一种串补平台故障定位装置的制作方法

本申请涉及串补平台技术领域，尤其涉及一种串补平台故障定位装置。

背景技术

串补平台是一种串联在变电站输电线路中的电气设施，能够补偿输电线路的无功损耗，降低感抗压降，提高输电线路负载能力和电力系统稳定性。串补平台上设置有断路器、隔离开关、阻尼装置、火花间隙、mov(metal-oxide-varistor，金属氧化物压敏电阻)、电容器组等多种电气元件，任何一种设备元件发生故障，都会对输电线路的运行造成一定影响。

现有技术中，变电站输电线路上通常连接有故障录波装置，故障录波装置可记录输电线路发生故障前和故障后的各种电气量的变化情况。各种电气量的变化情况可作为分析输电线路故障原因如短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃的重要参考依据。

然而，输电线路上发生的故障可能是输电线路自身故障或变电站内除串补平台之外的其他电力设备故障导致，即使判定为串补平台发生故障，但是由于串补平台包括多种电气元件，不同的电气元件发生同一种故障，如短路故障，可能在故障录波装置上记录的电气量变化相同，因此，当串补平台上的某种电气元件发生故障时，利用现有技术无法对串补平台发生故障的电气元件进行定位。

技术实现要素：

本申请提供了一种串补平台故障定位装置，以解决串补平台故障定位的问题。

本申请提供了一种串补平台故障定位装置，该装置包括：信号采集探头组、信号收集箱和定位显示设备，其中，

所述信号采集探头组包括多个位置信号探头、机构压力信号探头、温度信号探头、电流测量探头和能量信号探头，所述位置信号探头分别安装于断路器和隔离开关操作箱内，所述位置信号探头与所述断路器或隔离开关的辅助接点相连接，所述机构压力信号探头分别安装于断路器和隔离开关操作箱内，所述机构压力信号探头与所述断路器或隔离开关操作箱的操动机构压力表串联，所述温度信号探头安装于所述串补平台上的待测设备的底座上，所述电流测量探头安装于所述串补平台上的待测导线处，所述能量信号探头与mov的汇流出线端连接，所述信号采集探头组用于采集串补平台多个待测设备的故障信号，将所述故障信号发送到所述信号收集箱，所述故障信号包括多个检测项目的信号；

所述信号收集箱内设置有模数转换模块和数字信号发送模块，所述模数转换模块与所述信号采集探头组连接，用于将所述故障信号转换成数字信号，并发送到所述数字信号发送模块，所述数字发送模块与所述模数转换模块连接，用于将所述数字信号发送到所述定位显示设备；

所述定位显示设备包括数字信号接收模块、定位模块和显示模块，所述数字信号接收模块与数字信号发送模块通信连接，用于将所述数字信号发送到所述定位模块，所述定位模块与数字信号接收模块连接，所述定位模块内存储有故障信息数据库，所述定位模块用于将所述数字信号与故障信息数据库进行匹配，得到故障定位信息，将所述故障定位信息发送到所述显示模块，所述显示模块与所述定位模块连接，用于显示故障定位信息。

优选地，所述待测导线包括电容器组电容器出线、mov汇流线出线、电容器分组支线、mov分组支线和火花间隙连接导线。

优选地，所述数字信号发送模块和数字接收模块均包括cpu、存储器和通讯接口，所述存储器和通讯接口均与对应的所述cpu连接。

优选地，所述信号采集箱内还设置有信号采集模块，所述信号采集模块包括多个航空插头接口，检测相同所述待测设备的信号采集探头组与同一个所述航空插头接口连接，所述航空插头接口设置有多个接线槽。

优选地，所述信号采集探头组分别设置在所述串补平台的a相待测设备、b相待测设备和c相待测设备上。

优选地，所述信号收集箱内还设置有第一电源模块，所述第一电源模块分别与所述模数转换模块、数字信号发送模块和信号采集模块电连接。

优选地，所述定位显示设备内还设置有第二电源模块，所述第二电源模块分别与所述数字信号接收模块、定位模块和显示模块电连接。

优选地，所述定位显示设备的定位模块包括信息库单元和对比分析单元，所述故障信息数据库存储在所述信息库单元，所述对比分析单元用于将所述数字信号与故障信息数据库进行匹配，得到故障定位信息。

