專利名稱：一種電力線路故障行波定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力線路故障行波定位裝置。
背景技術(shù)：
目前電力線路故障行波測距裝置一般采用電流行波進(jìn)行故障定位，直接從電流互感器二次側(cè)提取電流行波波頭的突變信號。該定位方法需要具有海量數(shù)據(jù)存儲的高速數(shù)據(jù)采集裝置和能進(jìn)行復(fù)雜小波分析的高性能計(jì)算機(jī)裝置。這使現(xiàn)有的電流行波測距裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。由于采集的數(shù)據(jù)量大、路數(shù)多，受此限制，采樣率定位精度大打折扣。通過建立CVT(電容式電壓互感器)行波傳變分析高頻等值模型，分析CVT各元件對 頻率響應(yīng)的影響，通過仿真和裝置實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，電壓行波比電流行波相對幅值大，理論上較易測量；當(dāng)故障行波波頭到達(dá)時(shí)，在CVT 二次側(cè)會引起明顯的頻率突變和高頻振蕩，線路阻波器對CVT 二次電壓行波奇異檢測影響有限，雷擊及高阻接地時(shí)的行波波頭是可測的，基于CVT 二次電壓的全網(wǎng)故障行波定位裝置也是可行的，具有實(shí)用價(jià)值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電力線路故障行波定位裝置，具有定位故障準(zhǔn)確的特點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種電力線路行波定位裝置，其特征在于包括行波測距裝置、錄波器和后臺計(jì)算機(jī)，所述行波測距裝置和錄波器通過以太網(wǎng)與后臺計(jì)算機(jī)連接，行波測距裝置和錄波器與GPS進(jìn)行通信。優(yōu)選的所述行波測距裝置為電壓行波測距裝置，包括開關(guān)量采集板、電壓轉(zhuǎn)換板、高速采集板、PC機(jī)和報(bào)警輸出板，所述開關(guān)量采集板和電壓轉(zhuǎn)換板的輸出端與高速采集板的輸入端連接，高速采集板的輸出端通過PCI總線與PC機(jī)進(jìn)行連接，報(bào)警輸出板與高速采集板的輸出端連接，指示板與報(bào)警輸出板的輸出端連接。優(yōu)選的所述高速采集板包括運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA、DSP、SDRAM和FLASH，經(jīng)過隔離后的電壓模擬信號依次經(jīng)運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器后通過數(shù)據(jù)/地址總線與FPGA連接，F(xiàn)PGA與DSP之間通過EMIF總線連接，SDRAM和FLASH與DSP連接。優(yōu)選的所述錄波器包括開關(guān)量采集板、互感器轉(zhuǎn)換箱、低速采集板和前置計(jì)算機(jī)，所述開關(guān)量采集板和互感器轉(zhuǎn)換箱的輸出端與低速采集板的輸入端連接，低速采集板通過高速總線與前置計(jì)算機(jī)連接。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于錄波器由于原理性的原因，測距精度及準(zhǔn)確性不高，行波測距由于采樣率太高，記錄時(shí)間短所記錄的線路信息有限，不能全面反映故障的性質(zhì)，所述系統(tǒng)將錄波和行波定位功能相結(jié)合，彌補(bǔ)錄波器和行波測距裝置相互的缺點(diǎn)，定位故障準(zhǔn)確；將行波測距裝置和錄波器相結(jié)合由原來2個(gè)獨(dú)立的屏柜，合并為一個(gè)屏柜，減小了系統(tǒng)的體積，節(jié)約了控制室面積，簡化了安裝調(diào)試過程，2次回路電纜接線簡CN 202720307 U
書
明
說
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單，減少接線出錯(cuò)的概率和工作量，并且從硬件上可以節(jié)省共用設(shè)備，制造成本低。所述系統(tǒng)直接利用電壓互感器二次行波信號進(jìn)行故障定位，而無需加裝專用傳感器，系統(tǒng)簡單，只需測量變電站母線電壓，具有測量信號少，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，易于應(yīng)用的特點(diǎn)。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I是本實(shí)用新型的原理框圖；圖2是圖I中高速采集板的原理框圖；圖3是定位裝置運(yùn)行的流程圖；圖4是雙端行波測距原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-2所示，一種電力線路故障行波定位裝置，包括行波測距裝置、錄波器和后臺計(jì)算機(jī)，所述行波測距裝置和錄波器通過以太網(wǎng)與后臺計(jì)算機(jī)連接，行波測距裝置和錄波器與GPS進(jìn)行通信。所述行波測距裝置可以是電流行波測距裝置也可以是電壓行波測距
