本發(fā)明涉及輸電線路檢測技術，尤其是涉及一種能夠快速準確的在線檢測各種配電線路故障、能對配電線路進行實時有效監(jiān)測、并能根據(jù)線路的運行特征狀態(tài)在故障前發(fā)現(xiàn)缺陷的基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡方法與裝置。

背景技術：

我國3～35kv中低壓配電線路傳輸距離較遠，沿途地形復雜，環(huán)境和氣候條件較差，再加上供電壓力，造成線路故障率升高，故障排查難度大，早期研制的傳統(tǒng)模擬型故障指示器只具備當?shù)胤婆c顯示功能，需要人員現(xiàn)場排查，故障排查效率較低，使得故障后停電時間較長。隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了遙型故障指示器，具備一定的遠傳功能，能將現(xiàn)場信號傳至監(jiān)控平臺，但故障準確度以及站點管理方面仍然有許多的不足，接地故障準確度不高，站點分散，沒有統(tǒng)籌規(guī)劃，給后臺數(shù)據(jù)整理帶來比較大的麻煩，不能解決實際的問題，并且對于接地故障的判斷也沒有很好的解決辦法。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明目的在于提供一種能夠快速準確的在線檢測各種配電線路故障、能對配電線路進行實時有效監(jiān)測、并能根據(jù)線路的運行特征狀態(tài)在故障前發(fā)現(xiàn)缺陷的基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡的裝置。

本發(fā)明通過以下技術措施實現(xiàn)的，一種基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡的裝置，包括安裝在3～35kv的中低壓配電線路上的數(shù)據(jù)采集單元，所述采集單元通過zigbee無線網(wǎng)絡與監(jiān)測主機進行數(shù)據(jù)交換，所述監(jiān)測主機將處理后的數(shù)據(jù)通過無線專網(wǎng)上傳給云服務器，所述云服務器將數(shù)據(jù)進行分析處理后發(fā)送給各終端設備。

作為一種優(yōu)選方式，所述終端設備為計算機、平板電腦、智能手機中的一種或多種。

作為一種優(yōu)選方式，所述數(shù)據(jù)采集單元包括負荷電流采集電路、實時電壓采集電路及線路溫度傳感器。

作為一種優(yōu)選方式，所述數(shù)據(jù)采集單元懸掛于配電線路相線上，并設置有一大地形成電容的金屬片。

作為一種優(yōu)選方式，所述數(shù)據(jù)采集單元與電源之間串聯(lián)有一mos管，所述mos管受控于一硬件定時器，通過硬件定時器外加控制處理技術，開關mos管，直接將系統(tǒng)電源關斷并重啟。

作為一種優(yōu)選方式，所述數(shù)據(jù)采集單元的電源為高壓感應取電電源或/和電流感應取電電源。

本發(fā)明還公開了一種基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡的方法，包括如下步驟：

(1)數(shù)據(jù)采集單元通過電磁感應方法測量3～35kv的中低壓配電線路中的電流，并判斷被測量線路中的電流是否產生突變，如產生突變則進行下一步驟否則繼續(xù)本步驟；

(2)通過被測量線路中的電流突變或者實際短路電流大小、故障持續(xù)時間以及線路是否停電來判斷是否產生故障，如產生故障則進行下一步驟否則執(zhí)行步驟(1)；

(3)通過zigbee無線網(wǎng)絡向監(jiān)測主機發(fā)送線路故障信息，接收到線路故障信息的監(jiān)測主機立即向各數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送暫降波形啟動命令；

(4)各數(shù)據(jù)采集單元在錄波周期結束后上傳故障發(fā)生前后固定周期的電場與電流波形數(shù)據(jù)；

(5)監(jiān)測主機根據(jù)接收到的各數(shù)據(jù)采集單元上傳的數(shù)據(jù)后，結合時間同步信號、故障錄波啟動命令和約定采樣頻率的錄波數(shù)據(jù)，監(jiān)測主機實現(xiàn)零序暫態(tài)信號的合成，最后監(jiān)測主機將合成數(shù)據(jù)上傳到云服務器；

(6)云服務器進行綜合分析處理，確定配電線路故障點及故障類型。

作為一種優(yōu)選方式，在步驟(6)后還包括

(7)云服務器將確定配電線路故障點及分析的故障類型發(fā)送給終端設備。

作為一種優(yōu)選方式，在步驟(1)中數(shù)據(jù)采集單元采用通過實時采集三相線路在線電流、線路對地電場判定電壓暫降、凍結故障三相暫態(tài)電流、三相無線同步計算零序電流和有源信號注入信息。

