CN204613347U - 一种间隔式行波测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间隔式行波测距装置，该装置采用结构紧凑的嵌入式装置实现一个线路间隔的故障测距功能，可与输电线路主保护同屏配置，并与线路保护装置共用PT和CT二次侧信号。该装置包含：工频信号传变回路和行波信号传变回路、低速采集硬件和高速采集硬件、DSP、CPU、本地存储介质、对时接口、站间通信接口和以太网通信接口。装置利用工频采集信号实现阻抗法的故障测距，利用行波采集信号实现行波法的故障测距，通过站间通信接口实现与线路对侧装置的信息交互，因此可实现双端法的阻抗法测距和行波法测距。本实用新型装置适宜于按线路间隔装置，同时具备阻抗测距方法和行波测距方法，故障分析及通信无需依赖于外部工控机。

Description

一种间隔式行波测距装置

技术领域

本实用新型涉及电网保护及自动化技术，尤其涉及一种间隔式行波测距装置。

背景技术

高压及超高压输电线路通常采用两类方法进行故障测距：阻抗测距方法和行波测距方法。阻抗测距方法基于稳态量和阻抗原理，具有较好的鲁棒性，但容易受到系统运行方式、过渡电阻、衰减直流分量和测量误差的影响，难以实现精确的故障定位。行波测距方法是利用电流或电压行波进行故障测距的方法，具有不受过渡电阻影响、不受CT饱和影响、不受系统振荡影响、不受长线分布电容影响、测距精度高等优点，但行波测距方法均存在易受干扰、易误启动的问题。因此，有必要根据两类方法的特点进行综合利用，取长补短，优势互补，但目前阻抗测距方法和行波测距方法分别是由不同的装置来实现，例如输电线路保护装置或故障录波器通常只采用阻抗测距方法，而行波测距装置则采用行波测距方法，未能实现两种测距方法在同一装置中的集成。

另外，目前行波测距装置是按站配置，由一套行波测距装置监视该站的所有重要线路，这与线路保护按线路间隔成套配置的模式有显著的不同，如图1所示。由于目前行波测距装置缺乏规范统一的数据存储格式和通信规约，导致不同厂家的行波测距装置不能实现测距配合和信息交互，且波形分析和站间通信通常都依赖于工控机，从而导致了如下几个方面的不足：(1)未在线路两端配备相同厂家行波测距装置的线路不能实现双端行波测距(例如图1中的AC线路)，降低了双端行波测距功能的覆盖率；(2)按站配置的模式容易导致电网按区域被某一家行波测距产品所垄断，不利于产品竞争和技术发展；(3)行波 测距装置和所需的工控机通常需要专门配置行波测距屏，因此增加了屏位占用；(4)依赖于工控机的模式增加了工程造价，降低了系统可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种间隔式行波测距装置，该装置采用紧凑的嵌入式装置，与线路保护装置同屏配置，并共用PT、CT二次侧信号，因此便于按线路间隔进行成套配置。该装置可同时实现阻抗法测距功能及行波测距功能，装置自身完成信号分析、故障测距和数据通信，无需依赖于外部工控机。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种间隔式行波测距装置，其特征在于：所述装置采用结构紧凑的嵌入式装置实现一个线路间隔的故障测距功能，该装置按输电线路间隔配置在输电线路主保护屏柜内，与线路保护装置共用PT和CT二次侧信号，该装置包含：

工频信号传变回路和行波信号传变回路，

用于采集传变后的工频信号的低速采集硬件，

用于采集传变后的行波信号的高速采集硬件，

用于完成阻抗法故障测距和行波法故障测距的DSP，

用于文件存储和网络通信的CPU、本地存储介质、对时接口，

用于与线路对端装置进行信息交互的站间通信接口，

用于与站内管理系统进行信息交互的以太网通信接口；

所述工频信号传变回路与所述低速采集硬件连接，所述行波信号传变回路与所述高速采集硬件连接；

所述低速采集硬件、所述高速采集硬件分别与所述DSP连接，将采集信号传输至所述DSP用于完成故障测距；

所述DSP与所述CPU连接，所述CPU与所述本地存储介质连接，由CPU控制，将DSP获得的采集信号和故障分析结果按标准COMTRADE格式存储在本地存储介质中；

所述CPU分别与所述的对时接口、站间通信接口、以太网通信接口连接，分别完成装置对时、站间通信和站内通信功能。

进一步的，输电线路单侧间隔式行波测距装置可独自实现单端法的阻抗法测距和行波法测距，输电线路两侧的间隔式行波测距装置通过站间通信接口进行信息交互，可完成双端法的阻抗法测距和行波法测距。

