CN204559234U - 一种全景一体化智能配电网故障监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全景一体化智能配电网故障监测系统，包括：多个故障指示器、数据集中传输器、中继器和监控主站；所述故障指示器逐一安装在配电网三相线路上；所述数据集中传输器包括高压取能装置、数据存储器和蓄电池；所述中继器通过无线射频装置与所述故障指示器通信连接，并通过移动通信收发端与所述监控主站通信连接。本实用新型提供的全景一体化智能配电网故障监测系统，可以实现全面、实时监测配电网中各个分支线的状态，及时发现配电网故障的功能。

Description

一种全景一体化智能配电网故障监测系统

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种全景一体化智能配电网故障监测系统。

背景技术

配电网是电力系统电能发、变、送、配中最后一个向用户供电的环节，是连接输电系统和电力用户的桥梁，配电网的安全稳定运行直接关系到用户的利益和安全。

配电网设备繁杂、用户众多、覆盖面广，地理情况变化多样，且受用户增容等外界条件以及城市建设等因素的影响，配电网中发生故障的几率相对较高。而配电网故障中绝大部分是单相接地故障，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。电力系统中配电线路故障的长期存在，导致导线老化加快，严重时可能导致烧毁变压器，影响电力系统安全稳定的运行。因此需要及时、准确地故障定位以排除故障，减小损失。

传统的配电线路故障检测采用了人工沿线路巡查的方式，浪费了大量的人力、物力和财力，大大延长了停电的时间，不符合智能电网发展的需求。随着配电网自动化的发展，一些基于配电网自动化的故障区段定位和隔离方案随之出现，但配电网的单相接地故障选线和定位问题至今仍是困惑电力系统的难题。

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，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

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种全景一体化智能配电网故障监测系统，实现全面、实时监测配电网中各个分支线的状态，及时发现配电网故障。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种全景一体化智能配电网故障监测系统，包括：多个故障指示器、数据集中传输器、中继器和监控主站；

所述故障指示器逐一安装在配电网三相线路上；

所述数据集中传输器包括高压取能装置、数据存储器和蓄电池；

所述中继器通过无线射频装置与所述故障指示器通信连接，并通过移动通信收发端与所述监控主站通信连接。

进一步地，所述系统还包括特频源注入装置；所述特频源注入装置与配电网三相线路中的一相线路或多相线路连接。

优选地，所述故障指示器为数字式判断器。

优选地，所述高压取能装置为LC串联感应式取能使装置。

进一步地，所述LC串联感应式取能使装置还包括备用电源；所述备用电源为一次性高容量锂电池。

进一步地，所述监控主站包括数据收发终端、交换机、数据库服务器和一个或多个查询终端；

所述数据收发终端、所述查询终端和所述数据库服务器分别与所述交换机连接；所述数据收发终端通过所述移动通信收发端与所述中继器通信连接。

本实用新型实施例提供的全景一体化智能配电网故障监测系统，在配电网三相线路上分别安装多个故障指示器，监测配电网各分线的负荷量和故障信息，通过数据集中传输器将配电网线路中的各种数据，包括故障指示器的数据存储起来，当通信异常时，数据存储在本地不丢失，在监测到通讯恢复后，数据集中传输器分阶段逐步传输未传数据，保证了通信和数据的高可靠性。数据集中传输器采用高压取能装置和蓄电池双重供电模式进行供电，具有不受天气影响、不受线路负荷大小影响、体积小造价低等优点。中继器用于连接数据集中传输器和监控主站；通过监控主站可以获得数据集中传输器收集的配电网各分线的数据信息，从而实现对配电网的状态进行实时全景模拟，将故障情况及时反馈在监控主站上。

附图说明

图1是本实用新型提供的全景一体化智能配电网故障监测系统的一个实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的配电网单相接地故障线路图。

图3是本实用新型实施例提供的监控主站的一种实现方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，是本实用新型提供的全景一体化智能配电网故障监测系统的一个实施例的结构示意图。

在本实施例中，所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，包括：多个故障指示器、数据集中传输器100、中继器200和监控主站300。

如图1所示的故障监测系统显示有至少15个故障显示器，所述故障指示器逐一安装在配电网三相线路上。

每个故障指示器内部设有一套无线射频装置，各个无线射频装置可以组成一个无线局域网，将故障信息、负荷电流信息通过无线射频方式将传输给数据集中传输器100，数据集中传输器100将数据打包，经过中继器200通过移动公网方式与后台的监控主站300进行通信连接。

具体实施时，配电网三相线路上安装的各个故障指示器优选为数字式判断器，并且采用绝缘操作杆带电装卸，无需特殊工具，施工和维护简单、方便。此外，各个故障指示器可检测线路负荷电流，设有定时自动发送装置和召测装置，方便获得配电网的负荷变化情况，故障判断准确，减少故障查找的盲目性。进一步地，各个故障指示器优选采用免维护的自充电电源，使用寿命长。

