本申请涉及配电网设备技术领域，尤其涉及一种配电线路故障定位系统和方法。
背景技术：
配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器以及一些附属设施组成、在电力网中起着分配电能作用的重要网络。配电网一旦发生故障，会对配电系统造成很大损失，因此，当配电线路发生故障时，及时对配电线路故障进行定位从而使故障得到及时解决，是个重要问题。
目前，在配电网中对配电线路故障进行定位通常采用配电线路故障定位装置，具体地，这种装置采用阻抗法进行故障检测，当配电网出现故障时，由采集单元进行录波并将信号通过光缆或通讯线传输至主机系统，主机系统测量电压与电流，从而得到故障点到测量端的阻抗，再利用线路参数建立故障模型，通过计算获取到故障距离，实现对配电线路故障进行定位。
然而，目前的配电线路故障定位装置中，由于采用阻抗法进行故障检测，阻抗法无法消除接地故障点存在的过渡电阻等参数的影响，导致采用该方法进行故障定位的定位精度低，准确性不够，且阻抗法结构复杂，不便于应用且不适合长距离输电配电网中故障定位。另外，目前的配电线路故障定位装置中通过阻抗法确定故障位置后，将故障处电流信号或电压信号通过光缆或者通讯线等有线电缆进行传输，这种采用铺电线的方式进行信号传输，使得信号容易受到外界因素影响，传输效率低下。
技术实现要素：
为克服相关技术中存在的故障定位准确性低、信号传输效率低的问题，本申请提供一种配电线路故障定位系统和方法。
一种配电线路故障定位系统，包括采集装置、启动元件、数据处理装置和输出装置，所述采集装置包括穿心式行波传感器和无线传感器，所述穿心式行波传感器套接在配电线上用于采集配电线上的信号，所述无线传感器设置于所述采集装置的内部，所述穿心式行波传感器通过同轴电缆与所述无线传感器连接，所述采集装置通过所述无线传感器将信号分别传递至启动元件和数据处理装置，所述数据处理装置对信号进行处理后传递给所述输出装置，当信号经启动元件判定为故障信号时，所述启动元件将信号经数据处理装置传递至输出装置。
可选地，所述数据处理装置包括高速数据处理元件和中央处理器，所述采集装置通过所述无线传感器将信号分别传递至所述启动元件和高速数据处理元件，所述高速数据处理单元对数据进行初步处理后发送至所述中央处理器，所述中央处理器与所述输出装置连接，所述无线传感器还通过所述启动元件与所述中央处理器连接。
可选地，所述高速数据处理元件包括：a/d转换器、fpga逻辑电路控制单元、存储器、单片机以及光耦隔离器，所述a/d转换器对信号进行a/d转换并将a/d转换后的信号传递至存储器和单片机，所述存储器对a/d转换后的信号进行存储并与fpga逻辑电路控制单元进行交互，所述单片机对a/d转换后的信号进行初步处理并与fpga逻辑电路控制单元进行交互，所述fpga逻辑电路控制单元将信号反馈至a/d转换器，所述单片机还通过所述光耦隔离器与所述中央处理器连接。
可选地，所述中央处理器为dsp系列tms320c5545芯片。
可选地，所述中央处理器还与一大容量存储器连接。
可选地，所述无线传感器与同轴电缆之间设置有电压抑制及分压器，所述同轴电缆还与一避雷器连接。
可选地，所述无线传感器采用gprs信号进行传输，且所述无线传感器支持modbus协议。
一种配电线路故障定位方法，其特征是，所述方法包括：
根据配电线路中电流突变情况判断配电线路是否发生故障；
当配电线路发生故障时，通过行波法获取配电线路中的故障录波信号；
将所述故障录波信号通过无线传输的方式传输至数据处理装置；
数据处理装置对所述故障录波信号进行分析处理，获取故障分析信号并对故障分析信号进行存储；
根据客户端的请求，将所述故障分析信号发送至客户端。
可选地，所述数据处理装置包括高速数据处理元件和中央处理器。
可选地，所述数据处理装置对所述故障录波信号进行分析处理后，获取故障分析信号并进行存储，包括：
所述高速数据处理元件对所述故障录波信号进行初步处理和存储，并将处理后的数据发送至中央处理器；
所述中央处理器对高速数据处理单元初步处理后的数据进行分析，获取故障分析信号并对故障分析信号进行存储。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供一种配电线路故障定位系统，包括采集装置、启动元件、数据处理装置和输出装置，采集装置包括穿心式行波传感器和无线传感器，穿心式行波传感器套接在配电线上用于采集配电线上的信号，无线传感器设置于采集装置的内部，穿心式行波传感器通过同轴电缆与无线传感器连接，采集装置通过无线传感器将信号分别传递至启动元件和数据处理装置，数据处理装置对信号进行处理后传递给输出装置，当信号经启动元件判定为故障信号时，启动元件将信号经数据处理装置传递至输出装置，通过输出装置将故障信息反馈至操作人员。本申请实施例中当配电线路中没有故障时，启动元件不被触发，当配电线路中发生故障时启动元件被触发。通过设置启动元件来判断配电线路中是否发生故障，并通过数据处理装置及时对配电线路中的故障进行处理。本申请实施例的采集装置中设置有穿心式行波传感器和无线传感器，通过穿心式行波传感器对故障信号进行采集并通过无线传感器将信号传递至数据处理装置，行波法进行故障定位准确性高，且装置简单，易于推广，且该装置还适用于长距离输电配电网中故障定位。无线传感器的采用能够避免有线信号传输，有利于保持信号的精度和提高信号传输的效率。
