中器子站安裝于距通信故障指示器小于600米的電桿上，直接利用抱箍固定。作用是接收故障指示器發(fā)送過來的信號，并通過GSM/GPRS將信息發(fā)送到工作主站；每臺通信終端在600米范圍內(nèi)可以配套多組通信故障指示器。
[0034]產(chǎn)品選用的433M無線射頻通信模塊同時具有收發(fā)功能。它是由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)的接收器，一個晶體振蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。
[0035]通信終端的功能特點有以下幾點:
I)無線接收:接收無線發(fā)射探頭發(fā)回的故障點號信息。
[0036]2)信息發(fā)送:向中心站發(fā)送故障信息，可采用短消息、GPRS及RS232等通信方式。
[0037]3)后備電源:配置太陽能電池板，用以給蓄電池充電。在失去主電源情況，后備電源無縫接入，保證終端正常工作。
[0038]4)防銹耐蝕:結(jié)構(gòu)零件采用防銹防蝕材料。
[0039]所述的主站包括GIS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)和監(jiān)控端，所述的監(jiān)控端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與GPRS遠(yuǎn)程通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，監(jiān)控端將接收到的數(shù)據(jù)解密后，將故障點在GIS系統(tǒng)中標(biāo)識并通過短信、電話等形式通知巡檢人員，所述的監(jiān)控端設(shè)有故障樣本閥值庫，可以記錄并存儲系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生過的各種故障樣本，當(dāng)再次發(fā)生類似故障時，可以有效縮短系統(tǒng)判斷的時間。
[0040]結(jié)合提供的系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種架空線路故障定位監(jiān)測方法，如圖2所示，所述的方法包括以下步驟:
S1:采集并計算出電流和電壓信號；
52:判斷短路故障；
53:通過七次諧波加首半波判斷接地故障；
54:標(biāo)記故障地點并通知巡檢人員。
[0041]進(jìn)一步的，如圖3所示，判斷短路故障的具體步驟為:
5201:對運(yùn)行線路采集到的運(yùn)行電流瞬時值進(jìn)行比值微分計算，獲得線路電流突變曲線；
5202:電流突變判斷，當(dāng)電流的變化率突變，即If/10>R時，依據(jù)該突變的電流變比率判斷線路短路故障，其中，If、1分別是突變后和突變前的線路電流，R是預(yù)設(shè)的電流變比率，預(yù)設(shè)的電流變比率R隨線路負(fù)荷電流的大小自動變化，負(fù)荷電流越小，R越大，非常有效的避免了很多誤報的缺陷，保障了短路故障的正確判斷；
S203:啟動電壓突變復(fù)核，檢測線路電壓降低，當(dāng)線路電壓降低滿足V〈Vh時判定線路短路故障，其中Vh是電壓下降值的預(yù)設(shè)閾值。如果電壓突變復(fù)核正常，在初次出現(xiàn)時將被標(biāo)注預(yù)故障，當(dāng)情況出現(xiàn)多次后，將作為該線路的單線特征記錄在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行記錄，作為非故障判定依據(jù)。
[0042]采用了七次諧波加首半波的檢測方式進(jìn)行接地檢測。因為在6_66kV中壓供電系統(tǒng)中，單相接地故障發(fā)生率較高，且故障點的電流很小，使得接地故障選線很困難。由于系統(tǒng)故障信號非常微弱，且容易受到各種干擾的影響，使故障選線變得更為復(fù)雜。傳統(tǒng)的單相接地故障選線之一是利用五次諧波電流法，當(dāng)系統(tǒng)中存在諧波污染或高阻接地故障時，此法選線準(zhǔn)確性比較差。而實際上除基波外，五次、七次諧波以基波值為基數(shù)所占的百分?jǐn)?shù)分別為105=2%?8%，107=1%?5%，五次、七次諧波所占的比例幾乎相同，受系統(tǒng)運(yùn)行方式、負(fù)荷、諧波源等影響，七次諧波分量甚至可能大大高于五次諧波分量，同時，在有消弧線圈的系統(tǒng)中，對于五次諧波，感抗較基波時增大5倍，而容抗卻減少為原來的I / 5，這樣電容電流將是消弧線圈電感電流的25倍，而對于七次諧波這一差值就是7X7=49倍，這一差值是五次諧波的兩倍，由此說明采用七次諧波較采用五次諧波受消弧線圈的影響更小，選線可靠性也就更高。因此，在3-66kV中壓電網(wǎng)的NUGS (中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)高阻接地)中，采用暫穩(wěn)態(tài)結(jié)合的首半波、七次諧波綜合選線方案更為有效。
