在线下载或检索。这样的实施例允许通过Internet从服务器在线下载或检索地图数据，无需存储个别地图信息，并且总允许最新的地图信息可用。

Claims

1.一种故障点定位系统，包括分站(1)，沿输电和配电线安装，以向一个主站(2)传送冲击检测时间信息，以及主站(2)，根据所述冲击检测时间信息，定位故障点；其中：

所述分站(1)确定从接收的GPS无线电波所获得的GPS具有的标准时间，与获得所述标准时间时所述分站(1)具有的参考时间之间的差，在一定时限期间累积所述差，把存储的所述差的平均值加到所述参考时间，以校正参考时间，按照所述参考时间，确定在输电和配电线上某点所发生故障产生的冲击电压或冲击电流的检测时间，然后通过通信网向所述主站(2)传送检测时间。

2.一种按照权利要求1的故障点定位系统，所述主站(2)按照所述输电和配电线网上故障点两端的一对分站中的一个所检测的所述冲击检测时间t1，另一个分站检测的所述冲击检测时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间输电和配电线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从分站中一个到所述故障点的输电和配电线的距离L1。

3.一种按照权利要求1的故障点定位系统，所述主站(2)按照最靠近所述输电和配电线网电源侧端的分站检测的所述冲击检测时间t1，输电和配电线网远端的另一个分站检测的所述冲击检测时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间输电和配电线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从所述电源侧端的分站到所述故障点的输电和配电线的距离L1；以及

而且，按照由上述计算确定的故障点两端的一对分站中的一个所检测的所述冲击检测时间t3，另一个分站检测的所述冲击检测时间t4，冲击传播速度v，和所述对分站之间输电和配电线的长度L’，利用公式L3＝(L’+(t3-t4)×v)/2，确定从所述一个分站到所述故障点的输电和配电线的距离L3。

4.一种故障点定位系统，包括分站(1)，沿输电和配电线安装，以向一个主站(2)传送冲击检测时间信息，以及主站(2)，根据所述冲击检测时间信息，定位故障点，

其特征在于：

所述分站(1)存储和更新至少从当前时间到一定时限前的时间范围内的所述输电和配电线的过去电压或电流波形，

存储冲击识别电平，它是识别冲击的参考电平，并且设置为高于噪声电平的电平，以及存储冲击波形开始电平，它是确定冲击波形开始点的参考电平，并且设置为低于所述冲击识别电平的电平，

在所述输电和配电线的电压或电流超过所述冲击识别电平的情况下，从超过所述冲击识别电平的时间开始，在返回查看存储的所述波形之后，把所述电压或电流第一次超过所述冲击波形开始电平的时间确定为冲击检测时间，并且

通过通信网向所述主站(2)发送所述冲击检测时间。

5.一种按照权利要求4的故障点定位系统，其中：

所述主站(2)按照所述输电和配电线网上故障点两端的一对分站中的一个所检测的所述冲击检测时间t1，另一个分站检测的所述冲击检测时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间输电和配电线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从分站中一个到所述故障点的输电和配电线的距离L1。

6.一种按照权利要求4的故障点定位系统，其中：

所述主站(2)按照最靠近所述输电和配电线网电源侧端的分站检测的所述冲击检测时间t1，输电和配电线网远端的另一个分站检测的所述冲击检测时间t2，冲击传播速度v，和所述分站之间输电和配电线的长度L，利用公式L1＝(L+(t1-t2)×v)/2，确定从所述电源侧端的分站到所述故障点的输电和配电线的距离L1；以及

而且，按照由上述计算确定的故障点两端的一对分站中一个检测的所述冲击检测时间t3，另一个分站检测的所述冲击检测时间t4，冲击传播速度v，和所述对分站之间输电和配电线的长度L’，利用公式L3＝(L’+(t3-t4)×v)/2，确定从所述一个分站到所述故障点的输电和配电线的距离L3。

7.一种按照权利要求4的故障点定位系统，其中：

所述过去电压或电流波形是以恒定时间间隔抽样的离散值的形式存储的，允许把从超过所述冲击识别电平的时间开始返回，抽样值第一次不到所述冲击波形开始电平的抽样时间的下一个抽样时间，确定为所述冲击检测时间。