配电网故障行波定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力系统领域，更具体地说，涉及一种配电网故障行波定位系统。
【背景技术】
[0002] 在配电网中，广泛采用中性点不接地、经小电阻接地或经消弧线圈接地的运行方 式，即为小电流接地系统。此种系统发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间没有直接 电气连接或串接了电抗器，因此短路电流很小，保护装置不需要立刻动作跳闸，从而提高了 系统运行的可靠性。尤其在瞬时故障条件下，短路点可以自行灭弧恢复绝缘，不需要运行人 员采取什么措施，这对于减少用户短时停电次数具有积极意义。但是随之而来的问题是:如 果故障是永久性的，系统仅仅允许在故障情况下继续运行1~2个小时，此时运行人员必须 尽快查明短路线路和短路点，以便采取相应对策解除故障，恢复系统正常运行。随着系统容 量的增长，馈线增多，导致系统电容电流增大，如果发生单相接地故障，长时间带故障运行 容易诱发持续时间长、影响面广的间歇电弧过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。这 就提出了小电流接地系统的故障定位问题。
[0003] 目前实现自动短路故障定位的方法，主要是利用线路负荷开关处装设的馈线自动 化测控终端(FTU)实现故障分段定位。通过线路FTU检测测量电流互感器(TA)二次电流是否 出现间断角判断线路过流故障，并将检测结果送至数据采集与监视控制(SCADA)系统，系统 主站根据各FTU上报信息利用相应的故障定位算法确定故障所在区段。对于利用FTU实现线 路故障定位，只适合于实现了配网自动化的地区，但实现配网自动化造价太高，限制了此方 法的大面积使用。同时，该方法需要充足的电源供给，由于线路分布广泛且多处于恶劣的区 域环境中，特别是有的地方山高路远，因此后期对各个多行波数据采集器的供电维护的任 务重且繁琐，不便于经常性的实施后期供电维护、更新等操作。
[0004] 因此，现有技术存在缺陷，需要改进。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种配电网 故障行波定位系统。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种配电网故障行波定位 系统，包括设置在配电线路上的用于通过行波采集配电网行波故障数据的若干个行波数据 采集单元以及用于接收所述行波数据采集单元发送的行波故障数据，并根据该行波故障数 据计算出故障发生位置的云计算平台；
[0007] 其中，每个所述行波数据采集单元包括:用于将配电线路的电压量隔离变换成0~ 10伏电压信号输出的信号转换板、用于采集和记录行波数据，并在故障发生时将记录到的 行波故障数据发送出去的数据采集板、用于接收所述数据采集板发送的行波故障数据并将 其通过无线通讯网络发送到所述云计算平台的CPU管理模块、太阳能电板、风力发电机、蓄 电池、用于控制所述风力发电机以及太阳能电板给所述蓄电池充电的风光互补控制器、将 蓄电池输出的直流电转换为交流电的逆变器；
[0008] 所述云计算平台与所述行波数据采集单元通过无线通讯网络连接，信号转换板与 配电线路上的配电变压器相连，数据采集板与所述信号转换板相连，CPU管理模块经由高速 总线与数据采集板连接，风力发电机、太阳能电板均与风光互补控制器连接，风光互补控制 器、蓄电池、逆变器依次连接，逆变器分别与CPU管理模块、数据采集板以及所述信号转换板 连接。
[0009] 在本实用新型所述的配电网故障行波定位系统中，所述风光互补控制器包括:分 别与风力发电机、太阳能电板以及蓄电池连接的三个电流电压采样电路;分别连接风力发 电机与蓄电池、太阳能电板与蓄电池的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电 路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
[0010] 在本实用新型所述的配电网故障行波定位系统中，所述单片机的型号为 PIC16F877A。