进一步的，所述装置与屏柜内的线路保护装置共用三相PT和CT二次侧信号，具体共用方式为电压信号并联，电流信号串联；二次电流信号在装置内部流经工频信号传变回路和行波信号传变回路，其中工频信号传变回路由保护级小CT回路组成，行波信号传变回路由行波传变小CT回路组成，两种回路分别为阻抗法故障测距和行波法故障测距提供信号源。

进一步的，低速采集硬件和高速采集硬件均采用FPGA+AD+DSP”的架构实现，其中低速采集硬件使用一片多通道同步AD芯片，高速采集硬件使用高速AD芯片，均由FPGA控制信号的AD采集时序，并由FPGA控制信号传输时序，将AD转换后的采样值送入DSP进行分析处理。

进一步的，该装置使用DSP实现波形分析和故障测距，使用CPU控制的站间通信接口实现与线路对端的配套间隔式行波测距装置的信息交互，使用CPU控制的以太网接口实现与站内管理系统的通信，使用CPU控制的本地存储介质实现故障波形和分析结果的存储，以上分析、通信、存储均无需依赖于外部工控机。

进一步的，装置采用标准的COMTRADE1999格式存储故障录波数据，对 外采用标准的IEC61850通信规约，因此可与遵循标准规约的保信系统、系统测距系统实现互联互通。

本实用新型的有益效果是：本实用新型装置可为被监测的线路同时提供阻抗测距方法和行波测距方法，有利于两类测距算法的优势互补，且可节省设备投资；该装置便于按线路间隔实现成套配置，因此可实现双端法的阻抗法测距和行波法测距，从而可提高故障测距的精度；该装置采用紧凑式结构，便于与线路保护装置同屏配置，因此无需单独组屏，可节省厂站的屏柜空间；该装置在屏内与线路保护装置共用PT、CT二次回路，可简化PT、CT二次回路布线，降低二次回路负载；该装置的工作无需依赖外部工控机，因此可节省工程造价，并可提高系统可靠性；另外，本实用新型装置适宜于按线路间隔配置的模式，有利于避免行波测距产品形成区域垄断模式，有利于行波测距产品竞争和技术发展。

附图说明

图1为线路保护及集中式行波测距装置配置示意图；

图2为本实用新型装置应用场景示意图；

图3为本实用新型实施例功能模块示意图；

图4为本实用新型实施例装置功能插件示意图；

图5为本实用新型实施例信号采集分析插件功能模块示意图；

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种间隔式行波测距装置，该装置的应用场景示意图如图2所示。该装置与线路保护装置同屏配置并共用PT、CT二次侧信号，因此便于按线路间隔进行成套配置。该装置可同时实现阻抗法测距功能及行波测距功能，并可给出综合测距结，装置自身完成信号分析、故障测距和数据通 信，无需依赖于外部工控机。装置的功能示意图如图3所示。

本实用新型实施例的具体实施方式如下：

本实用新型所述装置采用紧凑的嵌入式装置(例如标准1U装置)，装置的模块包括：工频信号传变回路和行波信号传变回路，用于采集传变后的工频信号的低速采集硬件，用于采集传变后的行波信号的高速采集硬件，用于完成阻抗法故障测距和行波法故障测距的DSP，用于文件存储和网络通信的CPU、本地存储介质、对时接口，用于与线路对端装置进行信息交互的站间通信接口，用于与站内管理系统进行信息交互的以太网通信接口；所述工频信号传变回路与所述低速采集硬件连接，所述行波信号传变回路与所述高速采集硬件连接；所述低速采集硬件、所述高速采集硬件分别与所述DSP连接，将采集信号传输至所述DSP用于完成故障测距；所述DSP与所述CPU连接，所述CPU与所述本地存储介质连接，由CPU控制，将DSP获得的采集信号和故障分析结果按标准COMTRADE格式存储在本地存储介质中。所述CPU分别与所述的对时接口、站间通信接口、以太网通信接口连接，分别完成装置对时、站间通信和站内通信功能。

信号传变回路、信号采集硬件和DSP布置在交流采样分析插件上，实现就地的信号采集，以提高信噪比；CPU及对时接口、站间通信接口、以太网接口、本地存储介质布置在管理通信插件上，另外装置还配置了开关量输入输出插件，以上插件均通过装置内的数据总线进行连接。装置的插件配置示意图如图4所示。

本实用新型所述装置自身配置有站间通信接口，输电线路单侧间隔式行波测距装置可独自实现单端法的阻抗法测距和行波法测距，输电线路两侧的间隔式行波测距装置通过站间通信接口进行信息交互，可完成双端法的阻抗法测距 和行波法测距。