>j-U ρ α裝直。優(yōu)選的所述行波測距裝置為電壓行波測距裝置，包括開關(guān)量采集板、電壓轉(zhuǎn)換板、高速采集板、PC機(jī)和報(bào)警輸出板；所述開關(guān)量采集板和電壓轉(zhuǎn)換板的輸出端與高速采集板的輸入端連接，高速采集板的輸出端通過PCI總線與PC機(jī)進(jìn)行連接，報(bào)警輸出板與高速采集板的輸出端連接，指示板與報(bào)警輸出板的輸出端連接，指示相關(guān)報(bào)警信號等。開關(guān)量采集板將開關(guān)量信號隔離處理，如果開關(guān)發(fā)生變位，則通過硬件信號通知高速采集板啟動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。開關(guān)量的接入主要用于對故障線路的判別，如哪個(gè)開關(guān)量啟動(dòng)，說明是哪條線路故障，對測距精度沒有影響。所述高速采集板包括運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA、DSP、SDRAM和FLASH ;經(jīng)過隔離后的電壓模擬信號依次經(jīng)運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器后通過數(shù)據(jù)/地址總線與FPGA連接，F(xiàn)PGA與DSP之間通過EMIF總線連接，SDRAM和FLASH與DSP連接。高速采集板是以DSP、FPGA為基本結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集平臺，主要完成電壓行波信號的高速數(shù)據(jù)采集和緩存、接收GPS對時(shí)信號和同步采樣調(diào)整；自帶一個(gè)高穩(wěn)定度的恒溫晶振，通過秒脈沖信號倍頻或其它方式產(chǎn)生5MHz的同步采樣信號，兩端采樣同步精度優(yōu)于I μ S。高穩(wěn)晶振在GPS信號失效的情況下，2小時(shí)內(nèi)的誤差小于lOys。支持PCI總線，裝置通過PCI橋可及時(shí)獲取高速采集板的運(yùn)行情況，若出現(xiàn)故障，及時(shí)告警。接受開關(guān)量啟動(dòng)信號，進(jìn)行行波數(shù)據(jù)記錄。接受命令完成相關(guān)操作，如手動(dòng)啟動(dòng)錄波、上傳錄波數(shù)據(jù)、定值整定等。所述定位裝置自檢包括開機(jī)啟動(dòng)時(shí)的自檢和正常運(yùn)行時(shí)的巡檢，因此，在任何情況下，裝置的任何異常都能及時(shí)反映出來，并準(zhǔn)確定位。自檢內(nèi)容包括電源錯(cuò)誤告警、A/D采集錯(cuò)誤告警、GPS信號錯(cuò)誤告警、數(shù)據(jù)區(qū)滿告警、DSP錯(cuò)誤告警、SDRAM錯(cuò)誤告警、有壞數(shù)據(jù)區(qū)告警等。報(bào)警輸出板完成信號輸出即故障告警、運(yùn)行指示燈、錄波啟動(dòng)、GPS信號等，同時(shí)主界面將顯示告警信息，保存在日志中。指示板將指示電源、裝置啟動(dòng)、裝置異常、GPS異常、運(yùn)行燈等信號的顯示功能。
4[0021]所述錄波器包括開關(guān)量采集板、互感器轉(zhuǎn)換箱、低速采集板和前置計(jì)算機(jī)，所述開關(guān)量采集板和互感器轉(zhuǎn)換箱的輸出端與低速采集板的輸入端連接，低速采集板通過高速總線與前置計(jì)算機(jī)連接。軟件算法利用故障行波到達(dá)故障線路兩端的時(shí)間差計(jì)算出故障距離，雙端行波定位最大的一個(gè)特點(diǎn)就是原理簡單，只需要捕捉行波第一個(gè)波頭，不受各種反射波、折射波 的影響。但該方法需要雙端同步測量，需要通訊設(shè)備。目前隨著GPS授時(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，同步和通訊問題已能圓滿解決。當(dāng)故障行波波頭到達(dá)時(shí)，在CVT 二次側(cè)會引起明顯的頻率突變和高頻振蕩，采用小波變換方法進(jìn)行行波波頭檢測，并通過自適應(yīng)門檻消噪、相電壓和線電壓綜合判斷等方法，提高行波波頭識別的準(zhǔn)確性和可靠性。據(jù)此，可進(jìn)行行波波頭的準(zhǔn)確檢測，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的精確定位，裝置工作流程圖如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)組建技術(shù)在同一電壓等級的復(fù)雜電網(wǎng)應(yīng)用時(shí),變電站各條出線電流各不相同，不利于建立基于整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)的故障電流行波定位裝置，而各條出線在母線處電壓相等，便于建立基于整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)的故障電壓行波定位裝置網(wǎng)絡(luò)。