一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端及采集方法
【专利摘要】本发明公开了一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端及采集方法，包括箱体及与箱体连接的箱门，所述的箱体侧面设有侧凹面，侧凹面内设有三个单相电流信号输入端口及一个用于接收单相故障指示器信号的短距无线接收单元，侧凹面上密封固定有侧盒，箱体的顶部设有顶凹面，顶凹面内设有GPRS无线信号发射器，顶凹面上密封固定有天窗盒，所述的单相电流信号输入端口为航空插座，所述的箱体与侧盒、天窗盒、箱门之间均通过双密封条密封结构进行密封，本方案的优点在于可同时采集单相瞬间电流信号及智能线路故障器提供的无线故障信号进行分析计算，能够准确判断小电流接地系统的单相接地故障。
【专利说明】一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端及采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线监测线路故障的采集终端及采集方法。
【背景技术】
[0002]配电线路传输距离远、支线多，多呈网状结构，其故障查找非常困难。如果配电线路在线监测采集终端与智能线路故障指示器相配合，那样可实时监测线路的正常运行情况和故障发生过程，检测并指示短路和接地故障，该技术如果实施能为配电线路对运行维护人员实时了解线路的运行状况，故障发生后的定位、维修等带来极大的便利。
[0003]而对于这项技术而言，采用小电流接地系统的单相接地故障的故障定位是配网自动化所面临的难点之一，首先，由于单相接地故障接地电阻较大，故障信号弱，破坏了很多定位方案的使用条件；其次，我国配电网线路分支众多，受负荷电流影响较大，且各分支点对暂态信号有衰减和畸变的作用，不利于提高检测精度。
[0004]目前，小电流接地系统的单相接地故障的检测方法通常有如下几类:
[0005]1:信号注入法，该方案检测精度高，但需要改变变电站的一次拓扑结构，故未得到广泛采用；
[0006]2:谐波检测法:利用电网中铁芯设备在三相电压不平衡时的磁饱和而产生的谐波分量，对小电流接地故障进行检测。
[0007]3:零序电流检测法:通过比较在单相接地故障发生前后的零序电流的幅值大小和方向，判断小电流接地故障；
[0008]4:首半波法:利用小电流接地发生时电网那个对地耦合电容产生的暂态震荡，判断小电流接地故障。
[0009]以上众多的方法均有其适用场合和判别的准确度，如果单一的判断方法均无法完全准确地完成小电流接地系统单相接地故障选线的任务。只有在综合上述各种方法的基础上，才能提高单相接地故障选线的精度。而目前常规的智能线路故障指示器通常只是采集单相电流。该方案已可基本满足相间短路检测的要求，但对于小电流系统的单相接地故障，只能通过检测首半波等暂态信号对单相接地故障进行判断，严重地限制了其判断小电流故障的准确性。
【发明内容】
[0010]本发明需要解决的技术问题是，提供一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端及采集方法，可同时采集单相瞬间电流信号及智能线路故障器提供的无线故障信号进行分析计算，能够准确判断小电流接地系统的单相接地故障。
[0011]本发明的技术方案是:一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，包括箱体及与箱体连接的箱门，所述的箱体侧面设有侧凹面，侧凹面内设有三个单相电流信号输入端口及一个用于接收单相故障指示器信号的短距无线接收单元，侧凹面上密封固定有侧盒，箱体的顶部设有顶凹面，顶凹面内设有GPRS无线信号发射器，顶凹面上密封固定有天窗盒，所述的单相电流信号输入端口为航空插座，所述的箱体与侧盒、天窗盒、箱门之间均通过双密封条密封结构进行密封。
[0012]优选的，所述的双密封条结构包括设于箱体上的两根平行而设的环形密封条，所述的侧盒、天窗盒、箱门上设有一根内嵌于两条环形密封条之间的单根密封圈。
[0013]优选的，所述的两根环形密封条分别设于侧凹面侧壁、顶凹面侧壁、箱体正面开口侧壁上。
[0014]优选的，所述的箱体外侧壁设有散热孔，所述的散热孔外壁设有防雨罩。
[0015]优选的，所述的散热孔呈倾斜状，外侧口高度低于内侧口高度。
[0016]优选的，所述的散热孔内侧口设有卡槽，卡槽内设有防尘过滤网。
