本发明涉及一种35kv及以下便携式配电线路故障定位装置及方法，特别涉及一种故障信息发送、接收、显示和判别的一体化装置及方法。
背景技术：
在35kv及以下配电网系统中，线路分支多，运行情况复杂，经常发生短路、接地故障，发生故障后，巡线人员要利用现有的故障定位方法尽快查找出故障位置，及时消除并恢复送电。
利用故障指示器获取配电线路故障位置信息就是十分简洁有效的一种故障定位方法。将故障指示器安装在架空配电线路、电缆、环网柜等电力设备上，当线路发生故障时，故障指示器能够发出报警信息，巡线人员根据报警信息，能够缩短故障查找时间，排除故障、恢复正常供电。
目前在电网中应用的故障指示器主要有就地型故障指示器和二遥型故障指示器两大类，前者因其价格便宜，应用数量最多，但是其信息化水平低，线路发生故障后只能本地告警显示，故障信息不能实现远距离传输，查找故障时，需由巡线人员沿着变电站出口开始向线路下游一段一段的排查故障区域，在夜间或恶劣天气条件下难以用肉眼观测到故障指示器的状态，故障查找时间相对较长；后者可以实现遥测和遥信，但是这种类型故障指示器需要安装大量汇集单元，架设接收和控制平台，并通过gsm、3g等无线传输方式传递故障信息，投资成本很高，价格是就地型故障指示器的10倍左右，因此，其在电网中应用数量较少。
基于此，需要研发一种价格适中、功能完善的配电线路故障信息接收、定位装置。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：
提供一种便携式配电线路故障定位装置，以解决当前故障指示器报警信号无法远距离传输导致故障查找效率低、以及报警指示器对平台架设要求高致使投资成本高的问题，达到以简洁、经济的方法实现35kv及以下配电线路故障信息的接收和定位的目的。
本发明的技术方案为：
一种便携式配电线路故障定位装置，其特征在于:包括远传型故障指示器和故障信息接收及定位装置，所述远传型故障指示器，用于检测和发送故障信号、指示故障位置；
所述故障信息接收及定位装置，为便携式移动设备，用于对故障信号进行接收、判别，并进一步以线路图的形式定位、显示所发生故障的线路位置；
所述无线型故障指示器和故障信息接收及定位装置两者通过lorawan协议进行通讯和组网。
优选的，所述远传型故障指示器用于检测线路是否出现故障，并且在检测到线路故障信号时，向所述故障信息接收及定位装置发送一识别码，所述识别码唯一对应于一个所述远传型故障指示器。
优选的，所述故障信息接收及定位装置包括第二无线模块、第二单片机、第二存储器、报警器、触摸屏、供电装置和第二天线，所述第二单片机分别与所述第二无线模块、第二存储器、触摸屏和报警器电性相连，所述第二无线模块、第二存储器、触摸屏、报警器、第二单片机分别与供电装置电性相连；
优选的，所述第二无线模块，具有发射和接收功能，用于对所述远传型故障指示器发送的无线信号进行扫描和接收，并进一步将收到的数据转换为识别码发送给所述第二单片机；
优选的，所述第二存储器，其数据库中预存有每个远传型故障指示器的安装信息，所述安装信息包括安装位置、线路名称、杆号、相序；还预存有配电线路的线路图；
优选的，所述第二单片机，用于控制第二无线模块的信号收发，控制第二存储器内数据的存储、更新和调取，以及控制触摸屏的画面显示和报警器报警信息的发出，具体地，用于接收所述第二无线模块发送的识别码，并将接收到的信息与所述第二存储器内预先存储的线路图和安装信息作对比，读取数据库中预存的线路图，将该发出报警的远传型故障指示器所在的线路位置以画面的形式推送出来在所述触摸屏上显示，并且在线路图上以闪烁的红点的形式对远传型故障指示器进行标记，同时驱动报警器进行声音报警，以提醒巡线人员。
优选的，所述故障信息接收及定位装置还包括4g模块，用于在每次连接网络时会对所述第二存储器内预存的线路图进行更新。
