CN1707277B - 配电线路故障监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种配电线路故障监测系统，包括若干监测点和一与各监测点用电力电缆进行连接的主站，在各监测点内安装有内含载波通讯卡的DTU，以及电感耦合器，各监测点的载波通讯卡将DTU采集到的数据进行调制后，通过耦合器将调制信号分别耦合至电力电缆屏蔽层；在主站内安装有主载波机、协议转换器，以及电感耦合器，将各监测点输出的调制信号通过电力电缆传送至主站后，耦合至主载波机，主载波机将调制信号解调，送到协议转换器，实现相应的规约转换，经由主站内RTU转发到外围的SCADA系统，或直接经过Modem传送到外围的SCADA系统。本发明在各监测点安装故障监测装置，在SCADA系统中对监测点的故障信息进行分析，确定故障区段后，进行故障隔离和恢复送电，提高整个供电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电线路故障监测系统。
背景技术
目前部分变电站、配电站内安装了远动RTU(远方终端装置)，通过光纤或MODEM(调制解调器)通道将监测数据送往SCADA系统(调试自动化系统)。但是部分早期建设的配电站，如1型、2型、3型配电站，结构相对简单，在配电站中没有安装远程监测设备。为了提高供电的可靠性，提高对故障判断的及时性，加快故障解决的速度，需要对1型、2型、3型配电站也进行实时的监测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电线路故障监测系统，从而将没有安装RTU的配电站与已经安装RTU的配电站一起组成严密的配电监控网，及时有效的应对突发的各种问题，从而有利于提高整个供电系统的可靠性。
本发明所提供的一种配电线路故障监测系统，包括若干监测点和一与各监测点用电力电缆进行连接的主站，其特征在于：在所述各监测点内安装有内含载波通讯卡的DTU(故障监测采集装置)，以及电感耦合器，各监测点的载波通讯卡将DTU采集到的数据进行调制后，通过电感耦合器将调制信号分别耦合至电力电缆；在所述主站内安装有主载波机、协议转换器，以及电感耦合器，所述各监测点输出的调制信号通过电力电缆传送至该主站后，耦合至所述主载波机，该主载波机将调制信号解调，送到所述协议转换器，实现相应的规约转换，经由该主站内的RTU转发到外围的SCADA系统，或直接经过Modem传送到外围的SCADA系统。
上述的配电线路故障监测系统，其中：所述电感耦合器将调制信号耦合至电力电缆的屏蔽层。
上述的配电线路故障监测系统，其中：所述主载波机采用101规约采集各监测点的数据，通过多串口卡送至协议转换器。
上述的配电线路故障监测系统，在系统的环网柜内，是通过信号线搭桥方式绕过电力电缆开关柜实现信号的连接。
上述的配电线路故障监测系统，其中：故障监测采集装置包括：采样部分，包括在检测点内测量线路上加装的串行电流互感器，该互感器将线路二次侧的电压、电流信号，经电压、电流互感器PT、CT隔离后，通过滤波、放大电路，转换成交流电压信号送至下述的微处理器；微处理器，对电流数据经分析、定性、存储，判别每条线路的运行或故障电流检测，进行馈线开关的监测和控制，除具有RTU的遥测功能外，还具有故障信号捕捉的能力，配合配电子站、配电主站，可实现配电线路的故障自动隔离和非故障区段恢复供电；载波通讯卡，与所述微处理器相连，按规约发送信息；电源装置，为外接AC220V经整流后为DC24V，DC24V再经DC/DC供电于微处理器和载波通讯卡，另一方面，给蓄电池浮充电，在装置失去交流电源输入时，蓄电池组将自动给微处理器提供24V直流电源，蓄电池能够维持装置至少工作到将故障传送到指定上级调度或可以更多的时间。
上述的配电线路故障监测系统，其中：电源装置中还包括一个对电源可供给放电回路的遥控接点，进行远方放电试验。
本发明在各监测点安装故障监测采集装置，通过载波通道将各监测点的信号传送到主站，在主站通过协议转换器实现相应的规约转换，然后再通过主站的RTU利用现有的通道(光纤、音频电缆)上传至SCADA系统，也可以不通过RTU直接将数据上传至SCADA系统，在SCADA系统中对监测点的故障信息进行分析，确定故障区段后，进行故障隔离和恢复送电，提高整个供电系统的可靠性。尤其故障监测采集装置DTU是以微处理器为基础，加强了传统RTU的数据处理功能并结合强大的通讯功能，为电力系统变电站自动化及配网自动化应用的控制和数据采集提供了弹性的解决方案。本发明具有通讯误码率低、通讯实时性强、支持标准通讯规约，并能够在不影响系统的正常运行的前提下，支持功能的扩充，并能根据用户应用系统的需要和投资状况，可灵活选择系统的配置。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是本发明的市区局故障监测工程载波通道示意图；
图3是本发明的通道示意图；
图4是本发明的故障监测采集装置的结构示意图；
图5是本发明的交流采样板原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明，即：一种配电线路故障监测系统，包括四个监测点1和一与各监测点1采用载波通讯方式通讯(即：用电力电缆进行连接)的主站2。