[0011] 在本实用新型所述的配电网故障行波定位系统中，所述数据采集板包括：用于将 模拟信号转换成数字信号并进行高速采集和缓存的数模转换电路、用于接收来自卫星定位 系统的同步对时信号，将采集和缓存的数据打上绝对时标的同步对时单元、用于比较电压 突变量是否超过设定阈值，超过设定值时判定线路发生故障的故障判断电路、用于记录故 障发生前设定时间和故障发生后设定时间的行波数据的录波装置；
[0012] 所述数模转换电路与所述信号转换板相连，同步对时单元与数模转换电路连接， 故障判断电路分别连接同步对时单元和录波装置。
[0013] 在本实用新型所述的配电网故障行波定位系统中，所述故障判断电路和录波装置 为DSP数字信号处理器。
[0014] 在本实用新型所述的配电网故障行波定位系统中，所述云计算平台包括有：
[0015] 行波波头检测单元，用于查找并计算位于同一配电线路的各个行波数据采集单元 发送的故障数据，确定故障初始行波波头时间；
[0016] 故障位置计算单元，与所述行波波头检测单元相连，用于根据故障初始行波波头 时间和预设线路长度，确定故障位置；
[0017] 结果输出单元，与所述故障位置计算单元相连，用于通过web或移动通信网络输出 故障位置信息。
[0018] 实施本实用新型的配电网故障行波定位系统，具有以下有益效果:本实用新型一 方面通过在云计算平台上查找和计算配电线路上的各个行波数据采集单元发送的行波数 据，确定故障初始行波波头时间，输出测距结果，从而达到了快速、精确地确定配电网故障 位置的效果;另一方面，电源供应采用新能源和蓄电池两种供电方式，确保了系统的正常运 行，不用经常更换蓄电池;可以充分利用野外的自然环境条件，有效保证了整个系统的供电 运行。
【附图说明】
[0019] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0020] 图1是本实用新型的配电网故障行波定位系统的结构示意图；
[0021 ]图2是风光互补控制器的结构示意图；
[0022] 图3是本实用新型的配电网故障行波定位系统在进行双端行波测距时的原理图。
【具体实施方式】
[0023] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细 说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0024] 如图1所示，是本实用新型的配电网故障行波定位系统的结构示意图。本实用新型 的配电网故障行波定位系统包括:设置在配电线路上的用于通过行波采集配电网行波故障 数据的若干个行波数据采集单元以及用于接收所述行波数据采集单元发送的行波故障数 据，并根据该行波故障数据计算出故障发生位置的云计算平台；其中，每个所述行波数据采 集单元包括：
[0025] 用于将配电线路的电压量隔离变换成0~10伏电压信号输出的信号转换板1、用于 采集和记录行波数据，并在故障发生时将记录到的行波故障数据发送出去的数据采集板2、 用于接收所述数据采集板2发送的行波故障数据并将其通过无线通讯网络发送到所述云计 算平台的CPU管理模块3、太阳能电板4、风力发电机5、蓄电池7、用于控制所述风力发电机5 以及太阳能电板4给所述蓄电池7充电的风光互补控制器6、将蓄电池7输出的直流电转换为 交流电的逆变器8;
[0026] 所述云计算平台与所述行波数据采集单元通过无线通讯网络连接，信号转换板1 与配电线路上的配电变压器相连，数据采集板2与所述信号转换板1相连，CPU管理模块3经 由高速总线与数据采集板2连接，风力发电机5、太阳能电板4均与风光互补控制器6连接，风 光互补控制器6、蓄电池7、逆变器8依次连接，逆变器8分别与CPU管理模块3、数据采集板2以 及所述信号转换板1连接。
[0027] 信号转换板1获取的电压量包括配电变压器高压侧互感器二次侧相电压或零序电 压，及低压侧相电压或线电压。正常运行情况下，数据采集板2以5MHz以上的频率并在FPGA 的控制下写入SDRAM，SDRAM被分为以80毫秒为单位的若干块存储区域，以块为控制单元，同 时接收GPS、或北斗卫星定位系统等的同步时间信号，以GPS授予的秒脉冲或B码等时间作为 装置的同步采样时标。数据在写入时被打上绝对时标，时间信号误差为IX 10-8秒。该时标 实现对