[0017]优选的，所述的侧盒上设有出线口，所述的侧凹面位于箱体的底部。
[0018]优选额，所述的箱体底面为内凹曲面,所述的侧凹面设于内凹曲面上。
[0019]优选的，所述的CT取能电源的电源单元为光伏电池或者电流感应电源。
[0020]另外还提供一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集方法，具体方法如下:
[0021]1:由CT取能电源与三个单相电路信号输入端口结合，直接获取三个单相线路上的电流信号，并将此信号传输给采集终端内的内部控制电路，进行零序电流检测判断；同时采集终端上的短距无线接收单元也接收来自每个单相线路上的智能电路故障指示器发出的故障信号，并将此信号也传输给采集终端内的内部控制电路，进行首半波法检测判断；
[0022]2:内部控制电路将两种信号进行分析判断，当同时判定两种信号均为故障信号时，将此信号传输到GPRS无线发射器；
[0023]3 =GPRS无线发射器将信号通过远距无线网络传输到总站，并由总站的系统最终派出人员进行在线排查或实地排查。
[0024]采用本技术方案后，配电线路在线监测采集终端通过无线信道以广播的方式向各智能线路故障指示器发送同步采样脉冲，同步启动各智能线路故障指示器的采样流程，在采集完成一个周波的线路电流、对地电场后，配电线路在线监测采集终端依次从各智能线路故障指示器召唤这一个周波的线路电流、对地电场实时数据，以此计算三相的零序电流、零序对地电场，零序对地电场可在一定程度上反映对地的零序电压，在本方案中零序电流通过三个单相电流信号输入端口直接获取，智能线路故障指示器发出的信号数据则由短距无线接收单元接收，两种数据同时采集，结合后的优点在于:
[0025]1:在小电流接地系统中，如果发生单相接地故障，其零序电压必然大幅度升高。由于零序对地电场能在一定程度上反映其零序电压，因此该信号也就能作为单相接地故障判断的启动条件。在零序电压较小的情况下，无需进行大量的的运算工作以及无线通信的工作。这将会大幅度地降低配电线路在线监测采集终端的功耗，减轻对配电线路在线监测采集终端电源系统的压力。
[0026]2:由于首半波法检测的是暂态信号，极易受到干扰的影响。更何况配电线路在线监测采集终端就运行在一个强电场，强干扰的环境中。其次首半波法本身即具有一定的判断盲区，该方法的前提是基于单相接地故障发生在相电压接近最大值瞬间。零序电流的有效获得，一方面可为首半波法提供佐证，在首半波判断前后，如果零序电流有了较大的波动，即可进一步肯定单相接地故障。另一方面也可减小单纯采用首半波法时的盲区。
[0027]两种方法同时采集，并且有互补功能，能够更准确的判断单相线路故障，
[0028]另外，利用了防水型航空插座代替原有的走线孔，对箱体内外进行了彻底的隔离，防水型的航空插座内置的密封橡胶圈也可以避免灰尘、水对箱体内部电子元件的影响，航空插头、航空插座的即插即用的结构也方便实地插拔排除线路故障，不用打开箱体，避免对箱体内器件可能造成的损坏，同时整个箱体的密封性好，箱门、侧盒、天窗盒都采用双密封条密封结构，加强整个箱体的防水、防尘效果，提高了设备的稳定可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]附图1为箱体与箱门合并时的示意图；
[0030]附图2为本发明各部件的示意图；
[0031]附图3为散热孔内侧的示意图；
[0032]附图4为散热孔处的剖视示意图；
[0033]附图5为双密封条密封结构的示意图；
[0034]附图6为箱体底面内凹曲面的示意图；
[0035]附图7为本采集终端的工作示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
[0037]如图1至图7所示，一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，包括箱体I及与箱体连接的箱门2，所述的箱体侧面设有侧凹面11，侧凹面内设有三个单相电流信号输入端口 