本实用新型所述装置与屏柜内的线路保护装置共用三相PT和CT二次侧信号，具体共用方式为电压信号并联，电流信号串联；二次电流信号在装置内部流经工频信号传变回路和行波信号传变回路，其中工频信号传变回路由保护级小CT回路组成，行波信号传变回路由行波传变小CT回路组成，两种回路分别为阻抗法故障测距和行波法故障测距提供信号源。

本实用新型所述装置的低速采集硬件和高速采集硬件均采用FPGA+AD+DSP”的架构实现，其中低速采集硬件使用一片多通道同步AD芯片，高速采集硬件使用高速AD芯片，均由FPGA控制信号的AD采集时序，并由FPGA控制信号传输时序，将AD转换后的采样值送入DSP进行分析处理。插件及芯片的连接示意图如图5所示。

本实用新型所述装置使用DSP实现波形分析和故障测距，使用CPU控制的站间通信接口实现与线路对端的配套间隔式行波测距装置的信息交互，使用CPU控制的以太网接口实现与站内管理系统的通信，使用CPU控制的本地存储介质实现故障波形和分析结果的存储，以上分析、通信、存储均无需依赖于外部工控机。

本实用新型所述装置采用标准的COMTRADE1999格式存储故障录波数据，对外采用标准的IEC61850通信规约，因此可与遵循标准规约的保信系统、系统测距系统实现互联互通。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型的披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种间隔式行波测距装置，其特征在于：所述装置采用结构紧凑的嵌入式装置实现一个线路间隔的故障测距功能，该装置按输电线路间隔配置在输电线路主保护屏柜内，与线路保护装置共用PT和CT二次侧信号，该装置包含：

工频信号传变回路和行波信号传变回路，

用于采集传变后的工频信号的低速采集硬件，

用于采集传变后的行波信号的高速采集硬件，

用于完成阻抗法故障测距和行波法故障测距的DSP，

用于文件存储和网络通信的CPU、本地存储介质、对时接口，

用于与线路对端装置进行信息交互的站间通信接口，

用于与站内管理系统进行信息交互的以太网通信接口；

所述工频信号传变回路与所述低速采集硬件连接，所述行波信号传变回路与所述高速采集硬件连接；

所述低速采集硬件、所述高速采集硬件分别与所述DSP连接，将采集信号传输至所述DSP用于完成故障测距；

所述DSP与所述CPU连接，所述CPU与所述本地存储介质连接，由CPU控制，将DSP获得的采集信号和故障分析结果按标准COMTRADE格式存储在本地存储介质中；

所述CPU分别与所述的对时接口、站间通信接口、以太网通信接口连接，分别完成装置对时、站间通信和站内通信功能。

2.根据权利要求1所述的间隔式行波测距装置，其特征在于：输电线路单侧间隔式行波测距装置可独自实现单端法的阻抗法测距和行波法测距，输电线路两侧的间隔式行波测距装置通过站间通信接口进行信息交互，可完成双端法的阻抗法测距和行波法测距。

3.根据权利要求1所述的间隔式行波测距装置，其特征在于：所述装置与屏柜内的线路保护装置共用三相PT和CT二次侧信号，具体共用方式为电压信号并联，电流信号串联；二次电流信号在装置内部流经工频信号传变回路和行波信号传变回路，其中工频信号传变回路由保护级小CT回路组成，行波信号传变回路由行波传变小CT回路组成，两种回路分别为阻抗法故障测距和行波法故障测距提供信号源。

4.根据权利要求1所述的间隔式行波测距装置，其特征在于：低速采集硬件和高速采集硬件均采用FPGA+AD+DSP”的架构实现，其中低速采集硬件使用一片多通道同步AD芯片，高速采集硬件使用高速AD芯片，均由FPGA控制信号的AD采集时序，并由FPGA控制信号传输时序，将AD转换后的采样值送入DSP进行分析处理。

5.根据权利要求1所述的间隔式行波测距装置，其特征在于：该装置使用DSP实现波形分析和故障测距，使用CPU控制的站间通信接口实现与线路对端的配套间隔式行波测距装置的信息交互，使用CPU控制的以太网接口实现与站内管理系统的通信，使用CPU控制的本地存储介质实现故障波形和分析结果的存储，以上分析、通信、存储均无需依赖于外部工控机。

6.根据权利要求1所述的间隔式行波测距装置，其特征在于：装置采用标准的COMTRADE1999格式存储故障录波数据，对外采用标准的IEC61850通信规约，因此可与遵循标准规约的保信系统、系统测距系统实现互联互通。