專利名稱：智能故障選線及定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能故障選線及定位系統(tǒng)，更確切地說，涉及一種用于電力系統(tǒng)故障檢測的智能故障選線及定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求日益提高，在6～66kV電力系統(tǒng)中普遍采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)方式，線路復(fù)雜、分支較多，當(dāng)發(fā)生相間短路或單相接地等故障時很難查找故障點。盡管當(dāng)前有多種選線方法可以使用，例如比幅比相法、諧波法及首半波法等，但任何單一選線方法都很難完全適應(yīng)各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與復(fù)雜的故障狀況，從而導(dǎo)致選線準確率偏低，不能定位故障點位置。因此，需要一種選線和定位系統(tǒng)，能夠迅速可靠地指示出發(fā)生單相接地故障的線路并指出故障點，從而徹底改變過去盲目巡線，分段合閘送電查找故障的落后作法，縮短停電時間，減少停電面積和用電損失，減輕巡線人員勞動強度，提高了供電可靠性。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠迅速可靠地指示出發(fā)生相間短路及單相接地故障的線路和故障點的智能故障選線及定位系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種智能故障選線及定位系統(tǒng)，其包括前端采集裝置、無線發(fā)射裝置、無線接收裝置和數(shù)據(jù)分析裝置，該數(shù)據(jù)分析裝置包括工控機、CT/PT濾波板和數(shù)據(jù)采集卡，該工控機包含底板、主板、鍵盤、液晶屏幕、電源以及中央處理裝置，該CT/PT濾波板和數(shù)據(jù)采集卡插在該工控機的主板上，前端采集裝置所采集的可測量信號經(jīng)由無線發(fā)射裝置和無線接收裝置發(fā)送到數(shù)據(jù)分析中心，該可測量信號經(jīng)由CT/PT濾波板濾波轉(zhuǎn)換為平滑電壓信號后送至該數(shù)據(jù)采集卡中，該數(shù)據(jù)采集卡對該平滑電壓信號進行AD轉(zhuǎn)換后傳送到中央處理裝置進行數(shù)據(jù)分析，優(yōu)選的是，該前端采集裝置為電壓互感器和電流互感器，其將電力傳輸線路上所監(jiān)測位置的電壓信號轉(zhuǎn)換為可測量信號。
優(yōu)選的是，該CT/PT濾波板采用截止頻率為2000Hz的2階巴特沃斯濾波器。
優(yōu)選的是，該中央處理裝置包含智能比幅比相模塊、諧波選線模塊、小波選線模塊、首半波選線模塊、零序能量選線模塊、圖像識別選線模塊，這些模塊根據(jù)上述AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分別得出各自的分析結(jié)果，這些結(jié)果經(jīng)中央處理裝置加權(quán)平均后作為最終的選線標準。
進一步地，該智能故障選線及定位系統(tǒng)還包括16路開關(guān)量板。
進一步地，該智能故障選線及定位系統(tǒng)還包括硬件看門狗。
進一步地，該智能故障選線及定位系統(tǒng)還包括可操作界面，用戶通過上述鍵盤可進行記錄查詢、狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)置和密碼修改。
在上述的技術(shù)方案中，通過中央處理裝置對智能比幅比相模塊、諧波選線模塊、小波選線模塊、首半波選線模塊、零序能量選線模塊和圖像識別選線模塊的計算結(jié)果進行綜合分析，保證結(jié)果具有最高的正確性。進一步地，采用硬件看門狗技術(shù)，使得裝置的抗干擾、自檢及自恢復(fù)能力強。進一步地，開關(guān)量板可以提供多路大驅(qū)動容量開關(guān)量輸出。進一步地，通過可操作界面為用戶提供方便的人機交互環(huán)境。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有操作簡單、用戶界面友好、選線定位準確及運行可靠等特點。


圖1為根據(jù)本實用新型一個具體實施例的選線和定位系統(tǒng)示意圖；圖2為根據(jù)本實用新型一個具體實施例的選線和定位系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖；圖3為根據(jù)本實用新型一個具體實施例的巴特沃斯濾波器電路圖；圖4為根據(jù)本實用新型一個具體實施例的開關(guān)量板電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
