专利名称：一种采用多端信号的输电线路精确故障定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用多端信号的输电线路精确故障定位装置，属输电设备技术领域。
背景技术：
输电线路故障定位是保证电网安全经济运行的重要措施，是电力系统领域的一个研究难点和热点。现有的输电线路故障定位从原理上来分，主要有行波法和故障分析法。
目前国内外电力设备公司生产的故障录波装置上的故障定位模块大多是采用单侧电流、电压信号，使用的数学模型是描述稳态过程的代数方程，在原理上存在缺陷，无法消除过渡电阻和对端系统助增电流的影响，无法准确描述故障时电气量的暂态过程行为，因此现有的故障分析定位存在原理上的不足，受多种因素的影响，定位误差较大。
实用新型内容本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种采用多端信号的输电线路精确故障定位装置，该装置可对输电线路上发生的故障进行定位，其定位精度高，定位误差受各种因素的影响小。
本实用新型提供的技术方案是一种采用多端信号的输电线路精确故障定位装置，包括将输电线路上电压、电流互感器二次侧的电压、电流变换成与自适应数据采集板相适应的低电平的电压变送器、电流变送器，将模拟的低电平信号转变成计算机能够处理的数字量的V/F板，用于接收GPS信号并对所采集的数字量打上时标的GPS信号接收板，采集V/F板所转换的数字量的数据采集卡，通过ISA总线读入数据采集卡采集的电气量的工业控制计算机；其中电压电流互感器的输出接电压变送器、电流变送器的输入，电压变送器、电流变送器的输出接V/F板的输入，V/F板、GPS信号接收板的输出接数据采集卡的输入，数据采集卡的输出通过ISA总线接工业控制计算机的输入。
本实用新型提出了一种新颖的采用多端信号的输电线路精确故障定位装置，该装置可对输电线路上发生的故障进行定位，其定位精度高，定位误差受各种因素的影响很小，具有非常好的鲁棒性。
附图为本实用新型故障定位装置结构示意图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型包括将输电线路上电压、电流互感器二次侧的电压、电流变换成与自适应数据采集板相适应的低电平的电压变送器、电流变送器，将模拟的低电平信号转变成计算机能够处理的数字量的V/F板，用于接收GPS信号并对所采集的数字量打上时标的GPS信号接收板，采集V/F板所转换的数字量的数据采集卡，通过ISA总线读入数据采集卡采集的电气量的工业控制计算机；其中电压电流互感器的输出接电压变送器、电流变送器的输入，电压变送器、电流变送器的输出接V/F板的输入，V/F板、GPS信号接收板的输出接数据采集卡的输入，数据采集卡的输出通过ISA总线接工业控制计算机的输入。
1)隔离变换和V/F部分输电线路A、B、C三相的高电压、大电流通过输电线路上的电压互感器(TV)、电流互感器(TA)变换成低电压和小电流；隔离变换是用电压、电流变送器将电压、电流互感器二次侧的低电压变换成采集部分适用的低电平。由V/F变换采集得到数字量后传给计算机处理。其中隔离变换所选用的变送器应该具有较高的变换精度和较小的响应时间。电流变送器还应具有较好的饱和特性。
每个装置输入n路模拟量(n路电压，n路电流)，先经信号处理箱变为脉冲信号再进入PC插件(扩展板)。V/F变换器选用目前满刻度频率最高、线性度好的VFC110芯片，误差约为2-12。