31及一个用于接收单相故障指示器信号的无线接收单元32，三个单相电流信号输入端口均连接到CT取能电源，所述的CT取能电源的电源单元优选为光伏电池或者电流感应电源，可以通过光照供能或者电流感应供能，自给自足，不需要额外增加电源，单相电流信号输入端口与CT取能电源结合用于获取三相线路中每个单相线路的实时电流等信号，判断线路的相间短路、单相接地等故障状态，无线接收单元则用无线接收的方式获取智能线路故障器的信号，同步各相智能线路故障指示器的采样，计算零序电流，零序对地电场，侧凹面上密封固定有侧盒3，箱体的顶部设有顶凹面12，顶凹面内设有GPRS无线信号发射器41，通过GPRS无线公网与主站系统相连接，并将三相线路的实时电流、线路的相间短路、对地电场、单相接地等故障状态定时上报给主站系统，以提高故障的响应速度，提高供电质量；顶凹面上密封固定有天窗盒4，天窗盒用于保护GPRS无线信号发射器41，同时防止雨水等通过GPRS无线信号发射器41渗透进入箱体内，所述的单相电流信号输入端口为航空插座，CT取能电源、短距无线接收单元、GPRS无线信号发射器与箱体内部控制电路相连，航空插座匹配用的为航空插头，航空插座、插头也称作军工插座、插头，原多用于飞机而得名。现在广泛应用于航海、航天、电力等领域，外壳材质常采用镁铝合金，坚固耐用。而且航空插座、插头用金属壳体封闭，部分阻止内部电磁辐射或外界电磁场对装置的干扰，可实现即插即用，非常方便，本例中三个单相电流信号输入端口为航空插座，实地检测时方便插拔进行单独排查，所述的箱体与侧盒、天窗盒、箱门之间均通过双密封条密封结构进行密封。采用本方案的优点在于综合了零序电流检测法和首半波法，零序电流检测法作为单相接地故障判断的启动条件，在电路正常的情况下，无需进行大量的的运算工作以及无线通信的工作，大幅度地降低配电线路在线监测采集终端的功耗，减轻对配电线路在线监测采集终端电源系统的压力，首半波法检测的前提是基于零序电流检测法，零序电流的有效获得，一方面可为首半波法提供佐证，在首半波判断前后，如果零序电流有了较大的波动，即可进一步肯定单相接地故障，另一方面也可减小单纯采用首半波法时的盲区，两种方法结合提高了故障监测的准确度，并借助GPRS无线信号发射器及时将故障信号传输到总站，可以第一时间进行故障排除，同时，本终端箱体采用防水、防尘的密封结构，能够保证采集终端的内部电子元件正常使用不出错，进一步提高准确性。
[0038]如图3和图4所示，所述的箱体外侧壁设有散热孔13，所述的散热孔外壁设有防雨罩14，散热孔可以有助于箱体内电子元件散热，而且加装防雨罩后可以防止外部雨水从散热孔进入箱体内，优选的，所述的散热孔呈倾斜状，外侧口高度低于内侧口高度，该设计的优点在于:箱体放置在露天，很多时候散热孔外侧口处会聚集一些小水珠，这些小水珠会因为风吹等外力影响流入箱体内，长期受潮后影响箱体内的电子元件，将散热孔设置成倾斜状，使得这些小水珠在受外力进入箱体之前首先要克服自身重力才能进入，减少箱体受潮程度，当然为了将防水、防尘效果达到最理想效果，所述的散热孔内侧口设有卡槽15，卡槽内设有防尘过滤网16，因为整个箱体的唯一开口处就是在散热孔处，在该处设置防尘过滤网可以将微尘进入箱体的唯一渠道有效遏制，同时防尘过滤网一般都有吸水成分，这部分吸水成分还可以阻隔一部分克服自身重力进入箱体内的小水珠，防尘、防水两不误。
[0039]如图5所示，以箱门与箱体的连接处为例，所述的双密封条密封结构包括设于箱体上的两根平行而设的环形密封条61，所述的侧盒、天窗盒、箱门上设有一根内嵌于两条环形密封条之间的单根密封圈62，两条平行而设的环形密封条固定在箱体内壁靠近开口处，两条环形密封条中间留有空隙，该空隙刚好可以塞下另一条密封条，即本例中的单根密封圈62，单根密封圈塞紧后分别与两条环形密封条过盈配合，外部的水要进入箱体内，则要通过两层密封圈的保护，防水、防尘效果突出。
[0040]如图6所示，所述的侧盒上设有出线口，所述的侧凹面位于箱体的底部，侧凹面与侧盒设于侧面时雨水容易积聚，而且防雨罩上的雨水顺流下了也会积聚到侧盒上，万一侧盒的密封效果出现问题容易引起箱体内部潮湿，而设置在箱体底面可以避免这个问题，雨水顺流下到箱体底面后会因自身重力原因往下掉落，不会渗透进侧盒内，优选的，所述的箱体底面为内凹曲面17，而设置内凹曲面后，内凹曲面的高度高于箱体底面,顺滑下的雨水不会滑到内凹曲面上，更不会渗透到内凹面上。
[0041]如图7所示，本方案的采集方法流程如下:
[0042]1:由CT取能电源与三个单相电路信号输入端口结合，直接获取三个单相线路上的电流信号，并将此信号传输给采集终端内的内部控制电路，进行零序电流检测判断；同时采集终端上的短距无线接收单元也接收来自每个单相线路上的智能电路故障指示器发出的故障信号，并将此信号也传输给采集终端内的内部控制电路，进行首半波法检测判断；
