專利名稱：電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力線路故障的檢測(cè)方法，特別是一種采用高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、無線通信技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、狀態(tài)估計(jì)技術(shù)、異常識(shí)別與故障定位技術(shù)的一種輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法與裝置。
背景技術(shù)：
運(yùn)行中絕緣子的積污、覆冰、閃烙、擊穿、炸裂、掉線，必須通過對(duì)電力線路的巡視和檢查才能發(fā)現(xiàn)，正常性巡視每月一次，并且每年組織不定期的夜巡。
架空線路由于長度大，分布面廣，遭受雷擊的機(jī)會(huì)多，由此產(chǎn)生的事故也多。在很多地區(qū)，尤其是多雷的山區(qū)，一般都要裝雷電定位系統(tǒng)，但它的精度并不很高，有時(shí)誤差達(dá)幾十公里甚至更高。
在高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上，一般還裝有故障測(cè)距裝置，隨輸電距離、氣象條件的變化，測(cè)距的誤差可能達(dá)到幾公里到幾十公里。這些定位的誤差都為尋找故障點(diǎn)排除故障，增加了困難，很多時(shí)候查找好幾天，還找不到故障點(diǎn)。
多年來，世界各國的研究者一直在尋找著有效的檢測(cè)手段去解決這些難題，目前已成功研制出了絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)。美國也研制出了專門檢測(cè)線路放電用的紫外成像照相機(jī)，巡線員坐在直升機(jī)上，通過照相機(jī)監(jiān)測(cè)線路上是否有放電引起的發(fā)光現(xiàn)象。
現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)輸電線路的監(jiān)測(cè)存在下列問題首先這些系統(tǒng)檢測(cè)的內(nèi)容比較單一，只能反應(yīng)線路運(yùn)行中出現(xiàn)的個(gè)別問題或問題的個(gè)別側(cè)面，比如絕緣子泄漏電流遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，僅靠檢測(cè)泄漏電流間接地反應(yīng)絕緣子的污穢程度，不能對(duì)輸電線路的狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)；其次，這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能進(jìn)行異常(包括故障)識(shí)別和定位；不能為線路的正常維護(hù)和故障檢修提供指導(dǎo)；再次，這些檢測(cè)系統(tǒng)的造價(jià)都極高，各種傳感器、前置機(jī)、電源、通信等設(shè)備加起來，一個(gè)桿塔至少要裝備好幾萬甚至十幾萬元的檢測(cè)設(shè)備，這些問題，導(dǎo)致了目前已有的監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)不能很好地應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決目前各種監(jiān)測(cè)裝置的缺陷，從而提出一種適合推廣和普及的基于監(jiān)測(cè)點(diǎn)電位的集異常識(shí)別和故障定位于一體的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及完成這一系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備。它按照自動(dòng)化的要求實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)輸電線路運(yùn)行自動(dòng)化為輸電線路的檢修，維護(hù)提供指導(dǎo)，增加維護(hù)和檢修的目標(biāo)性；減少停電檢修的次數(shù)，減少每次停電檢修的時(shí)間，提高輸電線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性；減輕輸電線路巡線的工作量，減輕巡線人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高輸電線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；隨時(shí)發(fā)現(xiàn)線路運(yùn)行中出現(xiàn)的潛在危險(xiǎn)，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)高壓輸電桿塔上某些固定點(diǎn)的電位變化，根據(jù)各種情況下電位的變化特征，來判斷高壓架空線路有無異?；蚬收希⑦M(jìn)行異常識(shí)別、狀態(tài)估計(jì)、異常定位和異常報(bào)警。
本發(fā)明利用正常和異常時(shí)線路桿塔上某些固定點(diǎn)電位的變化特征，進(jìn)行異常的類型識(shí)別、嚴(yán)重程度估計(jì)、異常定位中的一種或多種處理，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