优选地，所述故障信息数据库包括故障现象、故障原因、预防措施和故障处理意见。

本申请提供的串补平台故障定位装置的有益效果包括：

本申请提供的串补平台故障定位装置，包括信号采集探头组、信号收集箱和定位显示设备，信号采集探头组包括位置信号探头、机构压力信号探头、温度信号探头、电流测量探头和能量信号探头，能够对串补平台各种电气元件的各项参数分别进行检测，利用信号收集箱对信号采集探头组进行模数转换处理，使定位显示设备能够根据存储的故障信息库，识别出信号采集探头组的某一个信号采集探头采集的故障信号，实现对串补平台故障的定位。本申请提供的串补平台故障定位装置，能够检测多种故障，如隔离开关的压力故障、温度故障、mov的电流故障等，故障检测的实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，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串补平台故障定位装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种串补平台故障采集示意图；

图3为本申请实施例提供的一种信号采集模块的航空插头接口示意图；

图4为本申请实施例提供的一种信号采集模块的接线槽接口示意图；

图5为本申请实施例提供的一种mov故障定位逻辑关系示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本申请实施例提供的一种串补平台故障定位装置的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的串补平台故障定位装置，包括：信号采集探头组、信号收集箱和定位显示设备。

具体的，本申请实施例提供的串补平台故障定位装置用于对三相串补平台进行故障定位，信号采集探头组分别安装在a相串补平台的a相待测设备上、b相串补平台的b相待测设备上和c相串补平台的c相待测设备上。a相串补平台、b相串补平台和c相串补平台的信号采集探头组布置位置相同，本申请实施例以a相串补平台的信号采集探头组为主要介绍对象。

信号采集探头组包括多个位置信号探头、机构压力信号探头、温度信号探头、电流测量探头和能量信号探头。各个信号探头的安装位置参见图2，为本申请实施例提供的一种串补平台故障采集示意图，如图2所示，串补平台包括平台本体9和设置在平台本体9上的第一台隔离开关1、第二台隔离开关2、电容器组3、火花间隙4、mov5、电阻阻尼装置6和电抗阻尼装置7和断路器8，其中，电容器组3设置有两个分支，mov5设置有两个分支，电阻阻尼装置6和电抗阻尼装置7合称阻尼装置。

本实施例中，位置信号探头分别安装于断路器8和隔离开关操作箱内，用于监测断路器8和或第一台隔离开关1或第二台隔离开关2的位置状态。其中，隔离开关操作箱的数量为2个，其中一个设置有第一台隔离开关1，另一个设置有第二台隔离开关2，位置信号探头具体与断路器8或第一台隔离开关1或第二台隔离开关2的辅助接点相连接，辅助接点与对应的断路器8或第一台隔离开关1或第二台隔离开关2同步断开或同步接通。位置信号探头为电阻测试仪，通过测量辅助接点电阻变化情况判断断路器8或第一台隔离开关1或第二台隔离开关2的位置状态。位置状态即通断情况，包括导通或断开。当辅助接点的电阻大于1kω时判断为断开位置，当辅助接点电阻小于100ω时，判断为导通位置。

机构压力信号探头分别安装于断路器8和隔离开关操作箱内，机构压力信号探头与断路器8或隔离开关操作箱的操动机构压力表串联。机构压力探头为压力表，可直接测量压力值。

温度信号探头安装于串补平台上的各待测设备如第一台隔离开关1、第二台隔离开关2的底座上。温度信号探头为红外测温仪，通过红外测温原理测量温度。

电流测量探头为穿心电流互感器，通过电磁感应原理进行电流测量，安装于串补平台上的待测导线处，本实施例中，电流测量探头的数量至少为8个，安装位置包括：电容器组电容器的汇流线出线处，用于测量电容器组3的整组电流信号；电容器组3的两个分组支线处，用于测量电容器组3的两个分支电流信号；火花间隙连接导线处，用于测量火花间隙4的电流信号；mov汇流线出线处，用于测量mov5的整组电流信号；mov5的两个分组支线处，用于测量mov5的两个分支电流信号；平台本体9的对地支架上，用于测量平台本体9的对地电流信号。

