配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型是配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，包括接地信号源、线路在线监测终端、线路在线通信终端，其中接地信号源安装在变电站或离变电站最近的配电电线杆上，每个变电站同一段母线的所有出线只需一台接地信号源，线路在线监测终端FD挂接在10kV的配电线路上，线路在线通信终端DT安装在线路监测终端旁边的电线杆上，可同时收集9只监测终端上的数据。优点：无需更换电池免维护；胜任所有的暂态分析需求；可实现全网所有终端的同步对时；带电安装和拆卸工作；实现对故障类型、异常情况的分析和诊断；结合GIS地图，自动归类、故障识别、预警和告警、后台分析以及环境监测等功能；单相接地故障准确率90%。
【专利说明】配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，属于电力系统检测线路故障【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电力系统检测线路故障的处理是配电工作的核心环节，也是配电工作班组最重要的工作任务。目前大部分地区对故障的排查、定位等需要人工巡查，根据变电站出线保护动作对线路进行一一排查，再按线路沿途巡线。而部分按照变电站选线装置、故障指示器装置的区域，可以依赖该工具的协助减轻了故障排查定位的时间。
[0003]但实际应用表明，目前故障选线的水平准确率约80%，而进行线路故障定位的准确率就更低，按广东地区的2011年初步调研结果大约为30-40%左右，其原因在于故障指示器技术目前实为针对相间短路故障或大电流接地系统故障，对于广泛采用小电流接地、消弧线圈接地等模式无法凑效，经常发生漏报、误报和无报的现象。
[0004]目前配电网架空线运行中的偷电漏电基本依靠电表收费的异常变化来判断，依靠统计数据来确定损耗过大的分支线，进而对分支线的个别用户进行甑别。这些工作实际上是非常耗时耗力，而且无法用确凿的凭据来确定事实，因此，这部分工作急需要在技术上有突破。
[0005]目前配电网线路重要设备的日常管理无法做到远程的查看和监测，配电网线路的异常负荷变化也缺乏有效的技术手段进行跟踪分析来解决问题。长期以来，与主网技术、变电站技术相比，配电网自动化水平与智能化水平不高，许多实际操作工作、分析工作都以人工经验为主，先进自动化设备、智能化监测设备应用不多。
【发明内容】
[0006]本实用新型提出的是一种配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，通过融合GIS系统、计量自动化系统等，对终端所采集的数据进行GIS地图的标识、归类、统计、分析、预警、告警、建议等高级功能处理，满足配电网线路运行人员实现故障定位、故障类型分析、线路运行异常追踪、盗电隐患追查等工作。实现远程图像抓拍来诊断设备损坏、非法爬杆、倒杆等情景，从而实现远程的巡检管理工作。
[0007]本实用新型的技术解决方案:其特征是包括接地信号源、线路在线监测终端即监测球、线路在线通信终端，其中接地信号源安装在变电站或离变电站最近的配电电线杆上，每个变电站同一段母线有一台接地信号源；线路在线监测终端FD挂接在1kV的配电线路上，线路在线通信终端DT安装在线路监测终端旁边的电线杆上。
[0008]本实用新型的优点:
[0009]I)采用小电流取电技术，实现无需更换电池、免维护；
[0010]2) 4kHz的高频录波数据能够胜任所有的暂态分析需求；
[0011]3)为配网线路的智能诊断奠定基础。实现全网所有终端的同步对时；
[0012]4)能够带电安装和拆卸工作；
[0013]5)准确地实现对故障类型、异常情况的分析和诊断，包括对相间短路、接地故障、浪涌、励磁涌流、冲击负荷等工况的识别诊断；
[0014]6)结合GIS地图，能够对配电网线路的各种实时工况一览无遗，自动归类、故障识另IJ、预警和告警、后台分析以及环境监测等功能；
