CN203422438U - 配电网架空线路实时监测及故障定位系统 - Google Patents

配电网架空线路实时监测及故障定位系统 Download PDF

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庄栋
高同亮
马军
房斌
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Abstract

一种配电网架空线路实时监测及故障定位系统,它包括在线监测终端、数据采集器、无线通信网络和监测定位系统,所述在线监测终端与数据采集器相连,所述数据采集器通过无线通信网络与监测定位系统相连。本实用新型通过利用计算机技术与无线移动通信技术,有效地帮助了电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、电压的变化情况,在线路出现短路、接地、断线等故障以后给出声光和短信报警,告知调度人员进行远程操作以隔离故障和转移供电,通知电力运行人员快速做出故障处理决定,提高了故障查找的自动化、信息化水平,大大缩短了排除故障的时间,降低了巡线工人劳动强度和供电部门维护费用,提高了供电可靠性。

Description

配电网架空线路实时监测及故障定位系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于配电线路故障定位技术领域,具体地说是一种配电网架空线路实时监测及故障定位系统。
背景技术
[0002] 电力系统是一切经济活动的支柱。随着国家经济的快速发展,能源需求大幅增长,国家加大了电网建设的建设投资力度,同时,对电网的监控及测量需求也在不断提升,这不但是电力行业自身管理水平发展的需要,也是现代社会生产及生活的需要。
[0003] 高压配电线路传输距离远,全为架空线路,环境和气候条件恶劣,外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。配电线路发生的故障主要有相间故障和接地故障,其中单相接地故障发生概率最大。每次故障,往往造成供电停止,对电力系统供电部门安全生产造成严重影响,因此需要及时、准确地故障定位以排除故障,减小损失。
[0004] 配电系统因为分支线多而复杂,当系统发生接地故障时,故障量不突出,只有派出电力维护人员沿故障点电流方向逐个架线杆或架线铁塔进行排查,直到查到故障点为止,这样造成故障监测困难,要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。
实用新型内容
[0005] 针对上述不足,本实用新型提供了一种配电网架空线路实时监测及故障定位系统,实时监测配电线路运行的数据并判定是否出现故障以及故障位置,使检修人员能快速赶赴故障现场,及时进行抢修,以提高供电的可靠性。
[0006] 本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是:一种配电网架空线路实时监测及故障定位系统,其特征是,包括在线监测终端、数据采集器、无线通信网络和监测定位系统,所述在线监测终端与数据采集器相连,所述数据采集器通过无线通信网络与监测定位系统相连。
[0007] 进一步地,所述在线监测终端包括数字故障指示器,所述数字故障指示器包括指示器壳体,卡线装置,以及设置在指示器壳体内部的电流互感器、主控制板、指示电路板、无线跳频通信模块和电源,所述卡线装置设置在指示器壳体顶部,所述电流互感器、指示电路板、无线跳频通信模块和电源分别与主控制板连接,所述无线跳频通信模块与数据采集器相连。
[0008] 进一步地,所述数据采集器包括GPRS通信模块、无线跳频通信模块、单片机和太阳能电池;所述GPRS通信模块和无线跳频通信模块分别与单片机连接;所述太阳能电池分别与GPRS通讯模块和单片机连接。
[0009] 进一步地,所述单片机包括型号为MSP430的微功耗16位单片机。
[0010] 进一步地,所述监测定位系统包括SCADA系统和企业服务器,所述SCADA系统通过企业服务器接入无线通信网络与数据采集器相连。