作為一種優(yōu)選方式，在步驟(2)中當電場下降超過預設的閥值，進入接地故障的判斷狀態(tài)。

本發(fā)明是基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡裝置，主要由前端無線傳感器云網(wǎng)絡及后端云數(shù)據(jù)處理中心組成，通過實時監(jiān)測短路故障、接地故障、斷線、停送點等情況，通過采集單元將所采集到的故障特征信息及故障瞬時波形數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測主機，監(jiān)測主機再通過無線專網(wǎng)的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務器，系統(tǒng)軟件通過數(shù)據(jù)分析、告警顯示通報、故障統(tǒng)計檢索和查詢報表，從而引導維護人員快速準確找到故障點，實現(xiàn)故障快速循跡。本發(fā)明能夠快速準確的在線檢測短路故障、接地故障、斷線、停送電等情況，對配電網(wǎng)線路干線、支線的運行負荷狀態(tài)進行實時有效監(jiān)測；本發(fā)明可以根據(jù)線路的運行特征狀態(tài)，先于故障前發(fā)現(xiàn)缺陷，以提前進行線路維護；可以快速準確定位故障區(qū)域，大幅縮小故障查找范圍，縮短停電時間，有效提高供電可靠率；為線路優(yōu)化改造、負荷預測與控制、輔助規(guī)范設計及配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行提供可靠的數(shù)據(jù)保障，從而引導維護人員快速準確找到故障點，為提高工作效率、減輕維護人員勞動強度，提供一種強有力的手段。同時故障信息可以通過短信方式發(fā)送到供電生產各部門負責人、線路維護人員的手機上，能有效提高配電線路故障檢測的自動化和現(xiàn)代化水平，及時為線路安全性提供科學有效的依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例數(shù)據(jù)采集單元的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

一種基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡方法與裝置，參考圖1，包括安裝在3～35kv的中低壓配電線路20上的數(shù)據(jù)采集單元10，所述采集單元10通過zigbee無線網(wǎng)絡與監(jiān)測主機30進行數(shù)據(jù)交換，所述監(jiān)測主機30將處理后的數(shù)據(jù)通過無線專網(wǎng)上傳給云服務器40，所述云服務器40將數(shù)據(jù)進行分析處理后發(fā)送給各終端設備，如計算機50、平板電腦40、智能手機60等。

其方法包括如下步驟：

(1)數(shù)據(jù)采集單元10通過電磁感應方法測量3～35kv的中低壓配電線路20中的電流，并判斷被測量線路中的電流是否產生突變，如產生突變則進行下一步驟否則繼續(xù)本步驟；

(2)通過被測量線路中的電流突變或者實際短路電流大小、故障持續(xù)時間以及線路是否停電來判斷是否產生故障，如產生故障則進行下一步驟否則執(zhí)行步驟(1)；

(3)通過zigbee無線網(wǎng)絡向監(jiān)測主機30發(fā)送線路故障信息，接收到線路故障信息的監(jiān)測主機30立即向各數(shù)據(jù)采集單元10發(fā)送暫降波形啟動命令；

(4)各數(shù)據(jù)采集單元10在錄波周期結束后上傳故障發(fā)生前后固定周期的電場與電流波形數(shù)據(jù)；

(5)監(jiān)測主機30根據(jù)接收到的各數(shù)據(jù)采集單元上傳的數(shù)據(jù)后，結合時間同步信號、故障錄波啟動命令和約定采樣頻率的錄波數(shù)據(jù)，監(jiān)測主機30實現(xiàn)零序暫態(tài)信號的合成，最后監(jiān)測主機30將合成數(shù)據(jù)上傳到云服務器40；

(6)云服務器40進行綜合分析處理，確定配電線路故障點及故障類型；

(7)云服務器40將確定配電線路故障點及分析的故障類型發(fā)送給終端設備。

本系統(tǒng)是基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡裝置，主要由前端無線傳感器云網(wǎng)絡及后端云數(shù)據(jù)處理中心組成，通過實時監(jiān)測短路故障、接地故障、斷線、停送點等情況，通過采集單元將所采集到的故障特征信息及故障瞬時波形數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測主機，監(jiān)測主機再通過無線專網(wǎng)的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務器，系統(tǒng)軟件通過數(shù)據(jù)分析、告警顯示通報、故障統(tǒng)計檢索和查詢報表，從而引導維護人員快速準確找到故障點，實現(xiàn)故障快速循跡。本系統(tǒng)能夠快速準確的在線檢測短路故障、接地故障、斷線、停送電等情況，對配電網(wǎng)線路干線、支線的運行負荷狀態(tài)進行實時有效監(jiān)測；本發(fā)可以根據(jù)線路的運行特征狀態(tài)，先于故障前發(fā)現(xiàn)缺陷，以提前進行線路維護；可以快速準確定位故障區(qū)域，大幅縮小故障查找范圍，縮短停電時間，有效提高供電可靠率；為線路優(yōu)化改造、負荷預測與控制、輔助規(guī)范設計及配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行提供可靠的數(shù)據(jù)保障，從而引導維護人員快速準確找到故障點，為提高工作效率、減輕維護人員勞動強度，提供一種強有力的手段。同時故障信息可以通過短信方式發(fā)送到供電生產各部門負責人、線路維護人員的手機上，能有效提高配電線路故障檢測的自動化和現(xiàn)代化水平，及時為線路安全性提供科學有效的依據(jù)。