能量信号探头为能量测量仪，与mov汇流出线两端相连接。

上述多个信号探头构成信号采集探头组，采集串补平台多个待测设备的故障信号，将故障信号通过信号采集线发送到信号收集箱，故障信号包括多个检测项目的信号，如位置信号、压力信号、电流信号等。信号探头与信号采集线的配置关系参见表1(以a相串补平台的配置关系为例)：

表1

表1中，a相串补平台共有7个设备元件，探头数量为a相串补平台所需设置的探头数量，信号采集线为7个设备元件分别与信号收集箱之间的连接线。配置说明为信号采集线的线芯说明，信号采集线编号为区分信号收集箱与三相串补平台之间信号采集线的编号。

第一台隔离开关1所需的探头数量为三，对应配置说明，可见第一台隔离开关1需要设置位置信号探头、机构压力信号探头和温度信号探头各一个。每个信号探头均连接有两根线芯，三个信号探头共六根线芯，六根线芯组成一根信号采集线，编号为acj01(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj01，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj01)。

第二台隔离开关2信号探头设置与第一台隔离开关1相同，连接的信号采集线编号为acj02(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj02，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj02)。电容器组3的信号探头连接的信号采集线编号为acj03(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj03，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj03)。火花间隙4的信号探头连接的信号采集线编号为acj04(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj04，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj04)、mov5的信号探头连接的信号采集线编号为acj05(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj05，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj05)、平台本体9的信号探头连接的信号采集线编号为acj06(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj06，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj06)、断路器8的信号探头连接的信号采集线编号为acj07(b相串补平台对应的信号采集线编号为bcj07，c相串补平台对应的信号采集线编号为ccj07)。

三相串补平台所需的探头和信号采集线数量为表1中对应数量的3倍。例如，a相串补平台的第一台隔离开关1需要设置的探头数量为3，三相串补平台在对应的第一台隔离开关1处，需要的探头数量共为9；a相串补平台的探头数量合计为19，三相串补平台的探头数量合计为57。

由表1可见，a相串补平台共需7根信号采集线，每根信号采集线包括至少2根线芯。

信号采集箱内设置有信号采集模块、模数转换模块、数字信号发送模块和第一电源模块。其中，第一电源模块用于给信号采集模块、模数转换模块、数字信号发送模块供电。

信号采集模块括多个航空插头接口，信号采集线设置有航空插头与信号采集模块的航空插头连接。

本实施中，检测相同所述待测设备的信号采集探头组与同一个所述航空插头接口连接，参见图3，为本申请实施例提供的一种信号采集模块的航空插头接口示意图，如图3所示，信号采集模块上设置有三相航空插头接口，每一相包括7个航空插头接口，a相航空插头接口分别与表1中7个待测设备的各信号采集线连接。

进一步的，参见图4，为本申请实施例提供的一种信号采集模块的接线槽接口示意图，如图4所示，一个航空插头接口可设置有g1接线槽、g2接线槽、g3接线槽、g4接线槽、g5接线槽、g6接线槽共6个或其他数量接线槽，每个接线槽均设置有编号。航空插头接口号、接线槽编号等对应关系参见表2：