[0043]首半波法故障選線是基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值，利用單相接地瞬間，發(fā)生故障線路的暫態(tài)零序電流第一個周波的首半波與非故障線路相反的特點進(jìn)行選線。在諧振接地系統(tǒng)的接地過渡過程中，故障線路暫態(tài)零序電壓與暫態(tài)零序電流首半波方向相反，非故障線路暫態(tài)零序電壓與暫態(tài)零序電流首半波方向相同，而且首半波電容電流幅值比穩(wěn)態(tài)電容電流大幾倍到幾十倍，并且對總線路長度短的電網(wǎng)，其暫態(tài)過程更加突出。因此，對于短線路，其穩(wěn)態(tài)電容電流小，暫態(tài)電容電流大，靈敏度高，接地反應(yīng)迅速。但是，如果當(dāng)相電壓值較小情況下發(fā)生單相接地時，則電容電流很小，容易引起方向判別的錯誤，故障線路零模電壓與零模電流初始極性相反的持續(xù)時間非常短(2ms之內(nèi))，并且受電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)影響很大?；谝陨系姆治?，暫態(tài)首半波選線和七次諧波選線存在著互補(bǔ)性，對于小電流接地系統(tǒng)中，經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)采用暫穩(wěn)態(tài)結(jié)合的首半波、七次諧波綜合選線方案。
[0044]判斷接地故障的具體過程為:根據(jù)采集的線路接地電纜暫態(tài)半波，當(dāng)線路中的暫態(tài)零序電壓與暫態(tài)零序電流首半波方向相反時，判斷出現(xiàn)接地故障，通過七次諧波杠桿化傳感器中的感應(yīng)電流，進(jìn)行當(dāng)量計算，獲取突變曲線，在曲線突破閥值時觸發(fā)報警，然后通過傳感器獲取的首半波前后方向突變情況，判定發(fā)生接地故障的接地電纜位置。
[0045]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.架空線路故障定位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括故障指示器、集中器子站和主站，所述的故障指示器包括MCU、電流互感器、電容分壓器、信號檢測電路、ESAM安全芯片和微功率無線子節(jié)點，所述的電流互感器采集導(dǎo)線上的一次電流，并產(chǎn)生CT 二次信號；電容分壓器采集線路電壓信號；CT 二次信號和線路電壓信號分別輸送到信號檢測電路，經(jīng)過濾波、放大和米保處理后輸入MCU ;MCU對彳目號進(jìn)行A/D米樣后，計算出負(fù)荷電流、短路電流、首半波尖峰電流和接地動作電流值、穩(wěn)態(tài)零序電流、暫態(tài)零序電流；微功率無線子節(jié)點與MCU實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；所述的ESAM安全芯片連接MCU，對MCU發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加/解密和身份認(rèn)證； 所述的集中器子站包括通信終端、微功率無線中心節(jié)點、GPRS遠(yuǎn)程通信模塊，微功率無線中心節(jié)點通過微功率無線信號與微功率無線子節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，微功率無線中心節(jié)點與通信終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信終端通過104規(guī)約連接GPRS遠(yuǎn)程通信模塊； 所述的主站包括GIS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)和監(jiān)控端，所述的監(jiān)控端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與GPRS遠(yuǎn)程通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，監(jiān)控端將接收到的數(shù)據(jù)解密后，將故障點在GIS系統(tǒng)中標(biāo)識并通過短信、電話等形式通知巡檢人員。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路故障定位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的監(jiān)控端設(shè)有故障樣本閥值庫，用來記錄并存儲系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生過的各種故障樣本。