本申请还提供一种配电线路故障定位方法，包括：根据配电线路中电流突变情况判断配电线路是否发生故障；通过行波法获取配电线路中的故障录波信号；将故障录波信号通过无线传输的方式传输至数据处理装置；数据处理装置对故障录波信号进行分析处理后，获取故障分析信号并进行存储；根据客户端的请求，将故障分析信号发送至客户端。本申请实施例采用行波法进行故障定位，该方法定位准确性高，易于推广。而且对信号采用无线传输的方式，能够避免有线信号传输，有利于保持信号的精度和提供信号传输的效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种配电线路故障定位系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种配电线路故障定位系统的结构示意图；
图3为本申请实施例中高速数据处理元件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种配电线路故障定位方法的流程示意图。
符号表示：1-穿心式行波传感器、2-无线传感器、3-启动元件、4-数据处理装置、41-高速数据处理元件、411-a/d转换器、412-fpga逻辑电路控制单元、413-存储器、414-单片机、415-光耦隔离器、42-中央处理器、5-输出装置。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本申请进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本申请省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本申请。
为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。
实施例一
参见图1，图1是本申请实施例提供的一种配电线路故障定位系统的结构示意图。由图1可知，本申请实施例中的配电线路故障定位系统主要包括包括采集装置、启动元件3、数据处理装置4和输出装置5共四个部分，采集装置又包括穿心式行波传感器1和无线传感器2。其中，穿心式行波传感器1套接在配电线上，用于采集配电线上的信号，通常配电线上三相交流线，因此三相交流线的每一相上都套接有一个穿心式行波传感器，而无线传感器设置于采集装置的内部。
穿心式行波传感器1与无线传感器2之间通过同轴电缆，采用同轴电缆能够使信号的强度和功率所受的损耗大大减小，从而提高采样信号的准确性。
无线传感器2采用gprs信号进行传输，且本申请实施例中的无线传感器2支持modbus协议。无线传感器2支持modbus协议能够确保本申请实施例中的配电线路故障定位系统能够支持多种接口的设备，包括rs-232、rs-422、rs-485和以太网设备，从而有利于系统的推广使用。无线传感器2的设置能够避免有线传输中铺设线路的操作，使得系统结构更加简化，方便操作人员进行安装，而且通过将信号进行无线传输，能够减少外界因素对信号的干扰和衰减，有利于提高配电线路故障定位的准确性。
继续参见图1，采集装置通过无线传感器2将信号分别传递至启动元件3和数据处理装置4，数据处理装置4对信号进行处理后传递给输出装置5，当信号经启动元件3判定为故障信号时，启动元件3将信号经数据处理装置4传递至输出装置5。启动元件3的设置，用于及时发现故障信息，当配电线路中没有故障时，启动元件不被触发，当配电线路中发生故障时启动元件被触发。启动元件的设置，使得操作人员可以及时发现故障信息，并通过输出装置对故障及时作出处理。启动元件可以采用软件的方式来实现。
本申请实施例中数据处理装置4用于对信号进行处理，当没有发生故障时，信号进行正常处理，当发生故障时，数据处理装置4根据启动元件的触发，进行故障定位处理。
通过输出装置5对故障信息进行反馈，本申请实施例中输出装置为人机界面，包括显示器和操作键盘等。人机界面还可以用于客户端根据需求进行数据需求的输入。
进一步地，本申请实施例中无线传感器2与同轴电缆之间还设置有电压抑制及分压器，其中，同轴电缆还与一避雷器连接。电压抑制与分压器的设置，既能够测量工频交流高压，又能够对过电压进行抑制，从而保护配电线路故障定位系统。避雷器的设置，也能够进一步起到保护配电线路故障定位系统的作用。另外，本申请实施例中，同轴电缆将避雷器与过电压抑制与分压器隔离开来，能够有效地减少雷电对过电压抑制与分压器的影响。
