CN217112569U - 一种分布式输电线路故障行波测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力维修装置。目的是提供一种分布式输电线路故障行波测距装置；以及时准确的定位输电线路故障位置，并且定位精度高、工作效率高。技术方案是：一种分布式输电线路故障行波测距装置，包括电源系统、采集并储存行波信号的数据采集系统以及处理行波信号并将其传输到终端服务器的数据处理系统；所述电源系统分别与数据采集系统以及数据处理系统连通以进行供电；所述数据采集系统通过三态缓冲器与数据处理系统连通，以在未检测到故障行波信号时保持数据采集系统与数据处理系统的相对独立运行；且在故障行波数据采集完成后，通过打开三态缓冲器将行波数据传输到数据处理系统中。

Description

一种分布式输电线路故障行波测距装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力维修装置，尤其涉及分布式输电线路故障行波测距装置。

背景技术

输电线路是电力系统的重要组成部分，主要负责电力的传输，其正常运行关系到整个电力系统的稳定，电力系统的稳定性对于工业与经济发展具有极大影响。我国电力资源分布情况主要是西多东少、南多北少，而东部沿海城市和北方重工业恰好是用电需求中心，所以要将电力输送到这些用电需求大的地方，大规模输电线路必不可少。而我国地域宽广、环境多变，由于气候和地理环境引起的输电线路故障不可避免；所以，如何及时有效地寻找到输电线路故障点，对输电线路进行及时维修就显得尤为重要，否则将产生巨大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种分布式输电线路故障行波测距装置；以及时准确的定位输电线路故障位置，并且定位精度高、工作效率高。

本实用新型提供的技术方案是：

一种分布式输电线路故障行波测距装置，包括电源系统、采集并储存行波信号的数据采集系统以及处理行波信号并将其传输到终端服务器的数据处理系统；所述电源系统分别与数据采集系统以及数据处理系统连通以进行供电；所述数据采集系统通过三态缓冲器与数据处理系统连通，以在未检测到故障行波信号时保持数据采集系统与数据处理系统的相对独立运行；且在故障行波数据采集完成后，通过打开三态缓冲器将行波数据传输到数据处理系统中。

所述电源系统包括太阳能板、充放电控制器、锂电池、电源管理器；太阳能板与充放电控制器输入端相连，充放电控制器输出端与锂电池输入端相连，锂电池输出端与电源管理器输入端相连，电源管理器与数据采集系统与数据处理系统的所有供电接口相连。

所述数据采集系统包括信号调理模块、高速AD转换模块、FPGA以及储存模块；信号调理模块的输入端接入行波信号，其输出端与高速ADC模块输入端相连，然后再通过FPGA后接入储存模块后输出；其中的FPGA包括高速ADC控制模块以及与高速ADC模块输出端相连的储存器控制模块，也包括通过数据总线接入储存器控制模块输入端的时标控制模块，还包括MCU通信模块。

所述数据处理系统包括MCU、温度传感器、无线传输模块、锁存器；其中温度传感器、无线传输模块、锁存器分别与MCU相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的分布式输电线路故障行波测距装置，采用独立子系统的结构合成一种新的数据采集系统，不但可减少各器件之间的相互干扰，而且能快速且准确的确定故障位置，具有定位精度高、工作效率快等优点。将本装置安装在输电线路上，可以实时监测输电线路的运行情况，当输电线路发生故障时，本实用新型能快速地通过故障行波定位到故障位置，方便维修人员的维修。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为本实用新型的电源系统结构图。

图3为本实用新型中数据采集系统和数据处理系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本装置进行详细说明。

本实用新型提供的一种分布式输电线路故障行波测距装置(如图1所示)包括三个子系统，分别是电源系统、数据采集系统、数据处理系统。该装置安装于输电线路上，当输电线路发生故障时，能及时准确地采集故障行波信号并将数据发送到终端得到故障位置。

如图2所示，所述电源系统包括太阳能板、充放电控制器、锂电池、电源管理器。太阳能板与充放电控制器输入端相连，充放电控制器输出端与锂电池输入端相连，锂电池输出端与电源管理器输入端相连，电源管理器与数据采集系统与数据处理系统的所有供电接口相连。太阳能板把太阳能转换为电能，充放电控制器把太阳能所转换的电能进行稳压处理，并将其储存到锂电池中。锂电池储存多余的电能，在夜间以及太阳能转换不足时给整个装置供电。电源管理器主要功能是电压变换以及防止电路过载损坏装置；并且可以根据不同模块的供电需求进行电压转换，如输出3.3V、5V或者12V直流电压。

如图3所示，所述数据采集系统包括信号调理模块、高速AD转换模块、FPGA(图3中表示为现场可编程门阵列FPGA)、时标模块、储存模块；信号调理模块的输入端接入行波信号，其输出端与高速ADC模块输入端相连，然后再通过FPGA后接入储存模块后输出；其中，FPGA包括高速ADC控制模块以及与高速ADC模块输出端相连的储存器控制模块，也包括通过数据总线对储存器控制模块输入信号的时标控制模块，还包括MCU通信模块。