參考圖1和圖2，本實用新型的智能故障選線及定位系統(tǒng)包括前端數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置采集的信號經(jīng)由無線發(fā)射裝置和無線接收裝置發(fā)送到數(shù)據(jù)分析裝置，這些信號輸入到數(shù)據(jù)分析裝置的高精度CT/PT濾波板中，經(jīng)過巴特沃斯低通濾波器濾波后變換為平滑的電壓信號送至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡對濾波板輸出信號進行AD轉(zhuǎn)換后送入中央處理裝置。在一個實施例中，前端數(shù)據(jù)采集裝置包括電壓互感器和電流互感器(PT，CT)，其套接在待測線纜上，將小電流接地系統(tǒng)的母線零序電壓信號和各條線路的零序電流信號經(jīng)PT和CT變換轉(zhuǎn)換成可測信號。中央處理裝置包含智能比幅比相模塊、諧波選線模塊、小波選線模塊、首半波選線模塊、零序能量選線模塊及圖像識別選線模塊。智能比幅比相模塊比較母線的零序電壓和所有線路零序電流的幅值和相位，故障線路零序電流相位應(yīng)滯后零序電壓90°并與正常線路零序電流反相，若所有線路零序電流同相，則為母線故障。諧波選線模塊當(dāng)線路零序電流中含有豐富的諧波成分，則比較所有線路零序電流諧波分量的相位，故障線路零序電流相位應(yīng)與正常線路零序電流反相，若所有線路零序電流同相，則為母線故障。小波選線模塊利用單相接地故障產(chǎn)生的暫態(tài)電流和諧波電流作為選線判斷的依據(jù)，由于小電流接地電網(wǎng)單相接地故障等值電路是一個容性通路，故障的突然作用在電路中產(chǎn)生的暫態(tài)電流通常很大，特別是發(fā)生弧光接地故障或間歇性接地故障情況下，暫態(tài)電流含量更豐富，持續(xù)時間更長，暫態(tài)電流滿足在故障線路上的數(shù)值等于在非故障線路上數(shù)值之和且方向相反的關(guān)系。首半波模塊利用發(fā)生故障的最初半個周波內(nèi)，故障線路零序電流與正常線路零續(xù)電流極性相反的特點，從而通過比較首半波的零序電流極性進行故障選線。零序能量選線方法利用小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，故障線路的零序電流的有功分量與正常線路極性相反的特點進行選線，由于有功分量的含量較小，所以該模塊采用零序電流與零序電壓的乘積，即零序能量來度量零序電流的有功分量，零序能量最大的線路就是故障線路。圖像識別選線模塊在選線系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些極其特殊類型的故障樣本，用正規(guī)的選線方法很難做出可靠的選線判斷時，則將該次故障的指紋特征及故障信息保存下來，作為一個參考樣本，當(dāng)再一次出現(xiàn)類似的故障時，通過與保存過的樣本指紋特征進行匹配，就可以推斷出新故障樣本的故障線路，不斷地收集和充實樣本庫，就可以處理各類特殊樣本的選線問題。中央處理裝置根據(jù)特定的接地類型，對每個選線模塊的選線結(jié)果乘以一個經(jīng)驗系數(shù)a，對所有選線結(jié)果進行加權(quán)處理，從而得到一個綜合選線結(jié)果，保證最高的正確性。當(dāng)選出故障線路之后，根據(jù)安裝在該線路之上的前端采集裝置所收集的電流信號，進一步定位故障點。在一個優(yōu)選的實施例中，當(dāng)采用中性點不接地系統(tǒng)時，智能型比幅比相選線模塊a為0.75，諧波選線模塊a為0.05，小波選線模塊a為0.1，首半波選線模塊a為0.1；當(dāng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)時，零序能量選線模塊a為0.55，諧波選線模塊a為0.1，小波選線模塊a為0.15，首半波選線模塊a為0.2。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在其它的實施例中，也可采用其它不同的加權(quán)系數(shù)。進一步地，中央處理裝置還可在故障沒有消失的情況下每隔1秒鐘重復(fù)進行選線計算，直至故障消失，從而有效地排除隨機大干擾的影響，提高選線的正確性。
在一個具體的實施例中，本實用新型的智能故障選線及定位系統(tǒng)采用臺灣研華工控機作為硬件平臺，前板配有液晶大屏幕顯示、功能按鍵以及標準105鍵盤，底板、主板、電源采用PCA-6114、PCA-6003H-00A1和原機電源，中央處理裝置采用基于Intel8244BX芯片集的PGA370封裝工業(yè)CPU卡，其使用Socket-370處理器接口，在無緩存的板上可配置256MB的DIMM。電壓、電流互感器采用精度為0.2，角誤差為5’的高精度電壓、電流互感器。如圖3所示，CT/PT濾波板優(yōu)選采用截止頻率為2000Hz的2階巴特沃斯低通濾波器。數(shù)據(jù)采集卡采用AC1820A數(shù)據(jù)采集卡，采樣數(shù)據(jù)通過ISA總線存入寄存器，其具有16通道單端輸入(±5V)，A/D采樣速率為1000Ksps。如圖4所示，在一個實施例中，該智能故障選線及定位系統(tǒng)還可包括與數(shù)據(jù)采集卡相連的16路開關(guān)量輸出開關(guān)量板，其最多可以提供16路大驅(qū)動容量開關(guān)量輸出和1路掉電告警信號輸出，每路輸出有1000伏直流的高電壓隔離和光電隔離，輸出通道帶有D型鎖存器，有感性負載二極管保護回路，通道信號以繼電器常開接點形式輸出(掉電告警信號以常閉接點形式輸出)。在另一個實施例中，該智能故障選線及定位系統(tǒng)還可包括硬件看門狗，實現(xiàn)硬件自檢智能化，提高抗干擾、自檢及自恢復(fù)能力。除了電壓、電流互感器以外，上述各個裝置安裝在密閉的金屬機箱中。裝置還包括一個可操作界面，該裝置采用Windows me系統(tǒng)，用戶通過鍵盤可控制中央處理裝置在人機界面(液晶大屏幕)上實現(xiàn)以下操作顯示目前電網(wǎng)運行狀態(tài)；查閱和管理記錄，例如此前的單相接地故障記錄；參數(shù)設(shè)置，例如在中性點接地方式，用戶可以設(shè)定設(shè)定各條母線中性點的接地方式，根據(jù)保護整定計算定值設(shè)定零序電壓整定值，設(shè)置故障發(fā)生后延遲多長時間發(fā)出接地報警信號，設(shè)定源地址、目標地址、波特率、用于和綜自通訊時的通訊參數(shù)；修改密碼。