本發(fā)明能夠監(jiān)測(cè)絕緣子和導(dǎo)線出現(xiàn)下列異常中的一種或多種絕緣子污穢、絕緣子閃烙、絕緣子零值、線路覆冰、掉線、雷擊、短路、接觸不良等。包括電位監(jiān)測(cè)在內(nèi)，還可以監(jiān)測(cè)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等環(huán)境變量中的一種或多種。
實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方法的裝置，裝置由電位探測(cè)器1.6、同軸電纜1.7、前置機(jī)1.2和上位機(jī)1.3組成。前置機(jī)1.2與上位機(jī)1.3之間利用GSM/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，前置機(jī)1.2和電位探測(cè)器之間1.6通過同軸電纜1.7連接。
電位探測(cè)器1.6既可以是專用的電位探針，也可以是同軸電纜1.7芯線的一端，電位探測(cè)器1.6可以固定在絕緣子1.5的上表面，直接電連接；也可以固定在絕緣子串附近的桿塔塔材上，測(cè)量固定點(diǎn)的感應(yīng)電位。
前置機(jī)由信號(hào)調(diào)理電路1.2.1、多路轉(zhuǎn)接電路1.2.2、采樣保持電路1.2.3、A/D變換電路1.2.4、CPU系統(tǒng)1.2.5和通信接口1.2.6在電氣上依次電連接組成。
遠(yuǎn)處的監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)有計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上安裝有自行研制的異常處理程序，它能根據(jù)接收到的各桿塔的異常電位數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行類型識(shí)別、狀態(tài)估計(jì)、異常定位中的一種或多種處理，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
本發(fā)明提供的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法及相應(yīng)的設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1)和泄漏電流法相比，電位法監(jiān)測(cè)的內(nèi)容全面，當(dāng)出現(xiàn)低值或零值絕緣子時(shí)，出現(xiàn)故障時(shí)，遭受雷擊時(shí)，出現(xiàn)掉串時(shí)，出現(xiàn)局部放電時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)電位都會(huì)發(fā)生變化，因此，該方法差不多能監(jiān)測(cè)線路可能出現(xiàn)的所有電氣異常。
(2)和泄漏電流監(jiān)測(cè)法相比，電位法的靈敏度要高，從而可以更早地預(yù)報(bào)故障，提高監(jiān)測(cè)裝置的可信度和降低造價(jià)。絕緣子串尾部及其周圍的電位值在幾百伏以上，需要經(jīng)過降壓后才能接數(shù)字處理系統(tǒng)。而泄漏電流一般要到微安級(jí)才能檢測(cè)得到，其監(jiān)測(cè)的靈敏度低，且造價(jià)高。
(3)電位法的使用不受氣候影響，不受地區(qū)限制。泄漏電流監(jiān)測(cè)只能適用于經(jīng)常濕潤的地區(qū)，不能用于干旱地區(qū)。
(4)比現(xiàn)有的短路故障和雷擊中心定位系統(tǒng)的精度要高得多，故障點(diǎn)至少可以定位到相鄰桿塔之間，絕對(duì)誤差可以限制在500m之內(nèi)(桿塔間的平均跨距)。
(5)集多種狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障定位為一體，有效地提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用效率和性價(jià)比，有利于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣，該系統(tǒng)的研制成功，可望取代現(xiàn)有的基于泄漏電流的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障定位裝置和雷電定位系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的上位機(jī)和前置機(jī)間的連接關(guān)系示意圖。
圖2為前置機(jī)和絕緣子串間的連接關(guān)系示意圖。
3為前置機(jī)1.2的構(gòu)成原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的上位機(jī)和前置機(jī)間的連接關(guān)系。它主要由兩部分組成前置機(jī)1.2和上位機(jī)1.3。前置機(jī)1.2就近固定在桿塔1.1的橫向塔材上，前置機(jī)1.2和上位機(jī)1.3間通過GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)1.4無線連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
