一种配用电网故障分析系统及方法与流程

本发明涉及电力故障分析技术领域，特别涉及一种配用电网故障分析系统及方法。

背景技术：

配电网上用电器十分复杂：大功率用电器的开启会导致线路过载；变频设备的使用会带来高次电流波，这些电流波会影响电能表的计量性、其他用电器的正常运行、配电网的安全稳定等等；冰箱等用电器的间歇性工作，也会对配电网造成规律性的冲击，甚至共振。一方面，配电网因为受到人活动的影响，也会变得具有一定的规律，例如冬天会受到取暖器的影响负荷加大；用餐时间负荷加大；夜晚负荷较低等等。另一方面，配电网侧用户过多，经常发生短路、漏电等常见故障。由此可见配电网的故障处理是一项很复杂的工作。

目前，对于常见的配电网故障处理，例如空开跳闸，用户可以自行解决，但是对于一些非常规的、不容易发现的、随机出现的故障，就必须由具备专业技能的检修人员才能处理，往往需要检修人员抵达现场后故障的对故障进行查找分析。

电力系统的配电网由于存在着线路节点关系复杂、故障类型复杂、故障点不容易寻找等特点；故障清理工作开展起来较为困难，特别是一些包含着老式生活区的配电网。老式生活区由于存在建设年代久远，施工不规范的问题，配电线路经常没有一定的规律，随意排布，甚至几个不同的用户之间也没有一个明显的电气隔离，在加上当今时代大功率用电器、变频用电器等家电的普及，加大了对电力故障分析的难度。因此现有的电力故障分析手段很难对老式生活区的故障问题进行分析。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种配用电网故障分析系统及方法，以解决现有技术难以对老式小区的电力系统进行故障分析的问题。

根据本发明的实施例提供了一种配用电网故障分析系统，所述系统包括，电参数采集装置和数据分析处理装置；

所述电参数采集装置实时获取配用电网的供电线路的电流值；

数据分析处理装置接收所述供电线路的电流值，根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波；根据所述电流波确定配用电网的故障类型。

进一步，所述电参数采集装置包括：第一电流单元，第二电流单元和第三电流单元；

所述供电线路包括：零线，火线和地线；

所述第一电流单元用于采集所述火线电流值，将所述火线电流值上传至数据分析处理装置；

所述第二电流单元用于采集所述零线电流值；将所述零线电流值上传至数据分析处理装置；

所述第三电流单元用于采集所述地线电流值；将所述地线电流值上传至数据分析处理装置。

进一步，数据分析处理装置包括：标准时钟，合并计算单元，内部存储器，比较器和故障库；

所述标准时钟用于记录供电线路的电流值对应的工频频率并将所述时间点上传至所述合并计算单元；

所述合并计算单元用于接收所述供电线路的电流值，根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波，将所述电流波上传至所述内部存储器；

所述内部存储器用于接收所述电流波，并将所述电流波存储，并将所述电流波上传至比较器中；

所述故障库用于将预置故障波集上传至所述比较器中；

所述比较器用于遍历所述预置故障波集，搜索与所述电流波相匹配的预置故障波，根据所述预置故障波确定配用电网的故障类型。

进一步，所述系统还包括模拟故障输出的功率源控制输出装置；

所述模拟故障输出的功率源控制输出装置输出所述电流波，所述电流波为所述故障库中不存在的电流波。

进一步，模拟故障输出的功率源控制输出装置包括：

源输出控制器和输出功率源；

所述源输出控制器用于接收所述内部存储器中的电流波，判断所述电流波是否为预置故障波集的预置故障波，若所述电流波不是所述预置故障波集的预置故障波，则将所述故障波输出至输出功率源；

