本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种混合线路故障区间定位装置。
背景技术：
随着电力系统的迅速发展，输电线路在原有电缆、架空输电线路的基础上发展了电缆架空线混合输电线路，且应用越来越广泛。超高压电缆架空线混合输电线路能跨越大水道、海峡，可直接向大城市和工业区中心供电。同时，受城市空间和规划的限制，电缆架空线混合输电线路在城市中应用越来越广泛。电缆架空线混合输电线路还应用于中性点不直接接地的小电流输电系统中，如铁路信号电源供电系统。
但由于电缆架空线混合输电线路制造上的瑕疵或经过一段时间的使用，电缆的绝缘水平会下降，从而会引起电缆发生接地故障，同样，架空线也会发生类似故障。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是电缆架空线混合输电线路由于制造上的瑕疵或经过一段时间的使用，导致电缆绝缘水平下降，从而引起的电缆、架空线发生接地故障。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种混合线路故障区间定位装置，包括主控模块、后台服务器和多个采集模块，当线路出现故障时，各个所述采集模块三相同步采集高速录波，并上传至所述主控模块；所述主控模块将接收到的录波波形上传至所述后台服务器；所述后台服务器根据接收到的录波波形进行故障区间定位，判断线路故障发生在输电电缆侧或架空线路侧。
优选地，所述后台服务器根据故障发生时产生的行波到达所述采集模块的时间以及行波在线路中的传播速度进行故障位置定位。
优选地，各个所述采集模块安装在配电线路和绝缘护套接地线上，每个采集模块自适应线路负荷电流大小，并在线路故障发生时三相同步采集电缆线路负荷电流和输电电缆绝缘护套的接地电流、单相接地故障特征数据及图谱信息，通过宽频域电流传感器结合fpga高速采集及时捕获故障行波和局放。
优选地，所述采集模块的采集信息均通过101协议以遥信信息上传所述后台服务器，并做soe记录。
优选地，所述采集模块与后台服务器支持内部通信协议，所述后台服务器可远程查看和修改所述采集模块的相关参数以及远程升级程序。
优选地，所述采集模块采用5a小电流自取电并辅以超级电容作为主控电源，同时集成能量收集系统，从日光、热电、电磁和振动能量各种来源中提取纳米级能量并对其进行管理以作为备用电源。
优选地，所述主控模块与配电主站进行通信，支持太阳能板或ta取电方式供电，并辅以可充电电池作为后备电源。
优选地，所述后台服务器支持无线通信，通过移动客户端或调试软件对所述后台服务器进行参数读写、遥测数据读取以及遥控控制。
优选地，所述后台服务器自动发送告警短信到指定的移动客户端。
优选地，用户通过移动客户端发送特定查询短信到所述后台服务器，实时监控范围内线路是否发生故障。。
本发明提出了一种混合线路故障区间定位装置，对线路故障区间快速进行定位、分析与预防，判断故障发生在输电电缆侧还是架空线路侧，当电缆架空线混合输电线路发生故障时，能够准确的进行故障定位，一方面能够减轻巡线负担，另一方面又能加快线路恢复供电，减少因停电造成的经济损失。
附图说明
图1为本发明中一种混合线路故障区间定位装置的框图；
图2为本发明中一种混合线路故障区间定位装置的拓扑图。
具体实施方式
为了解决现有的电缆架空线混合输电线路由于制造上的瑕疵或经过一段时间的使用，导致电缆绝缘水平下降，从而引起的电缆、架空线发生接地故障的问题。本发明提出了一种混合线路故障区间定位装置，安装在输电电缆和架空线路结合的高压塔竿处，用于对电缆架空线混合输电线路状态以及高压电力电缆绝缘护套的接地状态进行实时监测，以及向远程服务器上传监测信息和故障检测数据，对线路故障区间快速进行定位、分析与预防，判断故障发生在输电电缆侧还是架空线路侧。当电缆架空线混合输电线路发生故障时，能够准确的进行故障定位，一方面能够减轻巡线负担，另一方面又能加快线路恢复供电，减少因停电造成的经济损失。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。
本发明实施例提供了一种混合线路故障区间定位装置，如图1和图2所示，具体包括主控模块20、后台服务器30和多个采集模块10，当线路出现故障时，各个采集模块10三相同步采集高速录波，并上传至主控模块20；主控模块20将接收到的录波波形上传至后台服务器30；后台服务器30根据接收到的录波波形进行故障区间定位，主要采用专家库算法、电流变化曲线、行波定位算法以及局放定位算法等方法，判断线路故障发生在输电电缆侧或架空线路侧。
同时，后台服务器30根据故障发生时产生的行波到达所述采集模块10的时间以及行波在线路中的传播速度进行故障位置定位。