[0015]7)接地信号源检测接地故障与检测终端配合分析，使得本系统的单相接地故障准确率90%。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1是配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统的整体架构示意图。
[0017]附图2-1是接地信号源的结构示意图。
[0018]附图2-2是接地信号源在变电站具有消弧线圈的示意图。
[0019]附图3是线路在线监测终端(监测球)的平面结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]对附图1，配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，其结构包括接地信号源、线路在线监测终端(监测球)、线路在线通信终端，其中接地信号源安装在变电站或离变电站最近的配电电线杆上，每个变电站同一段母线的所有出线只需一台接地信号源。线路在线监测终端FD挂接在1kV的配电线路上，线路在线通信终端DT安装在线路监测终端旁边的电线杆上，可同时收集9只监测终端(监测球)上的数据。
[0021]实施时，接地检测终端FD挂接在1kV的配网线路的主干线或分支线路上实时检测线路运行工况，通信终端DT安装在检测终端附近的电线杆上，通信终端DT与监测终端FD之间通过43311氏的无线进行通信，监测终端监测线路上的短路、接地故障、线路运行工况、并对故障电流、负荷电流、电场数据进行录波记录，并把这些数据通过近距离无线通信发送到最近的通信终端DT上，通信终端DT接收到监测终端的数据后，再通过移动通信网络把数据转发到主站系统的通信前置机上，通信前置机把数据整理预处理后通过RS232串口送到主站的服务器上，主站服务器把数据存放在数据库中，服务器对接收到的数据进行分析，一方面把线路上的故障和线路运行工况在主站界面上显示出来，另一方面把线路故障和线路运行工况发送到巡线人员的手机上。
[0022]对照附图2-1，所述的接地信号源，其结构是接地信号源的进线与1kV的配网线路相接，当配网线路上发生单相接地故障时，接地信号源的接地检测CT监测到接地故障的特征，随后接地信号源动作，接地信号源通过本身的瞬间接地点与线路上的故障接地点形成一个回路。为此接地信号源能向配网线路上送出特征信号供线路监测终端检测。同时接地信号源送出的特征信号波形被接地信号源上的特征波形采集器所采集并记录，接地信号源在变电站内也可以通过接地变压器“制造”的中性点来接入本系统。
[0023]实施时，
[0024]当接地信号源在线路发生接地故障时，接地信号源的接地检测CT监测到接地故障的特征，随后接地信号源动作，接地信号源通过本身的瞬间接地点与线路上的故障接地点形成一个回路。接地信号源的动作使得故障线路上产生一个具有明显特征的电流信号作为线路在线监测终端的接地故障判据，特征电流流经故障线路、接地故障点和大地返回接地信号源；挂在线路上的线路在线监测终端检测到该特征电流信号后作为线路发生接地故障的主要依据，线路监测终端一方面利用自己的接地传感器和算法监测线路上是否有接地故障，另一方面接收接收接地信号源传送过来的特征信号；监测终端如果监测到两种信号兼而有之则确认线路确实发生了接地故障，这时监测终端把检测到的接地故障信号通过无线通信方式发送到附近的通信终端上，通信通信终端再通过移动网络的GPRS把接地故障信号发送到主站的通信前置机上；主站对同一条线路上的所有通信终端发过来的信号进行分析过滤与接地信号源的特性信号波形进行分析比较得出结论，这样可大大降低接地误报的可能。
[0025]对照图2-2，接地信号源在变电站内可以与消弧线圈并接并与接地变压器串接；由于接地变压器的存在，使得接地信号源可以通过接地变压器“制造”的中性点来接入系统，当有接地故障发生时，Z型接线方式的接地变压器的零序阻抗很小，零序电压驱动接地信号源内部的高压电阻使系统产生附加特征波形，该特征波形流经故障线路和故障点，线路上的实时在线监测装置(监测求)检测到该信号后，与自身的3个监测装置采用的三相同步技术在通信终端合成计算出零序电压和零序电流的结果进行比较核对即可准确的检测是否确有单相接地故障，极大地提高了检测接地故障的准确率，另外装置本身具有特征信号波形采集器，可通过无线通信把这个特征信号波形传送到主站，为主站分析接地故障提供了又一个可靠依据。