所述输出功率源用于接收所述电流波，根据所述电流波再现所述电流波对应的故障。

本发明第二方面示出一种配用电网故障分析方法，包括：

实时获取配用电网的供电线路的电流值；

根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波；

根据所述电流波确定配用电网的故障类型。

进一步，实时获取配用电网的供电线路的电流值；

根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波的步骤包括：

实时获取配用电网的供电线路零线的电流值；

实时获取配用电网的供电线路火线的电流值；

判断所述零线的电流值是否等于所述火线的电流值；

若所述零线的电流值等于火线的电流值，则实时记录零线的电流值和所述火线的电流值；

根据所述零线的电流值与零线的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波；

根据所述火线的电流值与火线的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波。

进一步，实时获取配用电网的供电线路的电流值；

根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波的步骤包括：

实时获取配用电网的供电线路地线的电流值；

判断所述地线的电流值是否大于等于零；

若所述地线的电流值大于零，则实时记录地线的电流值；

根据所述地线的电流值与地线的电流值对应的时间点绘制供电线路的电流波。

进一步，根据所述电流波确定配用电网的故障类型包括：

遍历预置故障波集，搜索与所述电流波相匹配的预置故障波；

根据所述预置故障波确定所述配用电网的故障类型。

由以上技术方案可知，本发明实施例示出一种配用电网故障分析系统及方法，所述系统包括，电参数采集装置和数据分析处理装置；所述电参数采集装置实时获取配用电网的供电线路的电流值；数据分析处理装置接收所述供电线路的电流值，根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波；根据所述电流波确定配用电网的故障类型。本发明提供的系统记录和还原配电网上发生用电故障瞬间的电流波，通过采集的电流波与预置故障波的对比，帮助电力配电网侧的检修工作人员找到故障的起因和查看故障的过程，可以方便、直观的给检修人员提供分析依据；从而可以实现故障的预防和故障的经验积累，方便老式小区的电力系统进行故障分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出一种配用电网故障分析系统的结构框图；

图2为根据一优选实施例示出一种配用电网故障分析方法的流程图。

图例说明：

201-电参数采集装置；101-第一电流单元；102-第二电流单元；103-第三电流单元；104-电压采集单元；105-供电线路；202-数据分析处理装置；106-标准时钟；107-合并计算单元；108-内部存储器；109-比较器；110-故障库；203-模拟故障输出的功率源控制输出装置；111-源输出控制器；112-输出功率源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明第一方面示出一种配用电网故障分析系统，如图1所示，所述系统包括，电参数采集装置201和数据分析处理装置202；所述电参数采集装置201实时获取配用电网的供电线路105的电流值；数据分析处理装置202接收所述供电线路105的电流值，根据所述供电线路105的电流值与供电线路105的电流值对应的工频频率绘制供电线路105的电流波；根据所述电流波确定配用电网的故障类型。

具体的，本发明提供的系统记录配电网上发生用电故障瞬间的电流波，根据所述电流波确定故障类型；具体的预先存储预置故障波集，根据采集的电流波搜索与所述电流波相匹配的预置故障波，确定所述预置故障波对应的故障类型，进而确定配用电网的故障类型。所述系统可以帮助电力配电网侧的检修工作人员找到故障的起因和查看故障的过程，可以方便、直观的给检修人员提供分析依据；此外，所述系统的输出功能，可以将故障瞬间的电流波模拟输出，可以帮助检修人员重现故障的发生过程，可以将随机发生的故障变成可人为重现的故障，从而可以实现故障的预防和故障的经验积累，故障分析过程均在所述系统内完成，因此适用于老式小区的电力系统进行故障分析。

进一步，所述电参数采集装置201包括：第一电流单元101，第二电流单元102和第三电流单元103；

所述供电线路105包括：零线，火线和地线；

所述第一电流单元101用于采集所述火线电流值，将所述火线电流值上传至数据分析处理装置202；

所述第二电流单元102用于采集所述零线电流值；将所述零线电流值上传至数据分析处理装置202；

所述第三电流单元103用于采集所述地线电流值；将所述地线电流值上传至数据分析处理装置202。

具体的，因为供电线路105一般是零线、火线、接地线三根线，其中零线和火线是提供电力能源的回路，保证电力供应的；接地线是用来将设备外壳上的泄露电流或者静电接地释放，用来保障用电安全的，因为正常情况下零线上的电流等于火线上的电流，地线无电流，当发生故障时(例如家用电器漏电、用户偷电等情况)，会导致零线火线电流不相等，地线有电流因此本发明实施例采用第一电流单元101用于采集所述火线电流值，第二电流单元102用于采集所述零线电流值；3个电流单元监视回路来监视电流的变化情况，以进行故障分析。绘制供电线路105的电流波，根据所述电流波确定配用电网的故障类型。

