專利名稱：超高壓線路故障檢測定位方法及故障檢測定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種超高壓線路故障檢測定位方法超高壓線 路故障檢測定位方法及故障檢測定位裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，超高壓、長距離輸電線路越來越多，線路故障點的準確 定位更彰顯其重要性。為減少線路尋查的工作量，縮短故障修復(fù)時間，節(jié)約大量的人力、物 力，提高供電可靠性，減少停電損失，加強并提高系統(tǒng)運行管理水平，迫切需要在系統(tǒng)發(fā)生 故障時能準確查找故障點。高壓輸電線路故障的快速、精確定位，長期以來得不到較好的解決，這直接影響故 障線路的供電恢復(fù)時間，也給線路運行維護人員帶來了沉重的負擔。為了解決這一難題，國 內(nèi)外對故障定位進行了廣泛的深入研究。目前線路故障點定位查找辦法一般有如下幾種1.利用穩(wěn)態(tài)量的常規(guī)定位基于故障穩(wěn)態(tài)量的故障定位一直是國內(nèi)外研究的熱點，已形成單端、多端、阻抗、 解析等多種成熟的定位方法。在理論上，這些故障定位方法精度很高，EM TP仿真結(jié)果表明 定位誤差都在線路全長的范圍內(nèi)。但在現(xiàn)場運行中或多或少存在下列問題①受電壓、 電流互感器的傳變特性的影響；②受線路參數(shù)及系統(tǒng)參數(shù)的影響；③故障暫態(tài)諧波影響測 量精度。因此常規(guī)故障定位裝置在現(xiàn)場運行并不理想。另外，目前國內(nèi)運行的故障錄波器 上所帶的故障定位軟件，一般采用阻抗定位方法、基于集中參數(shù)模型，存在測距方程的數(shù)值 求解收斂性和偽根問題，對于高阻接地故障準確定位尤為困難。2.行波定位法人們很早就認識到檢測電壓、電流行波在母線與故障點之間的傳播時間可以測量 故障距離。由于行波的傳播速度接近光速，且不受故障點電阻、線路結(jié)構(gòu)及互感器變換誤 差等因素的影響，因此有較高的測量精度。行波裝置采用基于單端電氣量A型、利用雙端電 氣量的D型以及利用重合閘信號的E型測距方法。線路故障行波是一種具有突變性質(zhì)的、 非平穩(wěn)變化的高頻暫態(tài)信號，其中包含著豐富的故障信息(如故障距離、故障相等)。小波 變換技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種分析暫態(tài)信號有力的數(shù)學工具，將它應(yīng)用于故障行波信 號的分析，可以正確地提取和識別這些故障信息，解決單端故障行波波形的自動識別問題。行波定位的關(guān)鍵是時間的同步及行波波頭的捕捉，目前主要存在以下問題: ①GPS時鐘的穩(wěn)定性及精度；②由電力系統(tǒng)的操作過電壓、感應(yīng)過電壓及直流整流的硅閥 開關(guān)等產(chǎn)生的行波突變信號，可能使行波定位裝置誤動；③電壓過零附近時刻故障，行波波 頭平緩，精確捕捉行波到達時刻困難；④近區(qū)故障，受采樣頻率的限制，檢測困難；⑤行波 傳輸色散特性，導(dǎo)致行波波頭的衰減及畸變，行波波頭變緩，影響行波定位精度。受以上因 素的制約，行約，行波定位在現(xiàn)場運行也受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超高壓線路故障檢測定位方法，以解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明的目的還在于提供一種故障檢測定位裝置，以解決上述技術(shù)問題。超高壓線路故障檢測定位方法，其特征在于包括如下步驟(1)同時分別對處于通電狀態(tài)下的待測高壓線的兩端電流相位信息進行采樣，獲 得電流相位信息分別為ΦΙ、Φ2 ；(2)對兩個電流相位信息進行求差，獲得差值Ψ，S卩Ψ = Φ1-Φ2 ；(3)設(shè)定一關(guān)于Ψ的警戒值，當Ψ高于警戒值時認為所述待測高壓線故障；(4)在判斷出所述待測高壓線故障后，向外界發(fā)送故障信息。