优选的，所述故障信息接收及定位装置可接收辨识出多个所述无线型故障指示器发出的故障信号，并通过唯一识别码判别出故障指示器的安装位置。
优选的，所述故障信息接收及定位装置可进行接地故障和短路故障的判别：所述故障信息接收及定位装置根据接收到的故障指示器发出的信号是处于同相还是异相，判别故障性质是短路故障还是接地故障，如果是同相发出的信号，即判断为接地故障，如果是异相发出的信号则判断为短路故障。
优选的，所述故障信息接收及定位装置可随时发出复位指令，对所述远传型故障指示器进行远方复位。
优选的，所述故障信息接收及定位装置包括箱体，所述箱体表面设有开关、充电口和数据接口。
优选的，所述远传型故障指示器包括壳体，所述壳体底部设有线夹，所述壳体的上部开设有翻牌视窗，所述壳体内设有翻牌线圈和翻牌指示结构，所述壳体外表面设有第一天线；
所述壳体内部还设有第一单片机、故障检测模块和第一无线模块，所述故障检测模块通过所述第一单片机与所述翻牌线圈电性相连，所述第一单片机与所述第一无线模块电性相连，所述第一无线模块与所述第一天线电性相连；
所述故障检测模块用于检测线路是否出现故障，并且在检测到线路短路故障或接地故障信号时，会在翻牌引脚上产生一个高电平触发第一单片机上电；
所述第一单片机内设有第一存储器，所述第一存储器内预先存储有识别码，所述识别码唯一对应于一个远传型故障指示器，所述第一单片机用于接收上电信号，并在上电后控制所述翻牌指示结构进行翻转，同时将唯一识别码发送给第一无线模块；
所述第一无线模块具有发射和接收功能，用于接收单片机发送的唯一识别码，并将识别码变为无线信号发出。
一种配电线路故障定位方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤a.初始化
开始时，所述远传型故障指示器的第一单片机处于低功耗模式状态下，同时，可以通过手工复位的方式使所述第一单片机进入低功耗模式；
步骤b.线路故障信号的检测
所述远传型故障指示器的故障检测模块对故障信号进行检测，以判断线路是否发生故障，当采集到短路或接地故障信号后，会在翻牌引脚上产生一个高电平触发第一单片机上电；当没有采集到故障信号时，继续处于低功耗模式下；
步骤c.线路故障位置的指示以及故障信号的发送
所述第一单片机上电后，对翻牌线圈发出翻牌指令，并控制翻牌指示结构动作出翻转指示形式的现场报警信息；同时第一单片机将预先存放在第一存储器内的唯一的识别码发送给第一无线模块，所述第一无线模块通过lorawan协议将识别码变为无线信号发出，并且在延迟t秒后进行无线识别码信号的重复发送，在每次发送完后进行判断发送倒计时n秒是否超时，若没有超时，则继续进行无线信号的发送，若超时，则第一无线模块断电使线圈复位，第一单片机进入低功耗模式；
步骤d.故障信号的扫描接收
当故障信息接收及定位装置开机后，判断其是否接入网络，当判断接入网络时，从服务器获取更改后的线路数据以更新当前数据库，并进行线路图的绘制；而当判断未接入网络时，从rom离线数据库中读取未更新的数据，并进行线路图的绘制；同时，在故障信息接收及定位装置开机后便会一直处于扫描状态，直至扫描到报警故障指示器的无线信号，此时，第二无线模块会对故障指示器发送的无线识别码进行接收，并将接收到的数据转换为识别码传给第二单片机；所述故障信息接收及定位装置可接收辨识出多个无线型故障指示器发出的故障信号，并通过唯一识别码判别出故障指示器的安装位置；
步骤e.故障信号的判别和故障位置的显示