各个采集模块10安装在配电线路和绝缘护套接地线上，每个采集模块10自适应线路负荷电流大小，并在线路故障发生时三相同步采集电缆线路负荷电流和输电电缆绝缘护套的接地电流、单相接地故障特征数据及图谱信息，通过宽频域电流传感器结合fpga高速采集及时捕获故障行波和局放，采用无线或有线通信方式将故障行波上传至主控模块20。其中，采集模块10的短路、接地、高温以及电池电压低等采集信息均通过101协议以遥信信息上传后台服务器30，并做soe记录，支持故障录波。除了101协议外，采集模块10与后台服务器30还支持内部通信协议，后台服务器30可远程查看和修改采集模块10的相关参数以及远程升级程序，便于进行远程维护。
上述采集模块10采用小电流(5a)自取电并辅以超级电容作为主控电源，同时集成能量收集系统，可以从日光、热电、电磁和振动能量等各种来源中提取纳米级能量并对其进行管理以作为备用电源。
主控模块20，对接收到的采集模块10上传的采集信息标注时间参数，并通过gprs通信上传至后台服务器30。
主控模块20与配电主站进行通信，支持太阳能板或ta取电方式供电，并辅以可充电电池作为后备电源。
后台服务器30支持无线通信，通过移动客户端或调试软件对后台服务器30进行参数读写、遥测数据读取以及遥控控制。
该装置还自带硬时钟模块，并由独立的电池供电，还可以通过远程通信对终端进行校时。
当线路发生短路、接地、高温等故障时，后台服务器可自动发送告警短信到指定的移动客户端。还具有通过短信查询线路运行状态的功能，用户可通过发送特定的查询短信到后台服务器30，实时监控范围内线路是否发生短路、接地、高温以及电池欠压等故障。
移动客户端采用gprs通信方式与后台服务器30进行远程通信，通信模式为tcp协议的服务器/客户端模式，移动客户端和后台服务器30主要采用dl/t634.5101-2002通信规约，支持平衡和非平衡传输模式，支持多种传输原因长度、公共地址长度以及链路地址长度。
混合线路故障区间定位装置电缆型主电源采用开口ct取电，后备电源采用超级电容(可选磷酸铁锂电池)和纳米级能量收集系统，而架空型采用太阳能取电装置，后备电源采用1节12v7ah铅酸蓄电池。当主电源有电时，电源管理模块自动控制后备电源不向终端供电，如果后备电源电压低则自动对其进行充电并带涓充功能。若混合线路故障区间定位装置已经正常工作，主电源失电时，电源管理模块自动控制后备电源向混合线路故障区间定位装置供电。
本发明提供的混合线路故障区间定位装置，依托创新的小电流取电技术、lora无线、4g通信、能量收集、罗氏线圈采样技术、宽频域电流互感器以及fpga高速采样等，当电缆架空线混合输电线路出现故障时，启动高速录波，各个采集模块10监测线路三相负荷电流、故障电流、局放以及行波等运行信息和主供电源、后备电源等，通过无线或有线等方式将录波波形传输给主控模块20，主控模块20通过gprs通信上传录波波形到后台服务器30，后台服务器30根据接收到的录波波形对电缆架空线混合输电线路进行故障区间定位，从而实现各类故障精准检测、分区和定位。
其中，同步采集的是三相电缆线电流和电缆护套接地电流，根据同一个时刻电流的变化，如某两相的线电流同时变大，而接地电流没有变化，则确认某两相短路且短路点是发生在架空线路一侧。本发明直接测量故障发生时产生的行波，根据行波到达采集模块10的时间，行波在线路中的传播速度，来计算故障位置。
同时，混合线路故障区间定位装置在电缆架空线混合输电线路正常运行情况下，监测负荷变化，将线路电流传送给后台工作人员，为工作人员提供线路负荷参考信息，当在电缆架空线混合输电线路发生接地故障、短路故障时，及时显示故障位置，以指导维修人员快速排除故障，恢复供电。
本发明具有以下优点：
1、创新的小电流(5a)存取电技术
采集模块内置了大容量、长寿命锂亚电池以及超级电容，通过应用新材料和创新的电源技术，可在线路电流0-600a范围内连续取电，线路5a电流即可满足自供运行和存电的最低要求，无需借助电池，从而有效延长产品寿命。
2、精准识别线路工况，支持电流录波
凭借创新的精确电流测量和对地电流检测技术，可在线路电流0-1000a范围、地电流0-100a范围内获得±1％的测量精度，可精确识别线路工况。
3、实时监测线路状态
采用短距离无线通信和gprs混合组网技术，支持各种复杂线路拓扑；且主动定时上报线路状态。具有通信传输双向确认和重传功能，确保数据传输的可靠性，以随时掌控线路实时运行状态。
4、高频局放信息采集
通过宽频域ct结合fpga高速采集，采集故障时产生的局放信息。
5、行波定位
通过宽频域ct结合带通滤波，同时高速实时采集，及时捕获故障时产生的行波信息，通过后台服务器专家库算法结合电流信息，定位故障点。
6、gps高精对时、授时
主控模块gps高精度(1us)授时，获得精准绝对时标。主控模块与采集模块每30分钟无线同步一次即可保证三相同步精度(±100us)，实现三相电流、对地电场波形采集。
7、免维护设计，可远程无线升级
挂线后自主运行，完全免维护设计，必要时可通过远程无线维护运行参数，更新故障判据或升级软件程序，提升工作效率。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。