同时所述电参数采集装置201还包括电压采用单元，用于实时的采集电压。

进一步，所述数据分析处理装置202包括：标准时钟106，合并计算单元107，内部存储器108，比较器109和故障库110；

所述标准时钟106用于记录供电线路105的电流值对应的时间点并将所述时间点上传至所述合并计算单元107；

所述合并计算单元107用于接收所述供电线路105的电流值，根据所述供电线路105的电流值与供电线路105的电流值对应的工频频率绘制供电线路105的电流波，将所述电流波上传至所述内部存储器108；

所述内部存储器108用于接收所述电流波，并将所述电流波存储，并将所述电流波上传至比较器109中；

所述故障库110用于将预置故障波集上传至所述比较器109中；

所述比较器109用于遍历所述预置故障波集，搜索与所述电流波相匹配的预置故障波，根据所述预置故障波确定配用电网的故障类型。

具体的，数据分析处理装置202是本设备最核心最重要的地方，其中标准时钟106，可以给所有的数据提供一个时标，不但可以帮助记录故障发生的时间，还可以帮助寻找和时间周期有关系的故障规律；例如：发现时间规律的方法是连续长时间监视，如果某一类型的故障在某个时间段(如：家庭烹饪时间，夏季开空调时间，冬季开电炉时间)很容易出现，那么这种类型的故障就是与时间周期有关系。合并计算单元107可以将电参数采集单元采集上来的参数进行计算，得到功率、角度等数据；内部存储器108，可以将每一次采样得到的实时电参数数据存储起来，供随时查看和调用；比较器109除了可以将合并单元计算得到的实时电参数存储器存储里的上一时刻的电参数数据进行比较外，还能和故障库110里面的已知的预置故障波的特征参数进行比较，一旦得出数据异常或者满足故障库110里的典型故障，就会通知存储器标记出该时刻附近的电参数。

进一步，所述系统还包括模拟故障输出的功率源控制输出装置203；

所述模拟故障输出的功率源控制输出所述电流波，所述电流波为所述故障库110中不存在的电流波。

进一步，模拟故障输出的功率源控制输出装置203包括：源输出控制器111和输出功率源112；

所述源输出控制器111用于接收所述内部存储器108中的电流波，判断所述电流波是否为预置故障波集中的预置故障波，若所述电流波不是所述预置故障波集中的预置故障波，则将所述故障波输出至输出功率源112；

所述输出功率源112用于接收所述电流波，根据所述电流波再现所述电流波对应的故障。

具体的，功率源控制输出装置，一方面是将采集的电流波对应的故障重现，所述电流波为所述故障库110中不存在的电流波。例如：发生短路故障，电流会在瞬间增大数十倍，功率源控制输出装置可以模拟短路的发生，在输出功率源112处突然改变输出电流的大小，突然增大到数十倍。功率源控制输出装置另一方面是把记录到的，故障库110里没有的情况，完全再现。例如：录波仪记录到一种电流的反复跳边，但是故障库110里没有先例，源输出控制器111就记录下这种异常反复跳变的时间、跳变的频率、跳变的幅度对应的故障波，然后根据这些故障波再现这种异常，供工作人员分析故障。

本发明第二方面示出一种配用电网故障分析方法，如图2所示，所述方法包括：

S301实时获取配用电网的供电线路的电流值；

S302根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波；

S303根据所述电流波确定配用电网的故障类型。

具体的，实时获取配用电网的供电线路的电流值，根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波，记录配电网上发生用电故障瞬间的电流波，根据所述电流波确定故障类型；具体的预先存储预置故障波集，根据采集的电流波搜索与所述电流波相匹配的预置故障波，确定所述预置故障波对应的故障类型，进而确定配用电网的故障类型。所述方法可以帮助电力配电网侧的检修工作人员找到故障的起因和查看故障的过程，可以方便、直观的给检修人员提供分析依据；此外，所述系统的输出功能，可以将故障瞬间的电流波模拟输出，可以帮助检修人员重现故障的发生过程，可以将随机发生的故障变成可人为重现的故障，从而可以实现故障的预防和故障的经验积累，方便老式小区的电力系统进行故障分析。