所述故障信息接收及定位装置的数据库中预存了每个远传型故障指示器的安装位置、线路名称、杆号、相序等安装信息，所说第二单片机会将接收到的信息与从数据库中读取的线路图和安装信息进行判断对比；在对比完识别码后，将发出报警的故障指示器的线路位置以画面推送和声音报警的形式在触摸屏上推送出来，即在线路图上以闪烁的红点的形式对远传型故障指示器进行标记，同时驱动报警器进行声音报警，以提醒巡线人员，使线路巡视维护人员可迅速确定故障位置；所述故障信息接收及定位装置在接收到信号并显示完成后会发回一个识别号的反码，所述远传型故障指示器在接收到这个反码后会复位重新进入低功耗模式；
同时，所述故障信息接收及定位装置根据接收到的故障指示器发出的信号是处于同相还是异相，判别故障性质是短路故障还是接地故障，如果是同相发出的信号，即判断为接地故障，如果是异相发出的信号则判断为短路故障。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供了一套配电线路故障定位系统，整套系统包括两大部分：远传型故障指示器和便携式故障信息接收及定位装置。远传型故障指示器用于对故障信号进行检测和发送，具体地，其在检测到线路短路故障或接地故障后动作并通过无线模块将故障识别码发出；便携式故障信息接收及定位装置用于对故障信号进行接收、判别和显示，具体地，通过无线模块接收故障指示器发出的无线识别码，并将接收到的信息与所述第二存储器内的线路图和安装信息作对比，该便携式配电线路故障定位装置可以接收并辨识出多组故障指示器的故障信息，最后以画面推送和声音报警的形式发出报警，使线路运维人员根据其提供的故障位置信息能够快速进行故障定位，查出故障点。本发明可以应用于35kv及以下线路故障查找中，可实现以无线方式进行故障信号的远距离传输，并以画面的形式实现故障位置的直观显示，本发明以较低成本实现了35kv及以下线路故障信息的传输、显示和判断功能，实现了线路故障区段的快速定位，维修人员可以据此迅速找到发生故障的区段，大大缩短了事故巡线时间，提高了故障检测效率，实现尽快恢复送电。
2.本发明通过开放、免费的lorawan无线协议实现故障指示器与故障定位装置之间远距离的通讯，无需另行投资加装中间的汇集单元，减少了架设平台的投入，并且，不需要安装gsm卡，可节省大量流量费用，使得生产成本大大降低。在未加中继的情况下，可以实现故障定位装置与故障指示器之间一对多的控制管理，操作便捷，灵活实用，本发明的整套装置价格便宜，且无需花费通讯费用，这种低成本、实用化的便携式配电线路故障定位装置具有很广泛的应用前景。
3.本发明故障信息接收及定位装置为便携式设备，结构简单，简洁实用，在线路维修人员到现场排查线路故障位置时，易于携带。
4.本发明故障信息接收及定位装置通过画面推送和声音提醒的报警方式显示故障线路位置，同时还可以通过判断故障指示器发出的信号是处于同相还是异相，进而判别故障性质是短路故障还是接地故障。本发明可以快速检测故障位置和类型，功能全面，简单实用。
附图说明
图1为远传型故障指示器的结构示意图；
图2为故障信息接收及定位装置结构示意图；
图3为远传型故障指示器电路图；
图4为远传型故障指示器软件流程图；
图5为故障信息接收及定位装置功能模块示意图；
图6为故障信息接收及定位装置软件流程图；
1.远传型故障指示器2.故障信息接收及定位装置3.壳体4.防雨伞裙5.线夹6.翻牌视窗7.翻牌线圈8.翻牌指示结构9.第一天线10.第一单片机11.故障检测模块12.第一无线模块13.第一存储器14.箱体15.第二天线16.开关17.充电口18.数据接口19.触摸屏20.第二单片机21.第二无线模块22.第二存储器23.供电装置24.报警器25.4g模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-6所示，一种便携式配电线路故障定位装置，包括远传型故障指示器1和故障信息接收及定位装置2，所述远传型故障指示器1用于检测和发送故障信号、指示故障位置，所述故障信息接收及定位装置2用于对故障信号进行接收、判别和显示，并进一步定位所发生故障的线路位置。