通過上述技術(shù)方案可以簡單、精準、快速的判斷出所述待測高壓線是否故障。在整 條超高壓線路中分別設(shè)置多段所述待測高壓線，實行超高壓線路故障檢測定位方法時，可 以精確、快速的判斷出是哪一段高壓線出現(xiàn)故障。能夠有效減少線路尋查的工作量，縮短故 障修復(fù)時間。有助于節(jié)約大量的人力、物力，提高供電可靠性，減少停電損失，加強并提高系 統(tǒng)運行管理水平。Ψ的警戒值優(yōu)選設(shè)定為90度。在Ψ的警戒值設(shè)定為90度時具有較好的抗干擾 能力。在步驟中，向外界發(fā)送故障信息的方式為通過手機網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障信息。故障檢測定位裝置包括一故障分析模塊和一故障信號輸出模塊，其特征在于，所 述故障分析模塊設(shè)有一故障檢測模塊，所述故障檢測模塊包括一用于設(shè)置在待測高壓線一 端的本端測量器，所述本端測量器包括一本端電流相位采樣模塊，所述本端電流相位采樣 模塊接入所述待測高壓線一端；所述故障檢測模塊還包括一用于設(shè)置在待測高壓線另一端的對端測量器，所述對 端測量器包括一對端電流相位采樣模塊，所述對端電流相位采樣模塊接入所述待測高壓線
另一端；所述本端測量器和對端測量器分別接入所述故障分析模塊，所述故障分析模塊根 據(jù)所述本端電流相位采樣模塊和所述對端電流相位采樣模塊，同一時間分別采集到的電流 相位信息的相位差值大小判斷出所述待測高壓線的故障情況；所述故障分析模塊連接所述故障信號輸出模塊，向外界輸出所述待測高壓線的故 障情況。所述本端電流相位采樣模塊和對端電流相位采樣模塊，為對所述待測高壓線電流 或電壓相位進行采樣的裝置。可以采用電流互感器或者電壓互感器接入所述待測高壓線。 具體采樣過程中可以通過測量電流互感器或者電壓互感器感應(yīng)產(chǎn)到的電壓或電流值的變 化情況，得到電流或電壓相位。所述故障分析模塊設(shè)有一相位比較模塊，所述本端電流相位采樣模塊和所述對端 電流相位采樣模塊分別接入所述相位比較模塊，所述相位比較模塊中設(shè)置有一警戒值，當 所述本端電流相位采樣模塊和所述對端電流相位采樣模塊之間的相位差大于所述警戒值 時，所述相位比較模塊視為所述待測高壓線的故障。所述故障信號輸出模塊包括一通信模塊，所述通信模塊的信號輸入端連接所述故障分析模塊，所述通信模塊的信號輸出端連接一無線信號發(fā)射天線。以便通過無線信號向 外界發(fā)送信息。因為在待測高壓線故障時兩端的電流相位信息會不再一致，因此通過所述故障分 析模塊對兩個電流相位信息進行比較可以得出待測高壓線是否出現(xiàn)故障的結(jié)論。本發(fā)明是 利用檢測實時電流的相位而進行判斷的，可以克服各種故障時所產(chǎn)生的過度電阻以及頻率 變化帶來的影響。所述本端電流相位采樣模塊和對端電流相位采樣模塊，分別通過電流互感器接入 所述待測高壓線。與待測高壓線沒有任何電氣連接，可以更好的保證原有系統(tǒng)的正常運行， 進一步保證安全工作。故障信號輸出模塊采用一無線信號發(fā)送模塊。所述故障分析模塊通過所述無線信 號發(fā)送模塊向外界發(fā)送包括故障信息在內(nèi)的信息。所述無線信號發(fā)送模塊向外界發(fā)送的信 息中還可以包括位置信息、故障類型等信息。所述無線信號發(fā)送模塊可以采用一基于手機網(wǎng)路的無線通信模塊。現(xiàn)場工作人員 只需通過短信接收的方式，即可準確快速的查找線路故障發(fā)生的位置，極大的減少了由于 巡線查找故障點的時間，縮短了停電時間。在所述故障分析模塊檢測到警戒值Ψ高于警戒值時，生成故障信息，并向所述無 線通信模塊發(fā)送所述故障信息，所述無線通信模塊向外界發(fā)送包括故障信息在內(nèi)的信息。 