FPGA同时与时标模块相连(通过时标控制模块与时标模块相连)和储存模块相连，功能是把行波信号采集并储存到储存模块中，同时也储存波头到达时的时间信息。所述信号调理模块主要是对行波信号进行缩放和滤波处理。所述高速ADC模块在FPGA控制下对行波信号进行模拟到数字的转换。所述时标模块主要是保证时间基准统一。所述储存模块功能是保存行波信号数据和时间信息，用于MCU的读取。

所述现场可编程门阵列FPGA具有强大的编程功能，在本装置中，FPGA包括时钟分频模块、ADC控制模块、时标控制模块、储存器读写控制模块、MCU通信模块。所述时钟分频模块与高速ADC控制模块、时标模块、储存器读写模块相连，为这些模块提供所需要的时钟信号。所述高速ADC控制模块与高速ADC模块、时钟模块、储存器读写模块相连，功能是控制高速ADC模块的模数转换并把所得数据传输到储存器模块中。所述时标控制模块与时钟分频模块、时标模块相连，功能是统一时间基准并提供时间信息。所述存储器读写控制模块与存储器模块、时钟分频模块、高速ADC控制模块、时标控制模块相连，控制储存器储存行波信号和时间信息。

所述数据处理系统包括MCU、温度传感器、无线传输模块、锁存器；其功能是把数据采集系统所得的数据进行处理并传输到终端设备中。其中温度传感器、无线传输模块、锁存器分别与MCU相连。锁存器功能是通过锁存功能完成数据地址和数据的分开传输，实现数据总线和地址总线共用。温度传感器是检测外部温度和本装置工作温度。无线传输模块的功能是把所有数据通过无线网传输到终端设备中。数据处理系统通过地址总线与数据总线依次接通三态缓冲器与数据采集系统；其中的MCU还与数据采集系统中的MCU通信模块连通。

本实用新型的所有电路模块以及电路元器件均可外购获得。

本装置的工作原理如下：电源系统给整个装置供电。信号调理电路的输入端接入行波信号，当输电线路发生故障产生高频暂态故障行波，信号调理模块接收到故障行波；信号调理模块中包含平移放大电路、滤波器等信号处理电路，其中平移放大电路是对行波信号进行缩放到采集允许的范围内，滤波器的作用是处理行波信号中的噪音信号。高速ADC模块对行波信号进行模数转换，将连续的模拟量转换为数字量。当采集到的行波信号超过一个给定的阈值时，FPGA便将超过阈值后的行波数据储存到储存模块中。时标模块主要用于时钟同步，首先是保证故障点两端的时间基准是统一的，然后把1PPS的同步信号细分更小的时间单位，当检测到行波奇异点(此处选取波峰点)时，记录并保存该点的时间信息。当行波信号采集完成后，FPGA控制打开三态缓冲器，同时给MCU一个可执行信号，然后MCU读取储存模块中的行波数据和时间信息，并通过无线传输模块把数据传输给终端设备。终端设备通过故障两端的奇异点时间信息，可通过时间差求得故障位置。

Claims (4)

1.一种分布式输电线路故障行波测距装置，其特征在于：该装置包括电源系统、采集并储存行波信号的数据采集系统以及处理行波信号并将其传输到终端服务器的数据处理系统；所述电源系统分别与数据采集系统以及数据处理系统连通以进行供电；所述数据采集系统通过三态缓冲器与数据处理系统连通，以在未检测到故障行波信号时保持数据采集系统与数据处理系统的相对独立运行，且在行波数据采集完成后打开三态缓冲器将故障行波数据传输到数据处理系统中。

2.根据权利要求1所述的分布式输电线路故障行波测距装置，其特征在于：所述电源系统包括太阳能板、充放电控制器、锂电池、电源管理器；太阳能板与充放电控制器输入端相连，充放电控制器输出端与锂电池输入端相连，锂电池输出端与电源管理器输入端相连，电源管理器与数据采集系统与数据处理系统的所有供电接口相连。

3.根据权利要求2所述的分布式输电线路故障行波测距装置，其特征在于：所述数据采集系统包括信号调理模块、高速AD转换模块、FPGA以及储存模块；信号调理模块的输入端接入行波信号，其输出端与高速ADC模块输入端相连，然后再通过FPGA后接入储存模块后输出；其中的FPGA包括高速ADC控制模块以及与高速ADC模块输出端相连的储存器控制模块，也包括通过数据总线对储存器控制模块输入信号的时标控制模块，还包括MCU通信模块。

4.根据权利要求3所述的分布式输电线路故障行波测距装置，其特征在于：所述数据处理系统包括MCU、温度传感器、无线传输模块、锁存器；其中温度传感器、无线传输模块、锁存器分别与MCU相连。

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