由于電壓行波測距裝置的管理應(yīng)用軟件采用最新的B/S (Browser/Server)結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，用戶計(jì)算機(jī)上僅需要安裝有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)對行波測距裝置的遠(yuǎn)程管理和通訊，無需再進(jìn)行安裝單獨(dú)的通訊管理軟件，通過WEB服務(wù)器，就能實(shí)現(xiàn)WEB多種游覽功能。在使用所述定位裝置時(shí)，一般使用雙端定位法，雙端行波定位原理是利用故障行波到達(dá)故障線路兩端的時(shí)間差計(jì)算出故障距離，關(guān)鍵是準(zhǔn)確記錄下行波到達(dá)線路兩端的相對時(shí)間，利用接收GPS的衛(wèi)星信號并配合高精度恒溫晶振的使用，可以獲取精度在O. Ius以內(nèi)的時(shí)間脈沖，因此GPS可作為同步時(shí)間單元。由于母線兩端都只檢測第一個(gè)到達(dá)的行波，線路的過渡電阻的電弧特性、裝置運(yùn)行方式的變化、線路的分布電容以及負(fù)荷電流等因素對測距復(fù)雜性不會造成大的影響，因此雙端行波法比單端行波法測距結(jié)果更準(zhǔn)確和可靠。如圖4所示，對于故障線路來說，設(shè)輸電線路全長L，故障點(diǎn)初始行波達(dá)到兩端母線M，N的時(shí)間分別為Tm和Tn，則故障點(diǎn)距線路兩端的距離分別為
權(quán)利要求1.一種電力線路故障行波定位裝置，其特征在于包括行波測距裝置、錄波器和后臺計(jì)算機(jī)，所述行波測距裝置和錄波器通過以太網(wǎng)與后臺計(jì)算機(jī)連接，行波測距裝置和錄波器與GPS進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電力線路故障行波定位裝置，其特征在于所述行波測距裝置為電壓行波測距裝置，包括開關(guān)量采集板、電壓轉(zhuǎn)換板、高速采集板、PC機(jī)和報(bào)警輸出板，所述開關(guān)量采集板和電壓轉(zhuǎn)換板的輸出端與高速采集板的輸入端連接，高速采集板的輸出端通過PCI總線與PC機(jī)進(jìn)行連接，報(bào)警輸出板與高速采集板的輸出端連接，指示板與報(bào)警輸出板的輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力線路故障行波定位裝置，其特征在于所述高速采集板包括運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA, DSP、SDRAM和FLASH，經(jīng)過隔離后的電壓模擬信號依次經(jīng)運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器后通過數(shù)據(jù)/地址總線與FPGA連接，F(xiàn)PGA與DSP之間通過EMIF總線連接，SDRAM和FLASH與DSP連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電力線路故障行波定位裝置，其特征在于所述錄波器包括開關(guān)量采集板、互感器轉(zhuǎn)換箱、低速采集板和前置計(jì)算機(jī)，所述開關(guān)量采集板和互感器轉(zhuǎn)換箱的輸出端與低速采集板的輸入端連接，低速采集板通過高速總線與前置計(jì)算機(jī)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電力線路故障行波定位裝置，涉及電力系統(tǒng)保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，包括行波測距裝置、錄波器和后臺計(jì)算機(jī)，所述行波測距裝置和錄波器通過以太網(wǎng)與后臺計(jì)算機(jī)連接，行波測距裝置和錄波器與GPS進(jìn)行通信。所述定位裝置將錄波和行波定位功能相結(jié)合，定位故障準(zhǔn)確；將行波測距裝置和錄波器相結(jié)合由原來2個(gè)獨(dú)立的屏柜合并為一個(gè)屏柜，減小了裝置的體積，節(jié)約了控制室面積，簡化了安裝調(diào)試過程，2次回路電纜接線簡單，減少接線出錯(cuò)概率和工作量，并且從硬件上可以節(jié)省共用設(shè)備，制造成本低。
文檔編號G01R31/08GK202720307SQ201220433588
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者王英軍, 郭建虎, 蔣云峰, 康勇, 郭建平, 岳素華, 孟超, 李會彬, 張宇賢, 熊敏俊, 肖恩國, 趙一明 申請人:國家電網(wǎng)公司, 河北省電力公司, 邢臺供電公司, 深圳市索圖科技有限公司