平時沒有故障時減少信息發(fā)送量，以節(jié)省資源。所述故障分析模塊設(shè)有一自我檢測模塊，所述自我檢測模塊通過檢測所述故障分 析模塊工作狀態(tài)生成自我狀態(tài)信息，并定時通過所述無線通信模塊向外界發(fā)送包括自我工 作狀態(tài)在內(nèi)的信息。以便外界設(shè)備獲知各個所述故障分析模塊的工作狀態(tài)，以便在所述故 障分析模塊出現(xiàn)故障時及時檢修。所述自我狀態(tài)信息發(fā)送中所發(fā)送的信息中含有各個所述故障分析模塊設(shè)置的特 征碼，以便于外界設(shè)備識別不同的所述故障分析模塊，并且同時驗證各個所述故障分析模 塊發(fā)送信息的準確性。所述特征碼設(shè)計可以參照已有通信協(xié)議中的校驗碼。有益效果由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明對高壓線路的故障檢測簡單、精準、快 速，且采用無線信號傳輸技術(shù)進行故障報警，極大的方便了故障檢測工作，能夠有效減少線 路尋查的工作量，縮短故障修復(fù)時間。


圖1為本發(fā)明超高壓線路故障檢測定位方法的流程框圖；圖2為本發(fā)明故障檢測定位裝置的電路原理圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。參照圖1、圖2，超高壓線路故障檢測定位方法，包括如下步驟(1)同時分別對處 于通電狀態(tài)下的待測高壓線的兩端電流相位信息進行采樣，獲得電流相位信息分別為Φ 1、 Φ2;(2)對兩個電流相位信息進行求差，獲得差值Ψ，即Ψ = Φ1-Φ2;(3)設(shè)定警戒值，當Ψ高于警戒值時認為待測高壓線故障；(4)在判斷出待測高壓線故障后，向外界發(fā)送故 障信息。通過上述技術(shù)方案可以簡單、精準、快速的判斷出待測高壓線是否故障。故障檢測定位裝置，包括故障分析模塊2和故障信號輸出模塊3，故障分析模塊2 包括故障檢測模塊，故障檢測模塊包括本端測量器11，本端測量器11包括本端電流相位 采樣模塊，本端電流相位采樣模塊接入待測高壓線一端；故障檢測模塊還包括對端測量器 12，對端測量器13包括對端電流相位采樣模塊，對端電流相位采樣模塊接入待測高壓線另 一端。本端電流相位采樣模塊和對端電流相位采樣模塊，為對待測高壓線電流或電壓相 位進行采樣的裝置?？梢圆捎秒娏骰ジ衅骰蛘唠妷夯ジ衅鹘尤氪郎y高壓線。具體采樣過程 中可以通過測量電流互感器或者電壓互感器感應(yīng)產(chǎn)到的電壓或電流值的變化情況，得到電 流或電壓相位。本端測量器11和對端測量器12分別接入故障分析模塊2，故障分析模塊2根據(jù)本 端電流相位采樣模塊和對端電流相位采樣模塊，同一時間分別采集到的電流相位信息的相 位差值大小判斷出待測高壓線的故障情況。故障分析模塊2連接故障信號輸出模塊3，向外 界輸出待測高壓線的故障情況。故障分析模塊2設(shè)有一相位比較模塊，本端電流相位采樣模塊和對端電流相位采 樣模塊分別接入相位比較模塊，相位比較模塊中設(shè)置有一警戒值，當本端電流相位采樣模 塊和對端電流相位采樣模塊之間的相位差大于警戒值時，相位比較模塊視為待測高壓線的故障。因為在待測高壓線故障時兩端的電流相位信息會不再一致，因此通過故障分析模 塊2對兩個電流相位信息進行比較可以得出待測高壓線是否出現(xiàn)故障的結(jié)論。本發(fā)明是利 用檢測實時電流的相位而進行判斷的，可以克服各種故障時所產(chǎn)生的過度電阻以及頻率變 化帶來的影響。本端電流相位采樣模塊和對端電流相位采樣模塊，分別通過電流互感器接 入待測高壓線，與待測高壓線沒有任何電氣連接，可以更好的保證原有系統(tǒng)的正常運行，進 一步保證安全工作。故障信號輸出模塊3包括一通信模塊，通信模塊的信號輸入端連接故 障分析模塊，通信模塊的信號輸出端連接一無線信號發(fā)射天線。