专利名称：智能故障选线及定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能故障选线及定位系统，更确切地说，涉及一种用于电力系统故障检测的智能故障选线及定位系统。
背景技术：
随着国民经济的飞速发展，用户对供电质量和供电可靠性的要求日益提高，在6～66kV电力系统中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地系统方式，线路复杂、分支较多，当发生相间短路或单相接地等故障时很难查找故障点。尽管当前有多种选线方法可以使用，例如比幅比相法、谐波法及首半波法等，但任何单一选线方法都很难完全适应各种电网结构与复杂的故障状况，从而导致选线准确率偏低，不能定位故障点位置。因此，需要一种选线和定位系统，能够迅速可靠地指示出发生单相接地故障的线路并指出故障点，从而彻底改变过去盲目巡线，分段合闸送电查找故障的落后作法，缩短停电时间，减少停电面积和用电损失，减轻巡线人员劳动强度，提高了供电可靠性。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够迅速可靠地指示出发生相间短路及单相接地故障的线路和故障点的智能故障选线及定位系统。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种智能故障选线及定位系统，其包括前端采集装置、无线发射装置、无线接收装置和数据分析装置，该数据分析装置包括工控机、CT/PT滤波板和数据采集卡，该工控机包含底板、主板、键盘、液晶屏幕、电源以及中央处理装置，该CT/PT滤波板和数据采集卡插在该工控机的主板上，前端采集装置所采集的可测量信号经由无线发射装置和无线接收装置发送到数据分析中心，该可测量信号经由CT/PT滤波板滤波转换为平滑电压信号后送至该数据采集卡中，该数据采集卡对该平滑电压信号进行AD转换后传送到中央处理装置进行数据分析，优选的是，该前端采集装置为电压互感器和电流互感器，其将电力传输线路上所监测位置的电压信号转换为可测量信号。
优选的是，该CT/PT滤波板采用截止频率为2000Hz的2阶巴特沃斯滤波器。
优选的是，该中央处理装置包含智能比幅比相模块、谐波选线模块、小波选线模块、首半波选线模块、零序能量选线模块、图像识别选线模块，这些模块根据上述AD转换后的数据分别得出各自的分析结果，这些结果经中央处理装置加权平均后作为最终的选线标准。
进一步地，该智能故障选线及定位系统还包括16路开关量板。
进一步地，该智能故障选线及定位系统还包括硬件看门狗。
进一步地，该智能故障选线及定位系统还包括可操作界面，用户通过上述键盘可进行记录查询、状态显示、参数设置和密码修改。
在上述的技术方案中，通过中央处理装置对智能比幅比相模块、谐波选线模块、小波选线模块、首半波选线模块、零序能量选线模块和图像识别选线模块的计算结果进行综合分析，保证结果具有最高的正确性。进一步地，采用硬件看门狗技术，使得装置的抗干扰、自检及自恢复能力强。进一步地，开关量板可以提供多路大驱动容量开关量输出。进一步地，通过可操作界面为用户提供方便的人机交互环境。相对于现有技术，本实用新型具有操作简单、用户界面友好、选线定位准确及运行可靠等特点。
图1为根据本实用新型一个具体实施例的选线和定位系统示意图；图2为根据本实用新型一个具体实施例的选线和定位系统功能结构图；图3为根据本实用新型一个具体实施例的巴特沃斯滤波器电路图；图4为根据本实用新型一个具体实施例的开关量板电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
参考图1和图2，本实用新型的智能故障选线及定位系统包括前端数据采集装置，该装置采集的信号经由无线发射装置和无线接收装置发送到数据分析装置，这些信号输入到数据分析装置的高精度CT/PT滤波板中，经过巴特沃斯低通滤波器滤波后变换为平滑的电压信号送至数据采集卡，数据采集卡对滤波板输出信号进行AD转换后送入中央处理装置。在一个实施例中，前端数据采集装置包括电压互感器和电流互感器(PT，CT)，其套接在待测线缆上，将小电流接地系统的母线零序电压信号和各条线路的零序电流信号经PT和CT变换转换成可测信号。中央处理装置包含智能比幅比相模块、谐波选线模块、小波选线模块、首半波选线模块、零序能量选线模块及图像识别选线模块。智能比幅比相模块比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线故障。谐波选线模块当线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的相位，故障线路零序电流相位应与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线故障。小波选线模块利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据，由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大，特别是发生弧光接地故障或间歇性接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长，暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系。首半波模块利用发生故障的最初半个周波内，故障线路零序电流与正常线路零续电流极性相反的特点，从而通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线。零序能量选线方法利用小电流接地系统发生单相接地后，故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反的特点进行选线，由于有功分量的含量较小，所以该模块采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，零序能量最大的线路就是故障线路。图像识别选线模块在选线系统运行过程中，当发现某些极其特殊类型的故障样本，用正规的选线方法很难做出可靠的选线判断时，则将该次故障的指纹特征及故障信息保存下来，作为一个参考样本，当再一次出现类似的故障时，通过与保存过的样本指纹特征进行匹配，就可以推断出新故障样本的故障线路，不断地收集和充实样本库，就可以处理各类特殊样本的选线问题。中央处理装置根据特定的接地类型，对每个选线模块的选线结果乘以一个经验系数a，对所有选线结果进行加权处理，从而得到一个综合选线结果，保证最高的正确性。当选出故障线路之后，根据安装在该线路之上的前端采集装置所收集的电流信号，进一步定位故障点。在一个优选的实施例中，当采用中性点不接地系统时，智能型比幅比相选线模块a为0.75，谐波选线模块a为0.05，小波选线模块a为0.1，首半波选线模块a为0.1；当采用中性点经消弧线圈接地系统时，零序能量选线模块a为0.55，谐波选线模块a为0.1，小波选线模块a为0.15，首半波选线模块a为0.2。本领域技术人员应当理解，在其它的实施例中，也可采用其它不同的加权系数。进一步地，中央处理装置还可在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，从而有效地排除随机大干扰的影响，提高选线的正确性。