所述数据集中传输器100与所述中继器200为一体化装置，将两者集成为一个硬件装置，便于对配电网数据的接收与发送。

所述数据集中传输器100包括高压取能装置101、数据存储器102和蓄电池103。采用高压取能装置101和蓄电池103组合供电方式，可以有效保障数据集中传输器100的持续无间断的正常工作。其中，所述高压取能装置优选为LC(电感/电容)串联感应式取能使装置，并且，所述LC串联感应式取能使装置还包括备用电源；所述备用电源为一次性高容量锂电池。数据集中传输器100通过LC串联感应式取能使装置可以从配电网线路上直接感应取能进行供电，而蓄电池103可以作为备用电源，当配电网线路发生故障而断电时可以启用。LC串联感应式取能使装置具有不受天气影响、不受线路负荷大小影响、体积小造价低等优点，并且还具有电压测量功能，整个取能装置安全、可靠、终身免维护。

数据存储器102可以优选为DataLog数据库，能够在本地缓存一个月以上的秒级数据和一年以上的分钟级数据。当通信异常时，数据存储在本地数据存储器102不丢失，在监测到通讯恢复后，分阶段逐步传输未传数据，保证了通信和数据的高可靠性。

所述中继器200通过无线射频装置与所述故障指示器通信连接，并通过移动通信收发端P与所述监控主站300通信连接。

数据集中传输器100和中继器200可以集成为广泛意义上的中继器，既可以与前端的故障指示器通过RF(射频)方式进行通信连接，又可以与后台的监控主站300采用移动公网的方式通信连接，体积小，重量轻，装卸方便。

后台的监控主站300的主要作用是数据采集、监视控制。监控主站300通过接收前端采集器传送的线路负荷、电压，定位单相接地故障、相间短路故障区段等数据，并可发送控制命令读取即时数据，远程控制断路器的分合，远程修改保护定值、前端采集装置参数。

监控主站300可独立安装于配网调度中心，也可通过标准通信协议与原有主网调度系统相结合，并加设人机界面，调度员通过人机界面即可全面掌握配电网运行情况。

在本实施例中，还可以通过采用特频源来检测配电网中的单相接地故障情况。

参看图2，是本实用新型实施例提供的配电网单相接地故障线路图。

进一步地，所述全景一体化智能配电网故障监测系统还包括特频源注入装置400；所述特频源注入装置400与配电网三相线路中的一相线路或多相线路连接。图2中示出的特频源注入装置400与C相线路连接，并检测到C相线路发生接地故障。本实施例通过特频源注入装置400的特频注入以及根据各相线路的电压变化相结合的原理智能地检测单相接地故障。

当特频源注入装置400检测两相线路电压升高，另一相线路电压降低时，认为线路发生单相接地，延时一定时间(如3.5至4分钟)后利用信号发生装置向线路注入220Hz异频信号，该异频信号为一特殊频率的低频信号(采用低频信号主要是为了减小线路分布电容对该检测信号的衰减)，同时数据集中和传输单元也会检测到电压发生变化，延时又一时间(如4至4.5分钟)后向故障指示器发出检测异频信号命令，故障指示器连续检测多组(如5组)数据后则将异频值最小的那组作为故障异频电流，发送至数据集中传输器100。接地故障停电以后可以强制命令特频源注入装置400输出异频信号再检一次线路故障。

如图2所示，如果D点发生接地故障，特频源注入装置400注入异频后，则3、6、9号故障指示器检测到的异频电流构成故障回路；而检测获得的故障数据将发回监控主站300后由监控主站300对故障数据进行智能分析后判断出故障点。

参看图3，是本实用新型实施例提供的监控主站的一种实现方式的结构示意图。

所述监控主站300包括数据收发终端301、交换机302、数据库服务器303和一个或多个查询终端304。其中，所述数据收发终端301、所述查询终端304和所述数据库服务器303分别与所述交换机302连接；所述数据收发终端301通过所述移动通信收发端P与所述中继器200通信连接。

具体实施时，可以将上述的各个故障指示器、数据集中传输器100、中继器200视作为前端采集系统，监控主站300通过数据收发终端301接收前端采集系统的发回的监测数据，将监测数据上传数据库服务器303。数据库服务器303用于保存数据收发终端301采集的数据，以供各查询终端304查询、分析、判断。各个查询终端304为实际应用的各个客户端，用于对配电网的数据的查询、判断、统计、分析。