如图1、图3所示，所述远传型故障指示器1包括壳体3，所述壳体3为圆柱体结构，所述壳体3外表面沿其周向方向上设有防雨伞裙4，所述壳体3底部设有线夹5，所述线夹5用于将远传型故障指示器1夹在配电线路三相导线上，所述安装线路选择为35kv及以下线路上，在每条分支线路上所安设的远传型故障指示器1的数量可以为一个或多个，远传型故障指示器1的数量越多，则在进行故障排查和定位时的效率越高。
所述壳体3的上部开设有翻牌视窗6，所述翻牌视窗6用于作为翻牌指示结构显示的窗口，所述壳体3内设有翻牌线圈7和翻牌指示结构8，所述翻牌指示结构8作为故障指示牌，可以发出翻转动作，使得在线路正常时显示白牌，在线路出现故障时进行翻转以显示红牌，从而便于线路检测人员进行观测，根据翻牌指示结构8显示的颜色判断该处线路是否发生故障。
所述壳体3外表面还设有第一天线9；所述壳体3内部还设有第一单片机10、故障检测模块11和第一无线模块12。所述故障检测模块11通过所述第一单片机10与所述翻牌线圈7电性相连，所述第一单片机10与所述第一无线模块12电性相连，所述第一无线模块12与所述第一天线9电性相连。
所述故障检测模块11用于检测线路是否出现故障，并且在检测到线路短路故障或接地故障信号时，会在翻牌引脚上产生一个高电平触发第一单片机10上电。
所述第一单片机10内设有第一存储器13，所述第一存储器13内预先存储有一16位的识别码，所述识别码唯一对应于一个远传型故障指示器1，所述第一单片机10用于接收上电信号，并在上电后控制所述翻牌指示结构8进行翻转，同时将唯一识别码发送给第一无线模块12。所述第一单片机10采用低功耗stm8单片机，可在未检测到线路故障信息、或接收到故障信息接收及定位装置2发送的识别号的反码、或者在人工复位的情况下均会启用低功耗模式，延长使用时间。
所述第一无线模块12具有发射和接收功能，用于接收单片机10发送的唯一识别码，并通过lorawan协议将识别码变为无线信号发出。所述第一天线模块12采用sx1278无线模块。
如图2、图5所示，所述故障信息接收及定位装置2为便携式移动设备，包括箱体14，所述箱体14上表面设有第二天线15和开关16，所述箱体14侧面设有充电口17和数据接口18，所述箱体14前侧面设有触摸屏19。所述箱体14内部设有第二单片机20、第二无线模块21、第二存储器22、供电装置23、报警器24和4g模块25，所述第二单片机20分别与所述第二无线模块21、第二存储器22、触摸屏19、报警器24和4g模块电性相连，并控制第二无线模块21的信号收发，控制第二存储器22内数据的存储、更新和调取，以及控制触摸屏19的画面显示和报警器24报警信息的发出，所述第二无线模块21、第二存储器22、触摸屏19、报警器24、第二单片机20、4g模块分别与供电装置23电性相连，并从所述供电装置23处获取电能。
所述第二无线模块21具有发射和接收功能，所述第一无线模块12与所述第二无线模块21之间通过lorawan协议进行无线通信。当故障信息接收及定位装置2开机后便会一直处于扫描状态，当所述第二无线模块21扫描和接收到报警故障指示器的第一无线模块12发送的无线信号时，会进一步将收到的数据转换为识别码并发送给所述第二单片机20。
在远传型故障指示器1安装时，需要现场记录安装信息，并且将每个远传型故障指示器1的安装信息预先录入到所述第二存储器22的数据库内，所述安装信息包括安装位置、线路名称、杆号、相序；所述第二存储器22的数据库中还预存有配电线路的线路图，并且在每次连接网络时会判断线路图是否有修改，并进一步通过4g模块更新数据库中的线路图，以满足实际需求。