在主站2内安装有主载波机21、协议转换器22，以及电感耦合器。在监测点1内安装有内含载波通讯卡12的DTU，以及电感耦合器。
各监测点1的载波通讯卡12将DTU采集到的数据进行调制后，通过电感耦合器将调制信号耦合至电力电缆屏蔽层。
主载波机21采用101规约采集监测点1内的数据，将各监测点1输出的调制信号通过电力电缆屏蔽层传送至主站2后，耦合至主载波机21，主载波机21将调制信号解调，通过多串口卡COM送到协议转换器22，由协议转换器22实现101规约到CDT规约的转换，经由主站2内RTU 24转发到外围的SCADA系统3，或直接经过Modem 23传送到外围的SCADA系统3。
参见图2~3，该系统的通信工程是以一台RTU作为子站系统，即日晖变电站2，通过主载波机21数据传输通道，用101论询规约召测该日晖变电站2底下的四个一型站即医小站、小真站、真小站和清大站的DTU采集到的遥信、遥测量数据，实现对四个配电站1的故障监测功能。
载波信号在变电站2和配电站1的开关柜4外面电力电缆的屏蔽层上传输，在环网柜内，通过搭桥绕过开关柜4实现信号的接力。如图中所示，载波信号的传输通道是独立于开关柜4之外的，不管通道上的某段电缆是否供电，只要物理连接正常就不影响信号的传输。
在变电站2内的主载波机21，可采用型号为DLC-2100产品，协议转换器22可采用型号为ACP4001的工控机。
电感耦合器25可采用型号为DLC-400-TY1产品。
再参见图4，在各配电站1内的DTU包括：采样部分、微处理器11、载波通讯卡12和电源装置。
采样部分，即在检测点内测量线路上加装的串行电流互感器，该互感器将线路二次侧的电压、电流信号，经电压、电流互感器PT、CT隔离后，通过滤波、放大电路，转换成交流电压信号送至微处理器。
如图5所示，由于电力系统电量畸变及频率波动，需要时刻跟踪系统的频率变化，因此对采样信号经搜索同步电路进行电网频率时刻跟踪，计算出采样的倍频间隔N。某一回路交流电压、电流经PT、CT隔离后，再经滤波、放大后通过集成电路CD40502，在某个采样时刻同时接通UAB、UAC、IA、IC的交流信号。经采样保持器S/H保持，再送AD574进行模数转换，通过计算可得到各种电量。
微处理器11，对电流数据经分析、定性、存储，判别每条线路的运行或故障电流检测，进行馈线开关的监测和控制，除具有RTU的遥测功能外，还具有故障信号捕捉的能力，配合配电子站、配电主站，可实现配电线路的故障自动隔离和非故障区段恢复供电。
载波通讯卡12，与所述微处理器相连，按规约发送信息。
电源装置，为外接AC220V经整流后为DC24V，DC24V再经DC/DC供电于微处理器11和载波通讯卡12，另一方面，给蓄电池13浮充电，在装置失去交流电源输入时，蓄电池组将自动给微处理器提供24V直流电源，蓄电池能够维持装置至少工作到将故障传送到指定上级调度或可以更多的时间。
电源装置中还包括一个对电源可供给放电回路的遥控接点YK，进行远方放电试验。
在线路上电缆增加电流互感器CT，将电缆中的三相电流感应成可测量的电流小于5A，故障时可以测到电流很大，这样有具体的测量值，装置可根据要求，判定故障情况，及故障发生的事件记录(时间)和恢复过流值的事件记录(时间)。
利用故障线路的故障电流较大的特点实现有选择地发出报警信号。在判断之后可以进行故障记录，故障记录的内容可以有：
1.故障起始时间；
2.故障前电流值(包含正常负荷的非平衡电流)；
3.故障后的电流值(可以定义一段时间)。
本装置监视电流，当出现故障时，记录初始电流值计算出真有效值，系统主站读取现场装置送上来的检测值后，根据结构比较判断，在含有接地点的电网中，比较所有馈线的电流有效值，电流量大的线路，则被选为故障线路。比较线路上安装在不同位置的装置送上来的电流有效值，如果某一区段两端装置测量到零序电流有效值有明显差别，且靠近电源侧有效值大，则认定故障点在该处。因此，将各条线路的零序电流的CT值集中在本装置内统一检测，便于数据的处理和传送，再则，有利于设备的安装、调试及日常维护。
电池容量：24V，1.3AH，可工作时间25-30分钟；
电源容量RTU主控部分10W，载波部分40W左右；
本发明电力线载波可以与光缆、音频电缆、无线电台通讯手段相结合，投资少、见效快。电力线载波的主要优点有：
A.价格较低，利用现有资源——电力线作为数据传输媒介，可以节省建设有线通道的敷设费用，不需要任何其它的物理联接投资，所有供电点的电气联接确保了通信联接；
B.数据信息在自己的电力线路上传输，便于维护管理，其它通讯方式都需要在配电网外建立通讯网，安装、维护、管理、检修都需要大量的人力、物力。
C.配电载波网能随配电网运行方式变化而及时改变通信网结构，这是采用其它信道难以作到的技术优势。
