CN202042946U - 配电网故障自动定位系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种配电网故障自动定位系统，它包括至少一个故障指示器（1）、数据转发站（2）、中心站（3）和监控主站（4），故障指示器（1）的输出连接数据转发站（2）的输入，数据转发站（2）通过通信系统与中心站（3）连接，中心站（3）通过总线与监控主站（4）连接；故障指示器（1）包括至少一个故障探头（5）、至少一个数据采集器（6）和可变负荷（7）。配电网故障自动定位系统可以快速检测故障位置，同时将故障指示器的动作信息收集到监控中心，经过网络拓扑计算出故障点，然后将故障点在监控系统画面上显示出故障的具体位置，并且将该信息以短消息的方式发送给相关运行人员。

Description

配电网故障自动定位系统
技术领域
本实用新型涉及一种配电网故障自动定位系统。 
背景技术
配电系统因为分支线多而复杂，在中国发生短路故障时一般仅出口断路器跳闸，即使在主干线上用开关分段，也只能隔离有限的几段，要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。 
小电流接地系统在发生单相接地故障时没有明显的电流变化特征作为接地故障的判据，查找该故障一直是一个世界性的难题。现有的配电网故障自动定位系统一般是通过安装在线路上的FTU检测故障电流信号来实现故障位置定位的，这种方法中的开关设备和FTU的价格成本很高，在对于精度要求较高的定位系统，还需要安装多个开关和FTU，因此成本就更高了；还有一种方法是在线路上安装故障指示器，当故障发生时，故障指示器发送故障信息给工作人员，工作人员需要逐个检查故障指示器的状态才能找到故障区域，这种方法也还是十分麻烦。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有配电网故障定位系统的不足，提供一种新型的配电网故障自动定位系统，克服现有故障定位系统安装维修麻烦、影响正常供电，用户成本高、功耗高且故障信息的显示不清晰，定位系统故障位置速度慢且不精确等缺点。 
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：配电网故障自动定位系统，它包括至少一个故障指示器、数据转发站、中心站和监控主站，故障指示器的输出连接数据转发站的输入，数据转发站通过通信系统与中心站连接，中心站通过总线与监控主站连接；所述的故障指示器包括至少一个故障探头、至少一个数据采集器和可变负荷，故障探头通过无线线路与数据采集器连接；所述的监控主站包括纠错模块和地理信息系统显示模块。 
本实用新型所述的通信系统包括GSM网络。 
本实用新型所述的通信系统还包括无线传感器网络。 
本实用新型所述的总线为RS232总线。 
本实用新型的有益效果体现在以下方面： 
（1）解决了在分支较多、结构复杂的配电网中查找接地和短路故障点较难的问题，为线路维护人员在短时间内提供直观、可靠的故障信息；
（2）系统安装方便，便于带电操作，安装维护不影响正常供电；
（3）采用GSM进行信息传送，降低了用户自建通信系统的费用和对通信系统的日常维护；
（4）数据采集器采用微功耗设计，避免了系统设备与线路一次设备有直接的电气连接，减少了系统故障点，降低了系统造价，提高了系统的可维护性；
（5）主站采用GIS背景的显示方法，使故障点显示的更加清晰和直观，软件设计上，采用了面向对象的技术，大大提高了软件的可靠性、可继承性、可维护性和可扩充性；
（6）在目前配电网自动化系统的其他软件（如GIS，DMS）不太成熟的情况下，系统自成体系，很好地避免了故障判断、显示、存储对其他系统的依耐性。 
附图说明
图1为本实用新型结构示意图 
图中，1-故障指示器，2-数据转发站，3-中心站，4-监控主站，5-故障探头，6-数据采集器，7-可变负荷。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案：如图1所示，配电网故障自动定位系统，它包括三个故障指示器1、数据转发站2、中心站3和监控主站4，故障指示器1的输出连接数据转发站2的输入，数据转发站2通过通信系统与中心站3连接，通信系统包括GSM网络和无线传感器网络，中心站3通过RS232总线与监控主站4连接；所述的故障指示器1包括四个故障探头5、两个数据采集器6和可变负荷7，故障探头5通过无线线路与数据采集器6连接；所述的监控主站4包括纠错模块和地理信息系统显示模块。 
中心站3由计算机、系统软件、应用软件、中心站网关、UPS等组成，其主要功能为：通过通信系统采集各数据转发站2传来的各故障探头5的线路信息，通过拓扑分析和计算找出故障位置及故障通路，显示在网络拓扑图上并记录存储相应信息。 