表2

将接线槽编号与线芯编号相对应，可将同一个待测设备的不同检测信号连接至不同的接线槽内，分区域布置接线、调试、信号区分比较方便，便于管理。当航空插头接口与接线槽编号配合并与信号采集线内的线芯号一一对应后，可读取确定的唯一信号，例如，a相串补平台第一台隔离开关1的位置信号探头，与信号采集线acj01的线芯号为l11、l12对应的线芯连接，线芯l11、线芯l12均连接至航空插头接口a1，线芯l11与接线槽a1g1连接，线芯l12与接线槽a1g2连接，则信号采集模块通过接线槽a1g1和a1g2采集到的信号为a相串补平台第一台隔离开关1的位置信号。

模数转换模块与信号采集探头组连接，用于将信号采集探头组采集的故障信号转换成数字信号，并发送到数字信号发送模块。模数转换模块可利用现有技术中的相关产品，只要能实现模数转换功能即可。

数字发送模块与模数转换模块连接，用于将数字信号发送到定位显示设备。数字发送模块包括cpu、存储器和通讯接口，cpu用于将经过模数转换后的数据包转换为符合104通讯规约或其它通讯规约传输的信息，存储器用于对模数转换后的数据在数字信号发送模块中进行存储，当信号收集箱与定位显示设备出现通讯故障(例如掉电)，在通讯恢复后，可查阅通讯故障期间数据；通讯接口一边与模数转换模块连接，另一边连接有信号传输线，信号传输线与定位显示设备连接。

定位显示设备包括第二电源模块、数字信号接收模块、定位模块和显示模块，其中，第二电源模块用于给数字信号接收模块、定位模块和显示模块进行供电。

数字信号接收模块与数字信号发送模块通信连接，用于将数字信号发送到定位模块。数字信号接收模块包括cpu、存储器和通讯接口，cpu用于将信号传输线传输来的信号进行解码读取；存储器用于将cpu解码读取的信号进行存储；通讯接口一边与信号收集箱连接，另一边与定位模块连接。

定位模块包括信息库单元和对比分析单元，信息库单元内存储有故障信息数据库，故障信息数据库包括故障类型、故障特征量以及故障名称和故障特征量相对应的逻辑关系。故障类型、故障特征量和逻辑关系等数据通过预先对串补平台各设备元件可能发生的故障进行分析得到。通过预先对串补平台各设备元件可能发生的故障类型，分析故障将引起的参量变化情况，将对应变化参量确定为故障特征量，建立故障类型与故障特征量之间的逻辑关系。

故障类型、故障特征量和逻辑关系均可以进行修改或新增，因此具有“进化”功能，例如，在串补平台出现新故障类型或有异于串补平台故障定位装置内置的逻辑关系时，可以通过修改、补充故障类型或逻辑关系的手段，对装置进行进化升级；另外，随着电力行业的发展，串补平台故障定位装置所能监测的设备参数的种类及数量均会逐渐增加，对这些参数进行分析筛选，选出与故障具有对应关系的参数作为新的故障特征量，可提高串补平台故障定位装置定位准确性或增加可定位的故障类型。

对比分析单元用于将数字信号接收模块发送的数字信号与故障信息数据库进行匹配，得到故障定位信息。具体为，对比分析单元将故障特征量与对应设备的故障边界条件进行对比，辨识出达到设备故障条件的信息，判断信息对应的故障，从故障信息数据库中提取对应的故障定位信息。

可见，本申请实施例通过采集串补平台的故障特征量信息，借助故障类型与故障特征量之间的逻辑关系实现故障定位，减少了人为逻辑分析过程，能够提高故障定位效率。

故障定位信息包括故障现象、故障原因、预防措施和故障处理意见，使串补平台故障定位装置在给出故障位置的同时，给出故障原因、后果分析、预防措施、处理办法等相关信息，提高运维人员故障反应和处理能力。

定位模块将故障定位信息发送到显示模块，显示模块与定位模块连接，可显示定位模块发送的故障定位信息。本申请实施例中，显示模块具体为显示器，显示器包括触摸式液晶显示屏和按键，按键包括选择按键和确认按键。故障定位信息在触摸式液晶显示屏上显示，通过选择按键及确认按键可进行查看。