制定配電網(wǎng)設備監(jiān)測統(tǒng)一接口標準，與監(jiān)測主機直接通訊，獲取現(xiàn)場故障監(jiān)測數(shù)據(jù)；短路接地故障監(jiān)測、實時負荷監(jiān)測、后臺故障拓撲分布圖等算法為現(xiàn)場監(jiān)測人員提供輔助分析的方法；同時，平臺將構建知識庫模型。平臺通過信息化手段有效的管理帶電監(jiān)測數(shù)據(jù)、停電試驗數(shù)據(jù)，進行監(jiān)測專業(yè)化數(shù)據(jù)分析、診斷，使之成為運行檢修單位監(jiān)測及分析工作的專業(yè)工具。

在本實施例中，參考圖1，在前面技術方案的基礎上具體還可以是，數(shù)據(jù)采集單元10包括負荷電流采集電路、實時電壓采集電路及線路溫度傳感器。對配電線路20的實時負荷電流、實時電壓、實時溫度進行測量并傳輸，傳感結點通過zigbee無線網(wǎng)絡傳遞給監(jiān)測主機，監(jiān)測主機對接收到的傳感器數(shù)據(jù)進行分析、處理、運算、存儲，并將運行分析處理后的數(shù)據(jù)通過gsm/gprs網(wǎng)絡上傳給云服務器40通過供電局的中心計算機40進行圖型化顯示(曲線形式)，中心計算機的平臺軟件會對數(shù)據(jù)進一步分析，將線路故障信息顯示在中心平臺，并通知工作人員進一步分析、解決問題。

在本實施例中，參考圖1，在前面技術方案的基礎上具體還可以是，數(shù)據(jù)采集單元10懸掛于配電線路20相線上，并設置有一大地形成電容的金屬片。由于數(shù)據(jù)采集單元10的安裝方式為懸掛于配電線路相線上，無法與零線接觸，只能進行電場強度的檢測。安裝在數(shù)據(jù)采集單元10上的金屬片與大地形成一個大電容，有電容就會產生電場，通過內部分壓實測檢測電場變化，接地故障發(fā)生時，通常情況故障相電壓下降，非故障相電壓上升，基于此，通過電場判定電壓的暫降，主芯片采集到電場數(shù)據(jù)，將當前的電場波形保存下來，在步驟(2)中當電場下降超過預設的閥值，默認30％電場差值，進入接地故障的判斷狀態(tài)。

在本實施例中，參考圖2，在前面技術方案的基礎上具體還可以是，數(shù)據(jù)采集單元主機13與電源11之間串聯(lián)有一mos管12，所述mos管12受控于一硬件定時器14，通過硬件定時器14外加邏輯控制處理技術，開關mos管12，直接將系統(tǒng)電源關斷并重啟。傳統(tǒng)的復位技術往往是通過軟方式或者外加看門狗，基本都是脫離不了軟件的處理，軟件會存在不穩(wěn)定情況，當軟件出現(xiàn)問題時，無法進行系統(tǒng)復位，本發(fā)明采用純硬件技術，主機13前端增加mos管，與電源11串在一起，通過硬件定時器14外加控制處理技術，開關mos管，直接將系統(tǒng)電源關斷并重啟，從根本上解決系統(tǒng)有效復位問題。采集單元10后備電池采用鋰亞硫酰氯電池，鋰亞硫酰氯電池自放電率非常小，由于系統(tǒng)采用高壓取電方式，平時線路有電狀態(tài)基本不使用鋰亞硫酰氯電池，這樣鋰亞硫酰氯電池長期處理空載運行狀態(tài)，時間久后，內部鋰離子處于惰性狀態(tài)，當外部取電失效時，鋰亞硫酰氯電池不能有效提供所需脈沖電流，起不到后備電池的作用。本發(fā)明將后備供電系統(tǒng)與控制輸出相結合，以采集單元led指示模塊以及電磁線圈控制模塊為負載，主芯片發(fā)出開啟電池活化指令，在合理控制功耗的情況下，對鋰亞硫酰氯電池進行周期性的放電，活化時間可根據(jù)環(huán)境進行調整，通過主機遠程配置，默認為3個月，起到定期活化的作用，從而延長系統(tǒng)工作壽命。

在本實施例中，參考圖1，在前面技術方案的基礎上具體還可以是，數(shù)據(jù)采集單元10的電源為高壓感應取電電源或/和電流感應取電電源。

在本實施例中，參考圖1，在前面技術方案的基礎上具體還可以是，在步驟(1)中數(shù)據(jù)采集單元10采用通過實時采集三相線路在線電流、線路對地電場判定電壓暫降、凍結故障三相暫態(tài)電流、三相無線同步計算零序電流和有源信號注入信息。

以上是對本發(fā)明基于云分析與識別的配電網(wǎng)暫態(tài)波故障循跡方法與裝置進行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。