[0011] 本实用新型的有益效果是:本实用新型通过利用计算机技术与无线移动通信技术,有效地帮助了电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、电压的变化情况,在线路出现短路、接地、断线等故障以后给出声光和短信报警,告知调度人员进行远程操作以隔离故障和转移供电,通知电力运行人员快速做出故障处理决定,极大地提高了供电的可靠性,有着巨大的经济效益和社会效益。
[0012] 本实用新型主要用于中高压输配电线路上,实时监测线路的正常运行情况,并将检测到的短路和接地故障指示出来,提高了故障查找的自动化、信息化水平,大大缩短了排除故障的时间,降低了巡线工人劳动强度和供电部门维护费用,提高了供电可靠性。
附图说明
[0013] 图1为本实用新型的原理结构示意图;
[0014] 图中,FCI为数字故障指示器,D⑶为数据采集器。
具体实施方式
[0015] 为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本实用新型进行详细阐述。
[0016] 如图1所示,本实用新型的一种配电网架空线路实时监测及故障定位系统,它包括数字故障指不器 FCI (Fault Current Indicator)、数据米集器 DCU (Data CollectUnit)、GPSR无线通信网络和监测定位系统,所述数字故障指示器与数据采集器相连,所述数据采集器通过无线通信网络与监测定位系统相连。
[0017] 进一步地,所述数字故障指示器包括指示器壳体,卡线装置,以及设置在指示器壳体内部的电流互感器、主控制板、指示电路板、无线跳频通信模块和电源,所述卡线装置设置在指示器壳体顶部,所述电流互感器、指示电路板、无线跳频通信模块和电源分别与主控制板连接,所述无线跳频通信模块与数据采集器相连。所述数字故障指示器用于中高压小电流接地系统,准确检测线路短路、接地故障并给出翻牌和闪灯指示,可采集或捕捉到线路负荷电流、首半波暂态接地电流、首半波接地动作电流、线路对地电场、稳态零序电流和暂态零序电流(电缆场合)、电缆头对地电场和电缆头温度(电缆场合)等实时数据和故障信息。同时具备无线调频通信接口,为人工参与分析、判断单相接地故障点,实现在线检测瞬时性短路、接地故障,在线监测亚健康运行状态,并可远程调整短路和接地故障检测参数。
[0018] 进一步地,所述数据采集器包括GPRS通信模块、无线跳频通信模块、型号为MSP430的微功耗16位单片机和太阳能电池;所述GPRS通信模块和无线跳频通信模块分别与单片机连接;所述太阳能电池分别与GPRS通讯模块和单片机连接。数据采集器主要用于中高压配电线路,通过短距离无线跳频通信方式,实时采集附近100米范围内安装的3〜9只架空线路数字故障指示器的运行数据和故障信息(线路对地电场、负荷电流、短路动作电流、首半波暂态接地电流、接地动作电流、短路故障动作标志、接地故障动作标志、稳态零序电流、暂态零序电流、电缆头温度等)以及数据采集器本身的运行状态(太阳能取电电压、电池电压等),然后将打包数据通过GPRS通信方式发送到远程主站系统进行分析和处理。
[0019] 进一步地,所述监测定位系统包括SCADA系统和企业服务器,所述SCADA系统通过企业服务器接入GPRS无线通信网络与数据采集器相连。所述监测定位系统主要实现数据采集与控制SCADA、馈线自动化FA、故障定位FLS、远程浏览WEB、与其它系统(GIS等)接口功能。
[0020] 本实用新型采用以下原理工作,当线路发生故障时,线路中会流过稳态和暂态故障电流并且线路电压会发生改变,根据这些暂态现象可以判断该位置的线路是否发生故障。具体的故障检测判断依据如下:
[0021] I)永久性相间短路故障检测判断依据
[0022] 线路发生相间永久性短路时,相当于两个电源直接短接,变电站和故障点连接的回路上会流过很大的电流,同时变电所的继电保护装置会按照速断、过流定值启动保护,使得线路跳闸断电。
[0023] 永久性短路故障采用自适应负荷电流的过流突变判据时,应有4个条件:
[0024] ( I)线路正常运行(有电流,或有电压)超过30秒钟;
[0025] (2)线路设定的短路故障检测参数((速断定值为1500A/40ms、过流定值为1000A/200ms));