本實用新型的智能故障選線及定位系統(tǒng)適用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈、電阻接地等運行方式的小電流接地系統(tǒng)，可廣泛用于電力系統(tǒng)的變電站、發(fā)電廠、水電站及化工、采油、冶金、煤炭、鐵路等大型廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)。其采用多種方法進行故障判斷，每種方法都針對信號的具體特點，不同方法之間具有互補性，從而克服了過去裝置單一算法、單次判斷造成的誤動作的缺點，提高了裝置的可靠性，判斷準確率可達100％?？s短停電時間，減少停電面積和用電損失，減輕巡線人員勞動強度，提高了供電可靠性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本實用新型所披露的具體實施例并非意在對本實用新型進行任何限制，而是為了使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員更清楚地了解本實用新型，本實用新型的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書來界定。
權(quán)利要求1.一種智能故障選線及定位系統(tǒng)，其包括前端采集裝置、無線發(fā)射裝置、無線接收裝置和數(shù)據(jù)分析裝置，其特征在于該數(shù)據(jù)分析裝置包括工控機、CT/PT濾波板和數(shù)據(jù)采集卡，該工控機包含底板、主板、鍵盤、液晶屏幕、電源以及中央處理裝置，該CT/PT濾波板和數(shù)據(jù)采集卡插在該工控機的主板上，前端采集裝置所采集的可測量信號經(jīng)由無線發(fā)射裝置和無線接收裝置發(fā)送到數(shù)據(jù)分析中心，該可測量信號經(jīng)由CT/PT濾波板濾波轉(zhuǎn)換為平滑電壓信號后送至該數(shù)據(jù)采集卡中，該數(shù)據(jù)采集卡對該平滑電壓信號進行AD轉(zhuǎn)換后傳送到中央處理裝置進行數(shù)據(jù)分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能故障選線及定位系統(tǒng)，其特征在于該前端采集裝置為電壓互感器和電流互感器，其將電力傳輸線路上所監(jiān)測位置的電壓信號轉(zhuǎn)換為可測量信號發(fā)送給無線發(fā)射裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能故障選線及定位系統(tǒng)，其特征在于該CT/PT濾波板采用截止頻率為2000Hz的2階巴特沃斯濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能故障選線及定位系統(tǒng)，其特征在于該中央處理裝置包含智能比幅比相模塊、諧波選線模塊、小波選線模塊、首半波選線模塊、零序能量選線模塊、圖像識別選線模塊，這些模塊對輸入中央處理裝置的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分別得出各自的分析結(jié)果，這些結(jié)果經(jīng)中央處理裝置加權(quán)平均后作為最終的選線標準。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的智能故障選線及定位系統(tǒng)，其特征在于該智能故障選線及定位系統(tǒng)還包括16路開關(guān)量板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的智能故障選線及定位系統(tǒng)，其特征在于該智能故障選線及定位系統(tǒng)還包括硬件看門狗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的智能故障選線及定位系統(tǒng)，其特征在于該智能故障選線及定位系統(tǒng)還包括可操作界面，用戶通過上述鍵盤可進行記錄查詢、狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)置和密碼修改。
專利摘要本實用新型公開了一種智能故障選線及定位系統(tǒng)，其包括前端采集裝置、無線發(fā)射裝置、無線接收裝置和數(shù)據(jù)分析裝置，該數(shù)據(jù)分析裝置包括工控機、CT/PT濾波板和數(shù)據(jù)采集卡，該工控機包含底板、主板、鍵盤、液晶屏幕、電源以及中央處理裝置，該CT/PT濾波板和數(shù)據(jù)采集卡插在該工控機的主板上，前端采集裝置所采集的可測量信號經(jīng)由無線發(fā)射裝置和無線接收裝置發(fā)送到數(shù)據(jù)分析中心，該可測量信號經(jīng)由CT/PT濾波板濾波轉(zhuǎn)換為平滑電壓信號后送至該數(shù)據(jù)采集卡中，該數(shù)據(jù)采集卡對該平滑電壓信號進行AD轉(zhuǎn)換后傳送到中央處理裝置進行數(shù)據(jù)分析。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有操作簡單、用戶界面友好、選線定位準確及運行可靠等特點。
文檔編號G01R31/08GK2869879SQ20062000014
公開日2007年2月14日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
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