2)GPS时钟接收部分GPS接收机由接收模块和天线组成。接收机在任意时刻能同时接收其4～8颗卫星，其内部硬件电路和处理软件通过对接收到的信号进行解码和处理，能从中提取并输出两种时间信号一是间隔为1s的脉冲信号，即1PPS(1pulse per second)，其脉冲前沿与国际标准时间(格林威治时间)的同步误差不超过50nS；二是经RS-232串行口输出的报文，包括1PPS脉冲前沿相对应的国际标准时间和日期代码(年、月、日、时、分、秒)。
基于GPS的同步采样原理是这样的由高精度晶振构成的振荡器经过分频能产生满足采样率要求的时钟信号，它每隔一秒被GPS的标准秒脉冲信号校准一次，保证振荡器输出的脉冲信号的前沿与GPS秒脉冲同步。线路两侧都以振荡器输出的经过同步的时钟信号作为采样脉冲去控制各自的数据采集，因此采样是同步的。GPS接收机经标准串口将时间码送给工控机，用于给采样数据以“时间标签”，以用于数据传送和处理。
3)数据采集卡的工作原理数据采集卡为一块插入工控机ISA总线的扩展板，数据采集卡的主要功能有1.接收PC机关于采样频率的指令2.PC机可对扩展板复位操作；3.扩展板向PC机报告自检结果及GPS接收板的工作状态；
4.扩展板具有完善的自检与自复位功能；5.对8路模拟量按照PC的指令以0.25ms的采样速率进行模数转换，并打上时标，必要时可对数据进行预处理；6.A/D变换分辨率接近2-12。
本实用新型通过对电流、电压量和线路参数进行相模变换；根据所对应的故障类型，选用与故障相关的线模量；根据元件特性和基尔霍夫定律，采用多端电气量的线模量列写回路微分方程，由于采用的是电气信号和线路参数的线模量，可以避免大地回路中土壤电导率变化和天气变化等因素对于定位结果的较大影响；采用微分方程能够很好地描述故障后的暂态过程及特征，避免衰减的非周期分量对于定位结果的影响；利用GPS精确授时系统保证数据的同期性。对于电力系统中越来越多的长距离输电线路上所发生的故障，本实用新型可使故障定位精度大大提高。从理论上讲，一阶微分方程法只需两个时刻的采样值就能算出故障点，因而在整个故障过程中可得出许多个定位结果，而且在实际应用时，由于工况复杂，采样的故障数据可能受到污染，需对这些定位结果进行统计学方法的预处理。由于离散后方程的个数远大于未知数的个数，为超定方程，可采用最小二乘法，本实用新型提出的概率法及最小二乘处理方法可以剔除因采样误差等因素所产生的无效结果，确保最终定位结果精确可靠。
权利要求一种采用多端信号的输电线路精确故障定位装置，其特征是包括将输电线路上电压、电流互感器二次侧的电压、电流变换成与自适应数据采集板相适应的低电平的电压变送器、电流变送器，将模拟的低电平信号转变成计算机能够处理的数字量的V/F板，用于接收GPS信号并对所采集的数字量打上时标的GPS信号接收板，采集V/F板所转换的数字量的数据采集卡，通过ISA总线读入数据采集卡采集的电气量的工业控制计算机；其中电压电流互感器的输出接电压变送器、电流变送器的输入，电压变送器、电流变送器的输出接V/F板的输入，V/F板、GPS信号接收板的输出接数据采集卡的输入，数据采集卡的输出通过ISA总线接工业控制计算机的输入。
专利摘要本实用新型涉及一种采用多端信号的输电线路精确故障定位装置，包括电压变送器、电流变送器，GPS信号接收板，数据采集卡及工业控制计算机；其中电压电流互感器的输出接电压变送器、电流变送器的输入，电压变送器、电流变送器的输出接V/F板的输入，V/F板、GPS信号接收板的输出接数据采集卡的输入，数据采集卡的输出通过ISA总线接工业控制计算机的输入。本实用新型可对输电线路上发生的故障进行定位，其定位精度高，定位误差受各种因素的影响很小，具有非常好的鲁棒性。
文档编号G01R31/08GK2789778SQ0323738
公开日2006年6月21日 申请日期2003年9月16日 优先权日2003年9月16日
发明者陈允平, 龚庆武, 舒乃秋, 龙志君, 张承学, 胡志坚 申请人:武汉大学