本申请实施例中，故障定位以mov5的a相故障为例进行说明。

mov5故障，流过mov5电流增大，会导致mov5两分支之间电流不平衡，因此可通过两个分支之间电流的不平衡情况判断mov故障，但需排除其它两种也会导致电流不平衡的情况。一是由于mov5的某分支导引线断线，当mov5的某分支导引线断线时，该分支电流会减小，可由此进行区分；二是由于串补平台所在的电力系统系统受到外界瞬时干扰，可通过延时进行排除。参见图5，为本申请实施例提供的一种mov故障定位逻辑关系示意图，图5中，逻辑关系函数f1、f2、f3、f4、f5的表达式如下：

f1＝|imova1|-|imova2|＞i1

f2＝imova1＜0.1*i2

f3＝imova2＜0.1*i2

f4＝imova1〉imova2

f5＝imova2〉imova1(1)

故障定位信息q1表示mov5的分支1断线，故障定位信息q2示mov5的分支2断线，故障定位信息q3表示闭锁mov5电阻故障信息，故障定位信息q4表示mov5的分支1电阻故障，故障定位信息q5表示mov5的分支2电阻故障。

当分支1电阻故障时，从故障信息数据库中提取a相1分支mov故障相关信息，并在触摸式液晶显示屏上显示如下：

故障现象：串补平台a相1分支mov存在故障

故障原因有以下几种可能：①mov电阻阀片存在质量缺陷；②mov电阻在耐受线路接地、雷击、操作过电压引起的大电流后电阻受损或老化；③mov密封不良，导致电阻受潮故障；④mov表面存在脏污或其它附着物。

预防措施：①制造厂应开展过该类型mov型式试验，试验结果符合规程要求，应用于本项目的mov与开展型式试验mov材料、涉及、制造工艺等均应相同；参考南网品控标准开展入网检测验收；查设备出厂试验报告、交接试验报告、预防性试验报告，试验数据均应符合规程要求。②mov作为电容器组的保护元件，在线路接地等异常情况下，耐受较大电流是不可避免的，而电阻的逐渐老化和出现缺陷是必然的，为避免影响设备安全稳定运行，应按规程要求定期开展mov预试，及时更换故障电阻，应定期校验保护装置，检查二次回路。③定期开展mov试验，对表面脏污的mov进行清洁，对受潮、故障的mov进行更换。

故障后果：①在雷击、线路接地故障时，存在电阻阀片故障的mov柱将承受更大的电流和能量，可能导致故障柱mov爆炸；②mov故障可能会危及电容器组和阻尼装置安全稳定运行。

处理办法：更换故障柱mov，清洁脏污mov。

进一步地，部分故障的特征量可能无法利用信号采集探头组实现自动采集，本申请实施例利用手动输入作为重要补充手段。利用显示模块的按键可手动输入信号采集探头组无法采集到的故障特征量，通过定位模块对手动输入的故障特征量进行分析，进而进行故障定位。本申请实施例通过自动采集和手动输入两种故障特征量采集方式，能够扩大故障定位范围，增强故障定位实用性。

由上述实施例可见，本申请提供的串补平台故障定位装置，包括信号采集探头组、信号收集箱和定位显示设备，信号采集探头组包括位置信号探头、机构压力信号探头、温度信号探头、电流测量探头和能量信号探头，能够对串补平台各种电气元件的各项参数分别进行检测，利用信号收集箱对信号采集探头组进行模数转换处理，使定位显示设备能够根据存储的故障信息库，识别出信号采集探头组的某一个信号采集探头采集的故障信号，实现对串补平台故障的定位。本申请提供的串补平台故障定位装置，能够检测多种故障，如隔离开关的压力故障、温度故障、mov的电流故障等，故障检测的实用性强。当串补平台的设备发生故障时，本装置可对故障快速定位，减少人为故障分析时间，同时针对故障给出处理办法等信息，提高运维人员对故障的反应速度，降低故障停电损失，提高供电可靠性。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。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申请的一般性原理并包括本申请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，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。