CN206804790U - 一种智能配电网线路故障监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力系统监测技术领域，具体涉及一种智能配电网线路故障监测系统。该系统包括故障指示器、通信终端、小电流接地选线装置；故障指示器沿单相线路设置；通信终端设置在杆塔上；单相线路与杆塔连接；小电流接地选线装置安装于变电站内；通信终端和故障指示器分别采用无线通信的方式连接；通信终端与小电流接地选线装置采用GPRS无线通信的方式连接。本实用新型能够准确定位短路故障和单相接地故障，小电流接地选线装置采用暂态信号特征频带选线理论，选线准确率达98%以上，可准确捕捉暂态信号，可实现故障分析和溯源，同时支持负荷在线测量、统计和分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统监测技术领域，具体涉及一种智能配电网线路故障监测系统。
背景技术
随着用电需求的不断增加，35kV及以下电压等级的配电网的线路越来越长，分支线路越来越多，网络结构越来越复杂，线路故障率也比较高，线路故障率成为影响供电网可靠性的核心问题。尽管微机继电保护装置能够检测和切除短路故障，以暂态法原理为代表的新一代小电流接地选线装置能够检测和切除接地故障，但是，目前只能定位到故障线路，还无法精确定位故障点。而目前故障点定位基本上都需要人工现场查找，往往需要耗费大量人力、物力和时间，直接影响配电网的可靠供电能力和供电质量。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了智能配电网线路故障监测系统，具体技术方案如下：
一种智能配电网线路故障监测系统包括故障指示器、通信终端、小电流接地选线装置；所述故障指示器沿单相线路设置；所述通信终端设置在杆塔上；所述小电流接地选线装置安装于变电站内；所述通信终端与故障指示器分别采用无线通信的方式连接；所述通信终端与小电流接地选线装置采用GPRS无线通信的方式连接。
进一步，还包括数据集中器；所述数据集中器通过以太网/串口与小电流接地选线装置连接；所述数据集中器将小电流接地选线装置与通信终端之间的通信协议转换为GPRS通信，或者将小电流接地选线装置的串口或以太网通信转换为GPRS通信。
进一步，所述故障指示器每隔1~2km在不同单相线路相对设置3个。
进一步，所述故障指示器采用密封式设计，外壳采用防水防紫外线阻燃材料。
进一步，所述故障指示器的安装位置包括变电站出口处、电缆与架空线连接处、用户配变高压进线处、长线路的中段和分支入口处。
进一步，所述小电流接地选线装置包括处理器、通信模块、GPS对时模块、就地打印模块和存储模块；所述处理器分别与通信模块、GPS对时模块、就地打印模块和存储模块连接。
进一步，所述小电流接地选线装置还包括输出指示模块；所述输出指示模块与处理器连接；所述输出指示模块的工作方式包括运行指示、接地警告指示、保护跳闸指示、电压异常指示和装置告警指示。
进一步，所述小电流接地选线装置电源采用220V交流或者直流电源。
进一步，所述小电流接地选线装置采样速率为51.2kHz，每周波采样1024点。
进一步，所述小电流接地选线装置采用嵌入式的方式安装于变电站内的屏柜上，所述小电流接地选线装置采用标准19英寸4U机箱。
本实用新型实现故障定位原理：在中性点不接地、经消弧线圈接地系统中，接地故障发生瞬间都存在一个明显的暂态过程。小电流接地选线装置具备高速采样功能，能够准确捕捉这一暂态过程，实现准确选线；同时，故障指示器能准确捕获并记录接地故障发生瞬间的暂态特征电流信号，然后通过通信终端上传给小电流接地选线装置。小电流接地选线装置以本身采集的零序电流暂态信号为参考，综合分析故障线上所有故障指示器的故障信息，从而实现单相接地故障的准确定位。
本实用新型的有益效果为：
1、准确定位短路故障和单相接地故障；
2、小电流接地选线装置采用暂态信号特征频带选线理论，选线准确率达98%以上；
3、支持电流、电场故障时刻高频录波，可准确捕捉暂态信号；
4、根据选线装置及故障指示器的故障录波可实现故障分析和溯源；
5、支持负荷在线测量、统计和分析；
6、故障指示器具备高防护等级。
附图说明
图1是本实用新型一种智能配电网线路故障监测系统原理结构示意图；
图2是本实用新型一种智能配电网线路故障监测系统中的小电流接地选线装置原理结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，一种智能配电网线路故障监测系统包括故障指示器、通信终端、小电流接地选线装置；所述故障指示器沿单相线路设置；所述通信终端设置在杆塔上；所述小电流接地选线装置安装于变电站内，通过综合比较所有线路零序电流的接地故障暂态信号，选出幅值最大、相位与其它线路相反的故障选线；所述通信终端与3个设置在不同单相线路相对位置上的故障指示器分别采用短距离、低功耗的微功率无线通信的方式连接；所述通信终端与小电流接地选线装置采用GPRS无线通信的方式连接。
进一步，一种智能配电网线路故障监测系统还包括数据集中器，数据集中器通过以太网/串口与小电流接地选线装置连接；数据集中器将小电流接地选线装置与通信终端之间的通信协议转换为GPRS通信，或者将小电流接地选线装置的串口或以太网通信转换为GPRS通信。对于本身已具备GPRS通信功能的小电流接地选线装置，则不需要配置数据集中器。
单相线路上每隔1~2km安装3个在不同单相线路相对位置上的故障指示器，而通信终端与3个设置在不同单相线路相对位置上的故障指示器分别采用短距离、低功耗的微功率无线通信的方式连接；若从减少巡线工作压力和降低环境对工作的影响出发可以调整安装数量，例如在平原、空旷地带可以适当减少安装数量，在建筑物或树木茂密地段可以适当增加安装数量。故障指示器采用密封式设计，外壳采用防水防紫外线阻燃材料，具备高防护等级。
故障指示器捕获并记录接地故障发生瞬间的暂态特征电流信号，然后通过通信终端上传给小电流接地选线装置。小电流接地选线装置捕捉接地故障发生瞬间存在一个明显的暂态过程，利用暂态信号特征频带法实现选线。
根据上述故障指示器的设置，故障指示器有如下特征：
（1）故障指示器采用电流突变和电场突变等作为触发条件，通过高速采样实现对线路电流信号的实时采集；
（2）故障指示器采用硬件实时捕捉暂态信号，滤除负荷电流，保留故障暂态特征电流信号，为接地故障定位提供有效信息；
（3）故障指示器通过三相高精度同步对时实现时间精确同步，继而通过三相电流信号叠加来生成零序电流；
（4）故障指示器具备从导线负荷电流所产生的磁场感应取电，不用外接工作电源。当负荷电流大于5A时，自取电能够满足全功能工作需求。