载波机达到：数据通信接口：标准的RS-232和RS-485通信接口，连接方便，对用户而言是一条透明的传输通道，无须调整内部的协议；数据传输速率：在普通线路上有效数据传输速率为1200、而在超长距离和恶劣情况下有效数据传输速率为600，端口传输速率可根据要求设计为300、600、1200、2400和4800；数据传输距离：10KV/35KV中压线路的有效距离：20千米，对于超过20千米或特殊情况的线路采用自转发方式进行中继传输，220V/380V低压线路的有效距离：1.2千米；通讯可靠性：正常条件下，数据传输误码率≤10-5；适用范围：35KV、10KV、380V、220V等多种电压等级；调制方式：采用DPSK调制；输频率：60KHZ--130KHZ；传输带宽：4KHZ；发送功率：1W-40W(可调)，一般为5瓦；工作电源：供给方式，可用普通交流220V或直流110V；接收灵敏度：接收灵敏度≤500uV；输出标称阻抗：标称阻抗75Ω；工作模式：全双工工作模式、或异步半双工模式，全透明通信信道；耦合方式：在电力电缆屏蔽接地层与地之间耦合；抗冲击：多重抗冲击，在耦合设备与载波机上都采取了抗冲击措施；通道建立时间：通道建立时间≤300ms；端口设置方式：通常端口设置方式：2400，N，8，1，即端口速率2400，无校验，8位数据位，1位停止位；抗干扰性能：符合国标GB6162；绝缘耐压标准：满足部颁DL478；正常工作温度：普通型：-10℃μ+65℃；低温型：-40℃μ+65℃；环境湿度：0μ95％相对湿度；大气压力：86μ106Kpa。
耦合器达到：标称线路阻抗：14欧；标称电缆侧阻抗：75欧；载波频率范围：60μ150KHZ；工作衰减：＜3dB；电缆侧过压保护：350±70V；线路侧与电缆侧及外壳的工频耐压：50KV，持续一分钟。
Claims (4)
1.一种配电线路故障监测系统，包括若干监测点和一与各监测点用电力电缆进行连接的主站，在所述各监测点内安装有内含载波通讯卡的故障监测采集装置，以及第一电感耦合器，各监测点的载波通讯卡将故障监测采集装置采集到的信号进行调制后，通过第一电感耦合器将调制信号分别耦合至电力电缆；其特征在于：所述故障监测采集装置包括：
采样部分，包括在监测点内测量线路上加装的串行电流互感器，该串行电流互感器将线路二次侧的电压、电流信号，经与其连接的电压、电流互感器隔离后，通过滤波、放大电路，转换成交流电压信号送至下述的微处理器；
微处理器，对电流信号经分析、定性、存储，判别每条线路的运行或进行故障电流监测，进行馈线开关的监测和控制，除具有远程终端装置的遥测功能外，还具有故障信号捕捉的能力，配合配电子站、配电主站，实现配电线路的故障自动隔离和非故障区段恢复供电；
载波通讯卡，与所述微处理器相连，按规约发送信号；
电源装置，将外接220V交流电源整流为24V直流电源，再经DC/DC供电于微处理器和载波通讯卡，另一方面，给蓄电池组浮充电，在电源装置失去交流电源输入时，蓄电池组将自动给微处理器提供24V直流电源，蓄电池能够维持电源装置至少工作到将故障传送到指定上级调度或更多的时间；
在所述主站内安装有主载波机、协议转换器，以及第二电感耦合器，所述主载波机采用型号为DLC-2100产品，所述协议转换器采用型号为ACP4001的工控机，所述各监测点输出的调制信号通过电力电缆传送至该主站后，耦合至所述主载波机，该主载波机将调制信号解调，送到所述协议转换器，实现相应的规约转换，经由该主站内的远方终端装置转发到外围的调试自动化系统，或直接经过调制解调器传送到外围的调试自动化系统，所述主载波机采用101规约采集所述各监测点的信号，并通过多串口卡送至所述协议转换器，实现101规约到CDT规约的转换。
2.根据权利要求1所述的一种配电线路故障监测系统，其特征在于：所述的第一电感耦合器将调制信号耦合至电力电缆的屏蔽层。
3.根据权利要求2所述的一种配电线路故障监测系统，其特征在于：在系统的环网柜内，是通过信号线搭桥方式绕过电力电缆开关柜实现信号的连接。
4.根据权利要求1所述的一种配电线路故障监测系统，其特征在于：所述的电源装置中还包括一个对电源可供给放电回路的遥控接点，进行远方放电试验。
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| 梅登华，胡敏强，郑建勇，秦申蓓.配电网载波通信系统的实现.电网技术26 7.2002,26(7),81-83. |
| 梅登华,胡敏强,郑建勇,秦申蓓.配电网载波通信系统的实现.电网技术26 7.2002,26(7),81-83. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108132425A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-08 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 电网配电线路故障在线监测方法及系统 |
Also Published As
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|---|---|
| CN1707277A (zh) | 2005-12-14 |
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