进一步，根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波的步骤包括：

实时获取配用电网的供电线路零线的电流值；

实时获取配用电网的供电线路火线的电流值；

判断所述零线的电流值是否等于所述火线的电流值；

若所述零线的电流值等于火线的电流值，则实时记录零线的电流值和所述火线的电流值；

根据所述零线的电流值与零线的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波；

根据所述火线的电流值与火线的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波。

因为正常情况下零线上的电流等于火线上的电流，地线无电流，当发生故障时(例如家用电器漏电、用户偷电等情况)，此时绘制供电线路的电流波和绘制供电线路的电流波，此时的电线路的电流波即为事故时的电线路的电流波，才用本实施例记录电线路的电流波，可以降低绘制电线路的电流波的频率，因此降低系统的计算量，进而提升确定故障的速率。

进一步，所述实时获取配用电网的供电线路的电流值；

根据所述供电线路的电流值与供电线路的电流值对应的工频频率绘制供电线路的电流波，步骤包括：

实时获取配用电网的供电线路地线的电流值；

判断所述地线的电流值是否大于等于零；

若所述地线的电流值大于零，则实时记录地线的电流值；

根据所述地线的电流值与地线的电流值对应的工频频率点绘制供电线路的电流波。

具体的，因为正常情况下、地线无电流，当发生故障时(例如家用电器漏电、用户偷电等情况)，会导致地线电流不等于零；此时绘制供电线路的电流波和绘制供电线路的电流波，此时的电线路的电流波即为事故时的电线路的电流波，才用本实施例记录电线路的电流波，可以降低绘制电线路的电流波的频率，因此降低系统的计算量，进而提升确定故障的速率。

进一步，根据所述电流波确定配用电网的故障类型包括：

遍历预置故障波集，搜索与所述电流波相匹配的预置故障波；

根据所述预置故障波确定所述配用电网的故障类型。

本发明提供的系统记录配电网上发生用电故障瞬间的电流波，根据所述电流波确定故障类型；具体的预先存储预置故障波集，根据采集的电流波搜索与所述电流波相匹配的预置故障波，确定所述预置故障波对应的故障类型，进而确定配用电网的故障类型。本发明提供的系统记录和还原配电网上发生用电故障瞬间的电流波，所述系统可以帮助电力配电网侧的检修工作人员找到故障的起因和查看故障的过程，可以方便、直观的给检修人员提供分析依据；此外，所述系统的输出功能，可以将故障瞬间的电流波模拟输出，可以帮助检修人员重现故障的发生过程，可以将随机发生的故障变成可人为重现的故障，从而可以实现故障的预防和故障的经验积累，方便老式小区的电力系统进行故障分析。

由以上技术方案可知，本发明实施例示出一种配用电网故障分析系统及方法，所述系统包括，电参数采集装置201和数据分析处理装置202；所述电参数采集装置201实时获取配用电网的供电线路105的电流值；数据分析处理装置202接收所述供电线路105的电流值，根据所述供电线路105的电流值与供电线路105的电流值对应的工频频率绘制供电线路105的电流波；根据所述电流波确定配用电网的故障类型。本发明提供的系统记录和还原配电网上发生用电故障瞬间的电流波，通过采集的电流波与预置故障波的对比，帮助电力配电网侧的检修工作人员找到故障的起因和查看故障的过程，可以方便、直观的给检修人员提供分析依据；此外，所述系统的输出功能，可以将故障瞬间的电流波模拟输出，可以帮助检修人员重现故障的发生过程，可以将随机发生的故障变成可人为重现的故障，从而可以实现故障的预防和故障的经验积累，方便老式小区的电力系统进行故障分析。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。