故障指示器安装在变电站出口、电缆与架空线连接处、用户配变高压进线处、长线路的中段和分支入口处；故障指示灯的不同安装位置作用如下：
（1）安装在变电站出口：可判明是站内或站外故障；
（2）安装在电缆与架空线连接处：可区分故障是否在电缆段；
（3）安装在用户配变高压进线处：可判明故障是否由用户原因造成；
（4）安装在长线路的中段和分支入口处：可指示线路故障区段及故障分支。
小电流接地选线装置包括处理器、通信模块、GPS对时模块、就地打印模块和存储模块，处理器分别与通信模块、GPS对时模块、就地打印模块和存储模块连接。小电流接地选线装置还包括输出指示模块，输出指示模块与处理器连接，输出指示模块的工作方式包括运行指示、接地警告指示、保护跳闸指示、电压异常指示和装置告警指示。小电流接地选线装置电源采用220V交流或者直流电源。小电流接地选线装置采样速率为51.2kHz，每周波采样1024点。小电流接地选线装置嵌入式安装于变电站内的屏柜上，小电流接地选线装置采用标准19英寸4U机箱。
故障指示器采用美国新科科技公司的微处理器，型号为EFM32PG，其特点是具备超低运行功耗，快速唤醒及超低的待机功耗等功能，内部flash空间做到高达1M，并且具备一个甚至在MCU处于停止模式下都支持采样和自主比较功能的12位1Msps模数转换器。因此，整个故障指示器集成了高性能微处理器、RF收发器件、以及高分辨率的ADC，采用超低功耗设计，采用电流互感器取电和电池供电两种供电模式，使用寿命超过8年。
通信终端采用太阳能取电和蓄电池供电两种供电模式，内部控制器采用低功耗的微处理器，型号为MSP430F5418。外部扩展GPRS模块，具体型号为SIM800C，实现与小电流接地选线装置或数据集中器GPRS无线通信；外部扩展一片RF收发模块，用于与故障指示器通讯。
小电流接地选线装置采用32位微处理器MPC8377E，配以128M动态RAM、512K静态RAM和32M的Nor Flash，具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力，能够采集各线路上故障指示器上送的故障数据进行综合比较，确定故障点。
数据集中器采用32位处理器ARM9216EJ，外部扩展串口、以太网及GPRS模块，实现小电流接地选线装置与通信终端之间的通信数据的透明传输。数据集中器能够扩大本发明的适应性，对于那些本身不具备GPRS通信功能的小电流接地选线装置，可以通过数据集中器实现与故障指示器间的数据连接，在选线的基础上完成故障定位功能。对于本身已具备GPRS通信功能的小电流接地选线装置，则不需要配置数据集中器。
本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：包括故障指示器、通信终端、小电流接地选线装置；所述故障指示器沿单相线路设置；所述通信终端设置在杆塔上；所述小电流接地选线装置安装于变电站内；所述通信终端和故障指示器分别采用无线通信的方式连接；所述通信终端与小电流接地选线装置采用GPRS无线通信的方式连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：还包括数据集中器；所述数据集中器通过以太网/串口与小电流接地选线装置连接；所述数据集中器用于将小电流接地选线装置与通信终端之间的通信协议转换为GPRS通信，或者将小电流接地选线装置的串口或以太网通信转换为GPRS通信。
3.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述故障指示器每隔1~2km在不同单相线路相对设置3个。
4.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述故障指示器采用密封式设计，外壳采用防水防紫外线阻燃材料。
5.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述故障指示器的安装位置包括变电站出口处、电缆与架空线连接处、用户配变高压进线处、长线路的中段和分支入口处。
6.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述小电流接地选线装置包括处理器、通信模块、GPS对时模块、就地打印模块和存储模块；所述处理器分别与通信模块、GPS对时模块、就地打印模块和存储模块连接。
7.根据权利要求6所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述小电流接地选线装置还包括输出指示模块；所述输出指示模块与处理器连接；所述输出指示模块的工作方式包括运行指示、接地警告指示、保护跳闸指示、电压异常指示和装置告警指示。
8.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述小电流接地选线装置电源采用220V交流或者直流电源。
9.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述小电流接地选线装置采样速率为51.2kHz，每周波采样1024点。
10.根据权利要求1所述的一种智能配电网线路故障监测系统，其特征在于：所述小电流接地选线装置采用嵌入式的方式安装于变电站内的屏柜上，所述小电流接地选线装置采用标准19英寸4U机箱。
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| CN201720417540.9U CN206804790U (zh) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | 一种智能配电网线路故障监测系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109298362A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-02-01 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种配电线路故障指示器三相同步精度测试方法、装置和系统 |
| CN110940893A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-31 | 西安锐驰电器有限公司 | 直流线路故障检测系统及方法 |
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