所述第二单片机20接收所述第二无线模块21发送的识别码，并将接收到的信息与所述第二存储器22内预先存储的线路图和安装信息作对比，以获取发出线路故障信号的远传型故障指示器1所在的位置信息，然后读取数据库中预存的线路图，将该发出报警的远传型故障指示器所在的线路位置以画面的形式推送出来并在所述触摸屏19上显示，并且在线路图上以闪烁的红点的形式对远传型故障指示器进行标记，同时驱动报警器进行声音报警，以提醒巡线人员，使线路巡视维护人员可迅速确定故障位置。
此外，所述故障信息接收及定位装置2还能进行接地故障和短路故障的判别：所述故障信息接收及定位装置2根据接收到的故障指示器发出的信号是处于同相还是异相，判别故障性质是短路故障还是接地故障，如果是同相发出的信号，即判断为接地故障，如果是异相发出的信号则判断为短路故障。
所述故障信息接收及定位装置2可以随时发出复位指令，对所述远传型故障指示器1进行远方复位，关闭电源，以节省故障指示器的电量，延长所述远传型故障指示器1的使用时间和使用寿命。
所述故障信息接收及定位装置2可接收辨识出多个无线型故障指示器1发出的故障信号，并通过唯一识别码判别出故障指示器的安装位置。
一种配电线路故障定位方法，如图4、图6所示，所述方法包括以下步骤：
步骤a.初始化。
开始时，所述远传型故障指示器1的第一单片机10处于低功耗模式状态下，同时，可以通过手工复位的方式使所述第一单片机10进入低功耗模式。
步骤b.线路故障信号的检测。
所述远传型故障指示器1的故障检测模块11对故障信号进行检测，以判断线路是否发生故障。当采集到短路或接地故障信号后，会在翻牌引脚上产生一个高电平触发第一单片机10上电；当没有采集到故障信号时，继续处于低功耗模式下。
步骤c.线路故障位置的指示以及故障信号的发送。
所述第一单片机10上电后，对翻牌线圈7发出翻牌指令，并控制翻牌指示结构8动作出翻转指示形式的现场报警信息；同时第一单片机10将预先存放在第一存储器13内的唯一的识别码发送给第一无线模块12，所述第一无线模块12通过lorawan协议将识别码变为无线信号发出，并且在延迟t秒后进行无线识别码信号的重复发送，在每次发送完后进行判断发送倒计时n秒是否超时，若没有超时，则继续进行无线信号的发送，若超时，则第一无线模块12断电使线圈复位，第一单片机10进入低功耗模式。
步骤d.故障信号的扫描接收。
当故障信息接收及定位装置2开机后，判断其是否接入网络，当判断接入网络时，从服务器获取更改后的线路数据以更新当前数据库，并进行线路图的绘制；而当判断未接入网络时，从rom离线数据库中读取未更新的数据，并进行线路图的绘制。同时，在故障信息接收及定位装置2开机后便会一直处于扫描状态，直至扫描到报警故障指示器的无线信号，此时，第二无线模块21会对故障指示器发送的无线识别码进行接收，并将接收到的数据转换为识别码传给第二单片机20。所述故障信息接收及定位装置2可接收辨识出多个无线型故障指示器发出的故障信号，并通过唯一识别码判别出故障指示器的安装位置。
步骤e.故障信号的判别和故障位置的显示。
所述故障信息接收及定位装置2的数据库中预存了每个远传型故障指示器1的安装位置、线路名称、杆号、相序等安装信息，单片机会将接收到的信息与从数据库中读取的线路图和安装信息进行判断对比；在对比完识别码后，将发出报警的故障指示器的线路位置以画面推送和声音报警的形式在触摸屏上推送出来，即在线路图上以闪烁的红点的形式对远传型故障指示器1进行标记，同时驱动报警器24进行声音报警，以提醒巡线人员，使线路巡视维护人员可迅速确定故障位置。所述故障信息接收及定位装置2在接收到信号并显示完成后会发回一个识别号的反码，所述远传型故障指示器1在接收到这个反码后会复位重新进入低功耗模式；
所述故障信息接收及定位装置2还可以根据接收到的故障指示器发出的信号是处于同相还是异相，判别故障性质是短路故障还是接地故障，如果是同相发出的信号，即判断为接地故障，如果是异相发出的信号则判断为短路故障。