[0026]对照图3，线路在线监测终端(监测球)，其结构包括电流采集器、电场采集器、温度采集器、图像采集器、信号处理器、电源模块、无线模块、故障显示翻牌器，其中电流采集器、电场采集器、温度采集器、图像采集器的信号输出端连接信号处理器的信号输入端，信号处理器的第一信号输出端通过远程参数维护及在线软件升级模块连接无线模块；信号处理器的第二信号输出端连接故障显示翻牌器的信号输入端。
[0027]所述的电流采集器、电场采集器、温度采集器、图像采集器、信号处理器、电源模块、无线模块均属现有技术。
[0028]线路在线监测终端(监测球)用于对电流数据、电场电压数据、温度数据、图像抓拍数据、环境数据等进行采集，A, B，C三相上的3个监测终端采用同步技术，把实时监测工况数据发送到临近的通信终端上，同时监测终端检测接地信号源发送过来的特征信号，如检测到特征信号和通过本身的接地故障波形录波和三相同步技术的算法综合比较确定线路上是否确实有接地故障，如判断有则监测终端就地指示，并通过通信终端发送给主站系统。平时监测终端在线路没有故障正常运行时通过各部分的采集模块现场采集线路运行的电流、电压、温度、环境等数据并把这些数据通过通信终端发送到主站的通信前置机上供主站软件分析判断使用。
[0029]通过终端所记录的实时高频录波数据，能够将瞬间发生的异常变化完整记录下来进行分析，基本可以实现绝大多数的故障类型的诊断。
[0030]对于一些并未发生故障，但已经表露出部分时间的异常现象进行分析诊断，能够实现对潜在故障或潜在问题的提前发现，如树障触线、风筝挂线、绝缘瓷瓶裂缝等情况，虽然未立即发生故障，但往往已经存在了隐患。
[0031]如线路上特别是在1kV高压线上发生的窃电行为，利用以前的计量表计数据分析已经失效，必须通过本系统安装于1kV线路上的监测球来进行监测，一旦在半夜进行盗电，必导致电流出现增大，录波数据能够将时间、分支线都记录下来，通过几次数据对比，便可以将损失进行定位排查。
[0032]对于线路上出现三相不平衡、冲击性负荷、影响配电质量的用电负荷支线等，都能够依靠实时录波数据进行分析，诊断出何种问题，再进行排查纠错，能够实现对于严重影响电能质量的用户进行管理，或对三相不平衡的设计布置进行调整。
[0033]在复杂的气候环境下，线路上发生的倒杆、设备损坏、断线等情况，可以依靠监测球的摄像装置进行抓拍图片来辅助管理，也能实现对一些非法爬杆、接触高压设备的行为进行远程管理，能够辅助完成部分巡检工作，特别对于一些高山涉水区域。
【权利要求】
1.配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，其特征是包括接地信号源、线路在线监测终端即监测球、线路在线通信终端，其中接地信号源安装在变电站或离变电站最近的配电电线杆上，每个变电站同一段母线有一台接地信号源；线路在线监测终端FD挂接在1kV的配电线路上，线路在线通信终端DT安装在线路监测终端旁边的电线杆上。
2.根据权利要求1所述的配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，其特征是所述的接地信号源，其结构是接地信号源的进线与1kV的配网线路相接，接地信号源的特征信号波形输出端与特征波形采集器的特征信号波形采集端相接。
3.根据权利要求2所述的配电网架空线运行状态录波与故障诊断系统，其特征是所述的接地信号源可通过接地变压器的中性点接入系统，所述接地变压器与并接的可变负荷和消弧线圈串接。
【文档编号】G01R31/08GK204177907SQ201420493296
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】施洪生 申请人:江苏银网电气股份有限公司