在一个具体的实施例中，本实用新型的智能故障选线及定位系统采用台湾研华工控机作为硬件平台，前板配有液晶大屏幕显示、功能按键以及标准105键盘，底板、主板、电源采用PCA-6114、PCA-6003H-00A1和原机电源，中央处理装置采用基于Intel8244BX芯片集的PGA370封装工业CPU卡，其使用Socket-370处理器接口，在无缓存的板上可配置256MB的DIMM。电压、电流互感器采用精度为0.2，角误差为5’的高精度电压、电流互感器。如图3所示，CT/PT滤波板优选采用截止频率为2000Hz的2阶巴特沃斯低通滤波器。数据采集卡采用AC1820A数据采集卡，采样数据通过ISA总线存入寄存器，其具有16通道单端输入(±5V)，A/D采样速率为1000Ksps。如图4所示，在一个实施例中，该智能故障选线及定位系统还可包括与数据采集卡相连的16路开关量输出开关量板，其最多可以提供16路大驱动容量开关量输出和1路掉电告警信号输出，每路输出有1000伏直流的高电压隔离和光电隔离，输出通道带有D型锁存器，有感性负载二极管保护回路，通道信号以继电器常开接点形式输出(掉电告警信号以常闭接点形式输出)。在另一个实施例中，该智能故障选线及定位系统还可包括硬件看门狗，实现硬件自检智能化，提高抗干扰、自检及自恢复能力。除了电压、电流互感器以外，上述各个装置安装在密闭的金属机箱中。装置还包括一个可操作界面，该装置采用Windows me系统，用户通过键盘可控制中央处理装置在人机界面(液晶大屏幕)上实现以下操作显示目前电网运行状态；查阅和管理记录，例如此前的单相接地故障记录；参数设置，例如在中性点接地方式，用户可以设定设定各条母线中性点的接地方式，根据保护整定计算定值设定零序电压整定值，设置故障发生后延迟多长时间发出接地报警信号，设定源地址、目标地址、波特率、用于和综自通讯时的通讯参数；修改密码。
本实用新型的智能故障选线及定位系统适用于中性点不接地或经消弧线圈、电阻接地等运行方式的小电流接地系统，可广泛用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、采油、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统。其采用多种方法进行故障判断，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性，从而克服了过去装置单一算法、单次判断造成的误动作的缺点，提高了装置的可靠性，判断准确率可达100％。缩短停电时间，减少停电面积和用电损失，减轻巡线人员劳动强度，提高了供电可靠性。
本领域技术人员应当理解，本实用新型所披露的具体实施例并非意在对本实用新型进行任何限制，而是为了使所属领域的技术人员更清楚地了解本实用新型，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书来界定。
权利要求1.一种智能故障选线及定位系统，其包括前端采集装置、无线发射装置、无线接收装置和数据分析装置，其特征在于该数据分析装置包括工控机、CT/PT滤波板和数据采集卡，该工控机包含底板、主板、键盘、液晶屏幕、电源以及中央处理装置，该CT/PT滤波板和数据采集卡插在该工控机的主板上，前端采集装置所采集的可测量信号经由无线发射装置和无线接收装置发送到数据分析中心，该可测量信号经由CT/PT滤波板滤波转换为平滑电压信号后送至该数据采集卡中，该数据采集卡对该平滑电压信号进行AD转换后传送到中央处理装置进行数据分析。
2.根据权利要求1所述的智能故障选线及定位系统，其特征在于该前端采集装置为电压互感器和电流互感器，其将电力传输线路上所监测位置的电压信号转换为可测量信号发送给无线发射装置。
3.根据权利要求1所述的智能故障选线及定位系统，其特征在于该CT/PT滤波板采用截止频率为2000Hz的2阶巴特沃斯滤波器。
4.根据权利要求1所述的智能故障选线及定位系统，其特征在于该中央处理装置包含智能比幅比相模块、谐波选线模块、小波选线模块、首半波选线模块、零序能量选线模块、图像识别选线模块，这些模块对输入中央处理装置的AD转换后的数据分别得出各自的分析结果，这些结果经中央处理装置加权平均后作为最终的选线标准。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的智能故障选线及定位系统，其特征在于该智能故障选线及定位系统还包括16路开关量板。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的智能故障选线及定位系统，其特征在于该智能故障选线及定位系统还包括硬件看门狗。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的智能故障选线及定位系统，其特征在于该智能故障选线及定位系统还包括可操作界面，用户通过上述键盘可进行记录查询、状态显示、参数设置和密码修改。
专利摘要本实用新型公开了一种智能故障选线及定位系统，其包括前端采集装置、无线发射装置、无线接收装置和数据分析装置，该数据分析装置包括工控机、CT/PT滤波板和数据采集卡，该工控机包含底板、主板、键盘、液晶屏幕、电源以及中央处理装置，该CT/PT滤波板和数据采集卡插在该工控机的主板上，前端采集装置所采集的可测量信号经由无线发射装置和无线接收装置发送到数据分析中心，该可测量信号经由CT/PT滤波板滤波转换为平滑电压信号后送至该数据采集卡中，该数据采集卡对该平滑电压信号进行AD转换后传送到中央处理装置进行数据分析。相对于现有技术，本实用新型具有操作简单、用户界面友好、选线定位准确及运行可靠等特点。
文档编号G01R31/08GK2869879SQ20062000014
公开日2007年2月14日 申请日期2006年1月5日 优先权日2006年1月5日
发明者关兴虎 申请人:关兴虎