圖2為前置機(jī)和絕緣子串間的連接關(guān)系，1.5為絕緣子，1.6為電位探測(cè)器。電位探測(cè)器1.6可以固定在絕緣子1.5的上表面，直接電連接；也可以固定在絕緣子串附近的桿塔塔材上，測(cè)量固定點(diǎn)的感應(yīng)電位。前置機(jī)1.2和電位探測(cè)器1.6間通過同軸電纜1.7直接電連接。同軸電纜1.7綁定在桿塔的塔材上，電纜兩端的屏蔽線都接桿塔的接地線，芯線的一端接入前置機(jī)，另一端可以直接充當(dāng)電位探測(cè)器，其端部懸空固定在桿塔塔材上，測(cè)量芯線端部所在位置的感應(yīng)電位，如圖中的虛線所示；或者固定在絕緣子的上表面，測(cè)量芯線端部所在位置的實(shí)際電位，如圖中的實(shí)線所示。
圖3為前置機(jī)1.2的構(gòu)成原理圖，它由信號(hào)調(diào)理電路1.2.1、多路轉(zhuǎn)接電路1.2.2、采樣保持電路1.2.3、A/D變換電路1.2.4、CPU系統(tǒng)1.2.5和通信接口1.2.6組成，并依次電連接。前置機(jī)1.2負(fù)責(zé)采集多路監(jiān)測(cè)點(diǎn)電位信號(hào)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障判斷，并和上位機(jī)通信，將異常前后的實(shí)時(shí)電位數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。前置機(jī)1.2的信號(hào)地接桿塔的接地線，外殼接桿塔，多根同軸電纜1.6傳過來的電位信號(hào)共用一臺(tái)前置機(jī)。
本發(fā)明的工作原理是當(dāng)輸電線路上出現(xiàn)零值絕緣子、污穢放電、覆冰放電、閃烙、絕緣子串掉線、短路故障、雷擊故障和接觸不良等異常時(shí)，絕緣子串及其周圍空間固定點(diǎn)的電位總會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)地、短時(shí)地、長期地，或多或少地偏離正常值，比如，若監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電位長期超過整定值，則可能是串中出現(xiàn)了零值絕緣子；若監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電位長期遠(yuǎn)低于整定值，則可能是出現(xiàn)絕緣子串掉線；若監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電位瞬時(shí)大大超過整定值，一段時(shí)間后恢復(fù)正常，則可能是絕緣子串遭受到雷擊；若監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電位短時(shí)低于整定值，隨后監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電位變?yōu)榱悴⒕S持一段時(shí)間，則可能是線路上出現(xiàn)短路。因此，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)絕緣子串及其周圍某一個(gè)或幾個(gè)固定點(diǎn)的電位，根據(jù)各種異常狀態(tài)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)電位的變化特征，就可以有效地進(jìn)行異常識(shí)別和定位。
本發(fā)明的原理是這樣實(shí)現(xiàn)的，通過固定在絕緣子串表面或其周圍空間的電位探測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓輸電線路某些固定點(diǎn)的電位；裝在桿塔上的前置機(jī)實(shí)時(shí)選通每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電位信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路后，變換成數(shù)字處理系統(tǒng)要求的模擬信號(hào)。在出現(xiàn)異常時(shí)，CPU啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬信號(hào)被A/D變換后存儲(chǔ)在RAM里。CPU根據(jù)采集的數(shù)據(jù)定期地計(jì)算信號(hào)的特征值，判斷監(jiān)測(cè)到的信號(hào)是否確實(shí)出現(xiàn)異常，在進(jìn)行簡(jiǎn)單的異常類型識(shí)別后，啟動(dòng)遠(yuǎn)程通信程序，利用GSM/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)，上傳異常前后一段時(shí)間內(nèi)的實(shí)時(shí)電位數(shù)據(jù)到上位機(jī)；上位機(jī)接收到異常數(shù)據(jù)后，調(diào)用自主研制的異常處理程序，利用不同類型異常時(shí)固定點(diǎn)電位的不同特征，進(jìn)行異常的識(shí)別、估計(jì)和定位中的一種或多種處理，并發(fā)出相應(yīng)的聲光、短信或郵件報(bào)警信息，使運(yùn)行運(yùn)行人員采用相應(yīng)的措施，避免事故的發(fā)生，為維護(hù)和檢修人員提供相應(yīng)的指導(dǎo)，增強(qiáng)維護(hù)、檢修的目的性。