[0043]2:内部控制电路将两种信号进行分析判断，当同时判定两种信号均为故障信号时，将此信号传输到GPRS无线发射器；
[0044]3 =GPRS无线发射器将信号通过远距无线网络传输到总站，并由总站最终派出人员进行在线排查或实地排查。
[0045]以上仅就本发明较佳的实例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限与以上实例，其具体结构允许有变化，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
【权利要求】
1.一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，包括箱体(1)及与箱体连接的箱门(2),其特征在于:所述的箱体外壁设有侧凹面(11),侧凹面内设有三个单相电流信号输入端口(31)及一个用于接收单相故障指示器信号的短距无线接收单元(32),三个单相电流信号输入端口均连接到取能电源，侧凹面上密封固定有侧盒(3),箱体的顶部设有顶凹面(12),顶凹面内设有无线信号发射器(41),顶凹面上密封固定有天窗盒(4),所述的单相电流信号输入端口为航空插座，所述的箱体与侧盒、天窗盒、箱门之间均通过双密封条密封结构进行密封。
2.根据权利要求1所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的双密封条密封结构包括设于箱体上的两根平行而设的环形密封条(61),所述的侧盒、天窗盒、箱门上设有一根内嵌于两条环形密封条之间的单根密封圈(62)。
3.根据权利要求2所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的两根环形密封条分别设于侧凹面侧壁、顶凹面侧壁、箱体正面开口侧壁上。
4.根据权利要求1所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的箱体外侧壁设有散热孔(13),所述的散热孔外壁设有防雨罩(14)。
5.根据权利要求4所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的散热孔呈倾斜状，外侧口高度低于内侧口高度。
6.根据权利要求5所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的散热孔内侧口设有卡槽(15),卡槽内设有防尘过滤网(化)。
7.根据权利要求1所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的侧盒上设有出线口，所述的侧凹面位于箱体的底部。
8.根据权利要求7所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的箱体底面为内凹曲面(17),所述的侧凹面设于内凹曲面上。
9.根据权利要求1所述的一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集终端，其特征在于:所述的取能电源的电源单元为光伏电池或者电流感应电源。
10.一种支持三相同步采集的配电线路在线监测采集方法，其特征在于:具体方法如下: 1:由取能电源与三个单相电路信号输入端口结合，直接获取三个单相线路上的电流信号，并将此信号传输给采集终端内的内部控制电路，进行零序电流检测判断；同时采集终端上的短距无线接收单元也接收来自每个单相线路上的智能电路故障指示器发出的故障信号，并将此信号也传输给采集终端内的内部控制电路，进行首半波法检测判断； 2:内部控制电路将两种信号进行分析判断，当同时判定两种信号均为故障信号时，将此信号传输到无线发射器； 3:即1？3无线发射器将信号通过远距无线网络传输到总站，并由总站的系统最终派出人员进行在线排查或实地排查。
【文档编号】G01R31/08GK104391226SQ201410708231
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】张页, 庄晓丹, 苏毅方, 陈蕾, 朱义勇, 卢峰, 蒋建杰, 周安仁, 刘笑园, 季旭, 张兵, 林才富, 钦伟, 崔小菱, 邢翼, 岑梁, 黄益军, 王震宇, 李波, 聂峥 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司湖州供电公司, 国网浙江长兴县供电公司