实施例二
在图1所述实施例的基础上参见图2，图2为为本申请实施例提供的另一种配电线路故障定位系统的结构示意图。由图2可知，本实施例的配电线路故障定位系统中，数据处理装置4由高速数据处理元件41和中央处理器42组成。具体地，采集装置通过无线传感器2将信号分别传递至启动元件3和高速数据处理元件4，高速数据处理单元41对数据进行初步处理后发送至中央处理器42，中央处理器42与输出装置5连接，无线传感器2还通过启动元件3与中央处理器42连接。
本实施例中数据处理装置4由高速数据处理元件41和中央处理器42组成，高速数据处理元件首先对采集装置通过无线传感器2传递来的信号进行初步处理，将处理后的数据再发送至中央处理器42，由中央处理器对数据进行进一步分析判断，从而对穿心式行波传感器2采集到的数据进行全面分析以更加精确地对故障进行定位。中央处理器2与输出装置5连接，能够将故障分析信息传递至客户端。本实施例中无线传感器2通过启动元件3与中央处理器42连接，能够及时获取配电线路故障信息，并对故障信息进行处理。
高速数据处理元件41的具体结构可以参见图3，由图3可知，本申请实施例中高速数据处理元件41主要包括：a/d转换器411、fpga逻辑电路控制单元412、存储器413、单片机414以及光耦隔离器415五个部分。其中，a/d转换器411用于对信号进行a/d转换并将a/d转换后的信号传递至存储器413和单片机414，存储器用于413对a/d转换后的信号进行存储并与fpga逻辑电路控制单元413进行交互，单片机414用于对a/d转换后的信号进行初步处理并与fpga逻辑电路控制单元412进行交互，fpga逻辑电路控制单元412将信号反馈至a/d转换器411，单片机414还通过光耦隔离器415与中央处理器42连接。
本实施例中a/d转换器可以采用120hza/d转换器，将穿心式行波传感器所采集的信号转换为包含地址的数字信号形式。fpga逻辑电路控制单元412的设置，能够将存储器所存储的信息以及单片机对a/d转换后的信号进行处理后的信息反馈至a/d转换器。
本实施例中通过光耦隔离器415将高速数据处理元件41与中央处理器42连接起来，由于光耦隔离器具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，因此能够有效提高信噪比，从而提高配电线路故障定位的准确性。
继续参见图2，本申请实施例中中央处理器可以采用dsp系统的tms320c5545芯片。进一步地，本实施例中中央处理器42还与一大容量存储器连接。这种结构设计，能够使中央处理器42处理后的数据得到有效存储，而且便于操作者长期收集配电线路故障。
该实施例未详细描述的部分可参照图1所示的实施例一，两者之间可以互相参照，在此不再详细阐述。
参见图4，图4为本申请实施例提供的一种配电线路故障定位方法的流程示意图。由图4可知，本申请实施例中配电线路故障定位方法，主要包括如下步骤：
s1：根据配电线路中电流突变情况判断配电线路是否发生故障。
可以通过一启动元件判定配电线路中是否发生故障，通常当配电线路中发生故障时，电流会发生突变。电流正常的情况下，启动元件不被触发，当电路发生异常或故障时启动元件被触发。
s2：当配电线路发生故障时，通过行波法获取配电线路中的故障录波信号。
当配电线路中发生故障时，采用行波法获取配电线路中的故障录波信号，可以采用一行波传感器，例如穿心式行波传感器采集配电线路中的故障录波信号。本实施例中的行波法为现有技术中已有的行波测距法。
获取到故障录波信号后，进入步骤s3：将故障录波信号通过无线传输的方式传输至数据处理装置。
获取到故障录波信号后，将故障录波信号传输至数据处理装置，以便于后续对故障录波信号进行处理分析，从而确定故障位置。本实施例中采用无线传输的方式，能够有效避免故障录波信号传输过程中产生的信号干扰现象，有利于提高故障定位精度。
本实施例中数据处理装置可以采用高速数据处理元件和中央处理器。
s4：数据处理装置对故障录波信号进行分析处理，获取故障分析信号并对故障分析信号进行存储。
具体地，步骤s4包括如下过程：
高速数据处理元件对故障录波信号进行初步处理和存储，并将处理后的数据发送至中央处理器；
中央处理器对高速数据处理单元初步处理后的数据进行分析，获取故障分析信号并对故障分析信号进行存储。
s5：根据客户端的请求，将故障分析信号发送至客户端。
本申请实施例中配电线路故障定位方法及原理，在图1-图3所示的实施例中已经详细介绍，在此不再赘述。
以上所述只是本申请的可选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本申请的保护范围。