權(quán)利要求
1.一種電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)高壓輸電桿塔上某些固定點(diǎn)的電位變化，根據(jù)各種情況下電位的變化特征，來判斷高壓架空線路有無異?；蚬收希⑦M(jìn)行異常識(shí)別、狀態(tài)估計(jì)、異常定位和異常報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于利用正常和異常時(shí)線路桿塔上某些固定點(diǎn)電位的變化特征，進(jìn)行異常的類型識(shí)別、嚴(yán)重程度估計(jì)、異常定位中的一種或多種處理，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于能夠監(jiān)測(cè)絕緣子和導(dǎo)線出現(xiàn)下列異常中的一種或多種絕緣子污穢、絕緣子閃烙、絕緣子零值、線路覆冰、掉線、雷擊、短路、接觸不良等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于包括電位監(jiān)測(cè)在內(nèi)，還可以監(jiān)測(cè)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等環(huán)境變量中的一種或多種。
5.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方法的裝置，其特征在于裝置由電位探測(cè)器(1.6)、同軸電纜(1.7)、前置機(jī)(1.2)和上位機(jī)(1.3)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方法的裝置，其特征在于前置機(jī)(1.2)與上位機(jī)(1.3)之間利用GSM/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，前置機(jī)(1.2)和電位探測(cè)器之間(1.6)通過同軸電纜(1.7)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝置，其特征在于電位探測(cè)器(1.6)既可以是專用的電位探針，也可以是同軸電纜(1.7)芯線的一端，電位探測(cè)器(1.6)可以固定在絕緣子(1.5)的上表面，直接電連接；也可以固定在絕緣子串附近的桿塔塔材上，測(cè)量固定點(diǎn)的感應(yīng)電位。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝置，其特征在于前置機(jī)由信號(hào)調(diào)理電路(1.2.1)、多路轉(zhuǎn)接電路(1.2.2)、采樣保持電路(1.2.3)、A/D變換電路(1.2.4)、CPU系統(tǒng)(1.2.5)和通信接口(1.2.6)在電氣上依次電連接組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電位法架空線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝置，其特征在于遠(yuǎn)處的監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)有計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上安裝有自行研制的異常處理程序，它能根據(jù)接收到的各桿塔的異常電位數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行類型識(shí)別、狀態(tài)估計(jì)、異常定位中的一種或多種處理，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
全文摘要
一種輸電線路在線監(jiān)測(cè)方法與裝置，屬于電力線路故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。它通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)高壓輸電桿塔上某些固定點(diǎn)的電位變化，根據(jù)各種狀況下電位的變化特征，來判斷高壓架空線路有無異常(包括故障)，并進(jìn)行異常識(shí)別、狀態(tài)估計(jì)、異常定位和異常報(bào)警。裝置由電位探測(cè)器、前置機(jī)和上位機(jī)組成。前置機(jī)與上位機(jī)之間利用GSM/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，前置機(jī)和電位探測(cè)器之間通過同軸電纜連接。本發(fā)明涉及了輸電線路日常運(yùn)行、維護(hù)和檢修的全部?jī)?nèi)容，裝置的靈敏度高，性價(jià)比高，不受氣候和地區(qū)限制，可以實(shí)現(xiàn)輸電線路完全自動(dòng)化，便于應(yīng)用和推廣。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1987500SQ20061012555
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者王成江 申請(qǐng)人:三峽大學(xué), 王成江