进一步地，监控主站300还可以设有与数据库服务器303连接的人机界面(图3中未画出)，通过人机界面以图形直观的展示出配电网各线路的网络结构全景图。所有操作均可通过图形轻松操作，简单方便。此外，监控主站300还设有控制台，以实现对前端采集系统批量发送指令，并且，根据从前端采集系统中接收的数据生成与实际配电网连接方式相同的、能够实时全景展示配电网各个设备运行状态的配电网拓扑图，从而对配电网的负荷进行实时监视，并及时发现接地故障。

各个查询终端304也作为Web发布客户端，其主要作用是针对客户通过IE(浏览器)查看配电网各个线路运行状态、单相接地、相间短路、线路负荷等数据信息；同时对配电网线路发生的历史故障进行查询、处理、汇总统计及图表显示打印。因此，为满足大数据的处理，各个查询终端304还设有多种大型关系型数据库(如SQLServer、Sybase、Oracle等)。

具体实施时，Web发布客户端可以采用现有技术的方法(不是本技术方案的改进点)设置多种系统功能，以实现向用户呈现出配电网的各类信息的最新状态，例如：

(1)提供一次接线图、实时数据查看。

(2)报表查看：可动态查询指定日期报表，将查看过的报表以文本或其他方式保存在本地，供打印需要。

(3)告警信息查询：可选择日期，查询任一天的变位信息、操作信息、事件信息、工况信息等。可以将查看过的告警以文本或其他方式保存在本地，供打印需要。

(4)历史曲线查看：提供TAS-1000负荷监测及故障定位系统历史数据曲线访问；通过选择日期，动态查看任意一天的历史曲线。

(5)前置机通讯中断监视：可在WEB发布客户端查看实时系统中前置机通讯情况。

(6)WEB系统管理：查看系统日志。可查询用户登陆和操作的日志记录。

进一步地，本实用新型实施例在配电网各相线路上还设有馈线终端装置(Feeder Terminal Unit，简称FTU)，用于完成遥测、遥控、遥信，故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。FTU可采用高性能单片机制造，为了适应恶劣的环境，通过适当的结构设计使之防雷、防雨、防潮。

需要说明的是，以上各个构件或子构件在实现对配电网的数据信息进行相关处理时，其所采用的数据信息处理方法均可采用现有的技术手段或方法，本实用新型的改进在于对本身具备相应数据处理功能的各种构件进行硬件组合连接，从而实现对配电网故障的实时全景监测。

本实用新型提供的全景一体化智能配电网故障监测系统可实现干线的负荷、故障信息监控、故障定位及隔离，获得配电网全局各线路的运行状态从而通过监控主站实现对配电网各线路实时负荷情况进行实时全景展示。该系统可对重要分支线进行负荷、故障信息监控、故障定位，采用LC压感式取能技术具有不受天气影响、不受线路负荷大小影响、体积小造价低等优点，并且还具有电压测量功能，安全、可靠、免维护。各个故障指示器及数据集中传输器均具备设备自身状态检自检功能，并将设备自身状态信息上传到主站，同时具备设备异常报警功能。前端采集系统与监控主站可以采用灵活的通信方式，可根据用户不同通信条件灵活配置终端通信模块(即选配不同插件)，支持GSM/GPRS/SMS/CDMA和光纤通讯等多种无线网络通信方式，运行费用低廉，网络稳定可靠、免维护。对瞬时接地故障，通过快速补偿电容电流，使其自动消除，防止事故扩大；对非瞬时性接地故障，在快速补偿的同时，快速准确判断接地线路和故障分区，将故障线路或故障点隔离。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，包括：多个故障指示器、数据集中传输器、中继器和监控主站；

所述故障指示器逐一安装在配电网三相线路上；

所述数据集中传输器包括高压取能装置、数据存储器和蓄电池；

所述中继器通过无线射频装置与所述故障指示器通信连接，并通过移动通信收发端与所述监控主站通信连接。

2.如权利要求1所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，所述系统还包括特频源注入装置；所述特频源注入装置与配电网三相线路中的一相线路或多相线路连接。

3.如权利要求1所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，所述故障指示器为数字式判断器。

4.如权利要求1所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，所述高压取能装置为LC串联感应式取能使装置。

5.如权利要求4所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，所述LC串联感应式取能使装置还包括备用电源；所述备用电源为一次性高容量锂电池。

6.如权利要求1所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，所述监控主站包括数据收发终端、交换机、数据库服务器和一个或多个查询终端；

所述数据收发终端、所述查询终端和所述数据库服务器分别与所述交换机连接；所述数据收发终端通过所述移动通信收发端与所述中继器通信连接。

7.如权利要求1所述的全景一体化智能配电网故障监测系统，其特征在于，所述数据集中传输器与所述中继器为一体化装置。