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的架空線路故障定位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，電流互感器內(nèi)設(shè)有取電線圈，可以為故障指示器提供電力供應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的架空線路故障定位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的微功率無線中心節(jié)點和微功率無線子節(jié)點均采用433M無線射頻通信模塊，利用433M微功率無線信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的架空線路故障定位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括太陽能電池板，所述的太陽能電池板與通信終端連接。
6.架空線路故障定位監(jiān)測方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: 51:采集并計算出電流和電壓信號； 52:判斷短路故障； 53:通過七次諧波加首半波判斷接地故障； 54:標(biāo)記故障地點并通知巡檢人員。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的架空線路故障定位監(jiān)測方法，其特征在于，判斷短路故障的具體步驟為: 5201:對運(yùn)行線路采集到的運(yùn)行電流瞬時值進(jìn)行比值微分計算，獲得線路電流突變曲線； 5202:電流突變判斷，當(dāng)電流的變化率突變，即If/10>R時，依據(jù)該突變的電流變比率判斷線路短路故障，其中，If、1分別是突變后和突變前的線路電流，R是預(yù)設(shè)的電流變比率，預(yù)設(shè)的電流變比率R隨線路負(fù)荷電流的大小自動變化，負(fù)荷電流越小，R越大； 5203:啟動電壓突變復(fù)核，檢測線路電壓降低，當(dāng)線路電壓降低滿足V〈Vh時判定線路短路故障，其中Vh是電壓下降值的預(yù)設(shè)閾值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的架空線路故障定位監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S203中，如果電壓突變復(fù)核正常，在初次出現(xiàn)時將被標(biāo)注預(yù)故障，當(dāng)情況出現(xiàn)多次后，將作為該線路的單線特征記錄在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行記錄，作為非故障判定依據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的架空線路故障定位監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S3的具體過程為:根據(jù)采集的線路接地電纜暫態(tài)半波，當(dāng)判斷出現(xiàn)接地故障時，通過七次諧波杠桿化傳感器中的感應(yīng)電流，進(jìn)行當(dāng)量計算，獲取突變曲線，在曲線突破閥值時觸發(fā)報警，然后通過傳感器獲取的首半波前后方向突變情況，判定發(fā)生接地故障的接地電纜位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的架空線路故障定位監(jiān)測方法，其特征在于，判斷接地故障的方法為:線路中的暫態(tài)零序電壓與暫態(tài)零序電流首半波方向相反。
【專利摘要】本發(fā)明提供了架空線路故障定位監(jiān)測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括故障指示器、集中器子站和主站，故障指示器包括MCU、電流互感器、電容分壓器、信號檢測電路、ESAM安全芯片和微功率無線子節(jié)點；集中器子站包括通信終端、微功率無線中心節(jié)點、GPRS遠(yuǎn)程通信模塊；主站包括GIS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)和監(jiān)控端。方法包括以下步驟：采集并計算出電流和電壓信號；判斷短路故障通過七次諧波加首半波判斷接地故障；標(biāo)記故障地點并通知巡檢人員。本發(fā)明不僅判斷準(zhǔn)確，而且抗干擾能力強(qiáng)，安全性高，可以有效輔助電網(wǎng)維護(hù)工作，提升電網(wǎng)自動化水平。
【IPC分類】G01R31-08, G01R31-02
【公開號】CN104865489
【申請?zhí)枴緾N201510311336
【發(fā)明人】張健, 李茂林, 李超, 戰(zhàn)曉蕾, 高峰
【申請人】國網(wǎng)山東濟(jì)南市歷城區(qū)供電公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月9日