二次侧电压取样架空配电线路故障定位系统的制作方法

本实用新型涉及一种二次侧电压取样架空配电线路故障定位系统，属于电力系统智能监控设备领域。

背景技术：

配电网供电系统中，架空线路是一个重要组成部分，直接影响着整个电力系统的安全、高效运行，配电架空线路网络结构复杂，接地及短路故障发生频率较高。传统的故障查找方式费时费力，人工巡线路途遥远，工作量大；离线故障测试设备需要停电查找故障点，影响了正常的生产生活，所以有效的实施对配电架空线路的在线监测及故障定位，确保配电架空线路运行的可靠性与经济性是目前供电企业面临的重要课题。

配网自动化大大提高了供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，但目前配电终端(ftu/dtu/ttu)—般部署在开关或变压器位置，对长距离的架空配电线路的中间段缺少管控。在配电线路传输距离远、线路分支多、运行情况复杂，环境和气候条件比较恶劣时，外破、设备故障和雷电等自然灾害导致的线路短路、接地故障时常发生，而且故障时，故障区段(位置)难以确定，给检修工作带来较大的困难，尤其是偏远地区，查找起来更是费时费力。

目前，虽然也存在一些方法来解决监控线路报警的问题，但是效果并不理想，存在很多问题，具体情况如下：

1、大多数电网都利用故障指示牌对架空线路故障进行报警，但是架空型线路故障指示器都是单独判断、单独显示报警，无法实现线路的实时监控，线路出现问题后必须配合人工巡线才能确定故障位置，巡线工作量非常大，而且故障排查困难和定位不迅速，影响了正常的生产生活。

2、已有方案往往不具备安全通讯的特质，一般为非组网方式或通过gprs公网组网。非组网方式由于其部署灵活、安装简单，目前使用最为广泛，但由于其无法实现集中管理，需要人工配合及无法实现实时监测目前正逐步退出使用；目前作为非组网方式的替代，通过gprs公网组网的系统正逐步实施，但鉴于gprs网络运营商逐步停止服务，也有部分使用物联网取代，但该种组网方式存在网络层安全隐患及应用层安全隐患。

3、已有的故障判别方法，包括零序功率法、首半波法、小波变换法、注入信号法等判别方法，由于采样速率低、守时精度低，普遍存在判断精度不高，容易产生误判和漏判的问题。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的问题是：提供一种不停电就可以安装使用，安全简单，定位精确的二次侧电压取样架空配电线路故障定位系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二次侧电压取样架空配电线路故障定位系统，包括架空配电线路和电压采样终端，其特征在于：所述的电压采样终端分布式设置在架空配电线路的变压二次侧；所述的电压采样终端包括电路连接的电压传感器、信号调制器、cpu和通讯单元，信号调制器和cpu的数据端之间设置触发逻辑模块和fpga。

电压采样终端只需安装在用户变压器二次侧的接线柱上，将线模电压的行波信号通过信号调制器输送到cpu进行处理，处理结果通过通信单元进行传输或者显示。该线模电压的特征是：1、响应速度快，暂态特性明确，利用分布式安装在线路或变压器二次侧电压行波到达的时间即可实现精确定位，测距精度高。2、接触式安装，采用专用的高频电压传感器实现双端测距。3、高频分量衰减系数小，适合超长距离线路。4、架空线路的安装结构对测试成功率无影响。由于分布式安装至少2个以上电压采样终端，利用行波双端测距技术进行分析，具有简单、可靠、适用性广、易于实现的优点，能够实现线路故障的精确定位。

其中优选方案是：

所述的电压传感器固定在架空配电线路的变压二次侧出线上。电压传感器为接触式电子电压互感器。

所述的信号调制器通过ad转换器连接触发逻辑模块的输入端。根据处理单元的数据不同，可以模拟信号也可以是数字信号。

所述的cpu设置的通讯单元至少包括网卡、usb、4g/5g通讯芯片、spi/rs232芯片或输入输出接口中的一种。实现两两以上互联或者与上位机服务器或者与云数据终端实现数据交换。