[0026] (3)大电流持续时间不超过10秒钟,即0.02s T < 10S, Δ T为电流突变时间;
[0027] (4) 10秒钟后线路处于停电(无流、无压)状态。
[0028] 以上四个条件同时满足,架空线路数字故障指示器判断该位置的线路后出现永久性或瞬时性短路故障。
[0029] 2)单相接地故障检测判断依据
[0030] 线路发生单相接地时,根据不同的接地条件(例如金属性接地、高阻接地等),会出现多种复杂的暂态现象,包括出现线路对地的分布电容放电电流、接地线路对地电压下降、接地线路出现5次和7次等高次谐波增大,以及该线路零序电流增大等。架空线路的单相接地判据如下:
[0031 ] (I)线路正常运行(有电流,或有电压)超过30秒钟;
[0032] (2)线路中有突然增大的暂态接地电流(杂散电容放电电流),并超过设定的接地故障检测参数(接地电流增量定值);
[0033] (3)接地线路电压降低,并超过设定的接地故障检测参数(线路对地电场下降比例40%、对地电场下降延时180S,接地电流增量300Α);
[0034] (4)接地线路依然处于供电(有电流)状态。
[0035] 以上四个条件同时满足时,架空“四遥”数字故障指示器判断该位置后面有单相接地故障。
[0036] 对于三相电缆线路,可以通过监测稳态零序电流大小来检测单相接地故障,同时通过“捕捉”暂态零序突变电流的大小来辅助判断单相接地故障。三相电缆接地故障判据为:
[0037] (I)零序电流速断或过流启动(两段式):0〜60Α/0〜9.99S (在线可设);出厂默认参数为速断30A/500ms、过流20A/1S。
[0038] (2)暂态零序电流增量启动:0〜100A/0.01〜3ms (在线可设),本地不指示,只上报接地故障电流。出厂默认参数为零序暂态电流增量为30A。
[0039] 3)过流检测判断依据
[0040] 雷击、外破、线路瞬时故障等原因,造成线路瞬时过流跳闸,但又恢复正常供电,没有造成永久短路。其故障判断依据与永久性故障判据一致。瞬时性故障动作以后,可以通过主站系统遥控复归,不必等到24小时以后才定时复归。
[0041] 4)瞬时性接地故障查找
[0042] 对于架空线路,通过架空线路数字故障指示器捕捉并主动上报瞬时性接地和间歇性接地故障的首半波暂态接地电流、线路对地电场,以便人工参与分析、判断故障位置,及时排除隐患。
[0043] 对于电缆线路,通过架空线路数字故障指示器捕捉并主动上报瞬时性接地和间歇性接地故障的暂态零序电流、电缆头对地电场,以便人工参与分析、判断故障位置,及时排除隐患。
[0044] 以上所述只是本实用新型的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种配电网架空线路实时监测及故障定位系统,其特征是,包括在线监测终端、数据采集器、无线通信网络和监测定位系统,所述在线监测终端与数据采集器相连,所述数据采集器通过无线通信网络与监测定位系统相连。
2.根据权利要求1所述的配电网架空线路实时监测及故障定位系统,其特征是,所述在线监测终端包括数字故障指示器,所述数字故障指示器包括指示器壳体,卡线装置,以及设置在指示器壳体内部的电流互感器、主控制板、指示电路板、无线跳频通信模块和电源,所述卡线装置设置在指示器壳体顶部,所述电流互感器、指示电路板、无线跳频通信模块和电源分别与主控制板连接,所述无线跳频通信模块与数据采集器相连。
3.根据权利要求1所述的配电网架空线路实时监测及故障定位系统,其特征是,所述数据采集器包括GPRS通信模块、无线跳频通信模块、单片机和太阳能电池;所述GPRS通信模块和无线跳频通信模块分别与单片机连接;所述太阳能电池分别与GPRS通讯模块和单片机连接。
4.根据权利要求3所述的配电网架空线路实时监测及故障定位系统,其特征是,所述单片机包括型号为MSP430的微功耗16位单片机。
5.根据权利要求1所述的配电网架空线路实时监测及故障定位系统,其特征是,所述监测定位系统包括SCADA系统和企业服务器,所述SCADA系统通过企业服务器接入无线通信网络与数据采集器相连。
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