故障指示器1为三合一故障指示器，其主要功能为：检测线路短路或应用可变负荷7检测单相接地的故障，故障探头5检测到信号后驱动故障指示并发出相应信息给数据采集器6。 
通信系统由GSM网络、短信息通信模块和手机SIM卡组成，其主要功能为：为中心站3和各数据转发站2之间提供通信联系，使中心站3与分散在线路上的数据转发站2组成一个系统。 
监控主站4的主要作用是搜集中心站3传送的地址信息，对其进行纠错、校正后，通过拓扑分析和计算找出故障位置及故障通路，最终可以显示在GIS的地理背景上。其主要功能包括： 
1、故障信息和网络拓扑数据的实时搜集：
故障定位系统在收集故障信息和网络拓扑数据时，要遵循以下两个基本原则：
（1）故障信息的完整性原则：一般来讲，各故障信息到达监控主站4的时间是不同步的，在一个采样周期内采集到的故障信息很可能是不完整的。因此，该系统假定：如果在若干个周期内没有新的故障信息到达，则故障信息已经搜集完整。这样，即使在系统发生多重故障时，也能够保证故障信息的完整性。
（2）故障信息和网络拓扑数据的一致性原则：由于故障信息和开关动作到达中心站3的时间也是不同步的，而故障定位是以故障前的网络拓扑状态为基础的。因此，系统在实时数据采集时随时保留故障前的开关状态，待搜集到完整的故障信息时，才进行网络拓扑分析。 
2、故障通路和故障点的查找：故障通路和故障点的确定是故障定位监控主站4软件的核心。首先，输入故障前网络的开关状态和故障信息，调用拓扑分析程序，从网络中提取各条馈线包含的支路，并按照宽度优先法扩展支路的次序将其保存在一个双向链表中。接着，对每条馈线，从线路末端开始查找出第一个判断为正确指示的故障点，对应的支路即为故障点。 
3、纠错和补漏：中心站3在采集故障指示器1的动作信息时，偶尔会出现误报和漏报，因此，纠错和补漏是故障定位系统的一个必不可少的组成部分。监控主站4设计了一个智能纠错模块，它在网络拓扑分析过程中，不但可以有效地滤除错报的故障信息，而且可以自动填补漏报的故障信息。 
4、GIS支撑平台：监控主站4设有一个地理信息系统显示模块，故障定位系统以地理信息系统GIS为图形支撑平台，既可以单独运行，也可以作为DMS的一个高级应用与SCADA系统集成。系统的核心算法（如拓扑分析、故障查找、纠错和补漏）是采用组件技术实现的，GIS平台采用了B/S架构的图形化界面。除了基本的GIS功能，如显示、放大缩小和漫游等，本系统在GIS平台上实现了如下特有的功能： 
(1) 以不同的颜色显示故障通路；
(2)不断闪烁故障支路直至调度员清除；
(3) 以不同的颜色显示动作不正确的故障检测装置提醒调度员；
(4) 保存、打印故障信息以便故障重演和分析。
配电网故障自动定位系统的工作过程如下：故障探头5安装在各线路分支处的分支线上，系统出现短路故障时，故障探头5检测到短路故障电流流过，通过短距离无线发送系统将动作信号传送给相隔5～20m的数据采集器6；当线路上任何一点发生单相接地故障时，可变负荷7使故障线路中产生特殊的脉冲工频信号，故障探头5检测流过本线路的特定信号时翻牌指示，并向相应数据采集器6发送无线信息。数据采集器6安装在线路的分支处，对于较长的主干线，可以适当安装几组数据采集器6，每个数据采集器6最多可以接收9只故障探头5（分别在三个分支的9相线路上）发送过来的动作信息。数据采集器6在收到动作信息后，将动作分支的故障探头5地址信息通过短消息发送给中心站3。中心站3接收到数据采集器6发来的信息后，进行初步处理分析，可就地显示地址信息并保存，同时将该信息以RS232总线的方式送给监控主站4。监控主站4得到这些动作信息后，进行网络拓扑计算分析，与地理信息系统相结合进行故障定位，可以直接显示出故障点地理位置信息，并在地理背景上显示出来，同时监控主站将定位信息送给中心站3，中心站3以中文短消息的方式发送给事先设定好的相关人员的手机，运行维修人员根据这些信息可以直接到故障点排除故障。 

Claims (4)

1.配电网故障自动定位系统，其特征在于：它包括至少一个故障指示器（1）、数据转发站（2）、中心站（3）和监控主站（4），故障指示器（1）的输出连接数据转发站（2）的输入，数据转发站（2）通过通信系统与中心站（3）连接，中心站（3）通过总线与监控主站（4）连接；所述的故障指示器（1）包括至少一个故障探头（5）、至少一个数据采集器（6）和可变负荷（7），故障探头（5）通过无线线路与数据采集器（6）连接；所述的监控主站（4）包括纠错模块和地理信息系统显示模块。
2.根据权利要求1所述的配电网故障自动定位系统，其特征在于：所述的通信系统包括GSM网络。
3.根据权利要求1所述的配电网故障自动定位系统，其特征在于：所述的通信系统还包括无线传感器网络。
4.根据权利要求1所述的配电网故障自动定位系统，其特征在于：所述的总线为RS232总线。
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