所述cpu设置电源模块，电源模块至少包括电池、蓄电池、太阳能电池板或者感应发电装置中的一种。

还包括外壳，外壳为全铸铝外壳、不锈钢外壳或涂覆氟涂料的碳钢外壳中的一种。保护电子元器件，并且实现电磁干扰的屏蔽。

本实用新型所具有的有益效果是：针对6kv\10kv\35kv架空线路运行状态进行监测，利用电压传感器采集架空线路运行过程的暂态行波信号，对其进行分析处理，实现架空线路的绝缘状态在线监测，测距装置采用现代行波双端测距技术实现故障点精准定位，对架空配电线路故障查找提供可靠依据，利用无线通讯技术提报检修和运维人员，达到快速检修和故障修复目的，避免事故扩大和不必要的经济损失。系统安装不改变架空配电线路运行方式和结构，不停电安装。软件后台采用gis地图显示故障点位置，管理界面简单易操作。

本实用新型通过采用变电设备二次侧的线模电压信号变化捕捉配电线路暂态过程，高精度同步守时技术，实现了配电架空线路的故障诊断和故障点的精确定位。

附图说明

图1为本实用新型的安装结构示意图；

图2为本实用新型的电压采样终端原理方框图；

图3为本实用新型的电压采样信号调理的低频电压采集电路原理图；

图4为本实用新型的电压采集信号调理的高频电压采集电路原路图；

图5为本实用新型的ad转换器的电路原理图。

其中，1、架空配电线路；2、变压设备；3、二次侧接线柱；4、电压采样终端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1、图2所示，二次侧电压取样架空配电线路故障定位系统，架空配电线路1和若干电压采样终端4，电压采样终端4分布式设置在架空配电线路1的变压二次侧；电压采样终端包括电路连接的电压传感器、信号调制器、cpu和通讯单元，信号调制器和cpu的数据端之间设置触发逻辑模块和fpga。

电压采样终端只需安装在用户变压器二次侧的接线柱上，将线模电压的行波信号通过信号调制器输送到cpu进行处理，处理结果通过通信单元进行传输或者显示。该线模电压的特征是：1、响应速度快，暂态特性明确，利用分布式安装在线路或变压器二次侧电压行波到达的时间即可实现精确定位，测距精度高。2、接触式安装，采用专用的高频电压传感器实现双端测距。3、高频分量衰减系数小，适合超长距离线路。4、架空线路的安装结构对测试成功率无影响。由于分布式安装至少2个以上电压采样终端，利用行波双端测距技术进行分析，具有简单、可靠、适用性广、易于实现的优点，能够实现线路故障的精确定位。

信号调制器通过ad转换器连接触发逻辑模块的输入端。根据处理单元的数据不同，可以模拟信号也可以是数字信号。cpu设置的通讯单元至少包括网卡、usb、4g/5g通讯芯片、spi/rs232芯片或输入输出接口中的一种。实现两两以上互联或者与上位机服务器或者与云数据终端实现数据交换。cpu设置电源模块，电源模块至少包括电池、蓄电池、太阳能电池板或者感应发电装置中的一种。

上述电压采样终端设置外壳，外壳为全铸铝外壳、不锈钢外壳或涂覆氟涂料的碳钢外壳中的一种。保护电子元器件，并且实现电磁干扰的屏蔽。

如图3-图5所示，低压测量变压器获得电压信号后经过变压器u20转换电压后，进行稳压隔直通交输入，经过信号放大器u21、u19进行调制后输入ad转换器u22进行转换，再输入cpu进行处理。高频电压信号进过运算放大器u24、隔离电容c149输入转换变压器l16，进过分压后输入ad转换器u22。ad转换器u22及其外围电路完成系统的信号转换，用于输入cpu进行处理。

实验证明本实用新型30秒内实现故障点的精确定位；定位精度为±6m。

本实用新型并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属+于本实用新型的保护范围。