以便通過無線信號向外界 發(fā)送信息。故障信號輸出模塊3采用無線信號發(fā)送模塊。故障分析模塊2通過無線信號發(fā)送 模塊向外界發(fā)送包括故障信息在內(nèi)的信息。無線信號發(fā)送模塊向外界發(fā)送的信息中還可以 包括位置信息、故障類型等信息。無線信號發(fā)送模塊可以采用基于手機網(wǎng)路的無線通信模 塊?，F(xiàn)場工作人員只需通過短信接收的方式，即可準確快速的查找線路故障發(fā)生的位置，極 大的減少了由于巡線查找故障點的時間，縮短了停電時間。實施示例使用本發(fā)明來檢測相鄰兩個桿塔Α、桿塔B之間的待測高壓線是否故障。故障檢 測定位裝置的本端測量器11設(shè)置在桿塔A處，對端測量器12設(shè)置在桿塔B處，故障分析模 塊2和故障信號輸出模塊3設(shè)置在桿塔A或桿塔B中任意一處，假設(shè)故障分析模塊2中的 警戒值為90度。當線路正常運行時，本端測量器11和對端測量器12測得的電流相位分別為Φ1、 Φ2，并將ΦΙ、Φ2分別傳送給故障分析模塊2，故障分析模塊2計算電流相位差值Ψ =Φ1-Φ2 0，電流相位差值Ψ小于警戒值90度，此時故障信號輸出模塊3不發(fā)報警信號；當桿塔A和桿塔B之外的高壓線路故障時，由于本端測量器11和對端測量 器12的電流方向相同，因此兩者所測得的電流相位方向一致，此時電流相位差值Ψ = ΦΑ-ΦΒ ^ 0，也不會誤發(fā)報警信號；當故障發(fā)生在桿塔A和桿塔B之間時，由于流經(jīng)本端測量器11和對端測量器12 的電流相位相反，此時兩者所測的電流相位相差180度，即電流相位差值Ψ = ΦΑ-ΦΒ = 180度，電流相位差值Ψ大于警戒值90度，此時觸發(fā)報警信號，故障分析模塊2將報警信號 傳送給故障信號輸出模塊3，故障信號輸出模塊通過手機短信的方式將報警信號、故障位置 等信息發(fā)送到工作人員的手機，完成遠程報警。故障分析模塊2在檢測到故障信息時，通過無線通信模塊向外界發(fā)送包括故障信 息在內(nèi)的信息。平時沒有故障時減少信息發(fā)送量，以節(jié)省資源。故障分析模塊2設(shè)有一自 我檢測模塊，自我檢測模塊通過檢測所述故障分析模塊工作狀態(tài)生成自我狀態(tài)信息，定時 通過無線通信模塊向外界發(fā)送包括自我工作狀態(tài)在內(nèi)的信息。以便外界設(shè)備獲知各個故障 分析模塊2的工作狀態(tài)，以便在各個故障分析模塊2出現(xiàn)故障時及時檢修。自我狀態(tài)信息發(fā)送功能中所發(fā)送的信息中含有各個故障分析模塊2的特征碼，以 便于外界設(shè)備識別不同的故障分析模塊2，并且同時驗證各個故障分析模塊2發(fā)送信息的 準確性。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說 明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這 些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種超高壓線路故障檢測定位方法，其特征在于包括如下步驟(1)同時分別對處于通電狀態(tài)下的待測高壓線的兩端電流相位信息進行采樣，獲得電 流相位信息分別為Φ1、Φ2;(2)對兩個電流相位信息進行求差，獲得差值Ψ，ΒΡΨ= Φ1-Φ2 ；(3)設(shè)定一關(guān)于Ψ的警戒值，當Ψ高于警戒值時認為所述待測高壓線故障；(4)在判斷出所述待測高壓線故障后，向外界發(fā)送故障信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓線路故障檢測定位方法，其特征在于，Ψ的警戒 值設(shè)定為90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高壓線路故障檢測定位方法，其特征在于，在步驟 (4)中，向外界發(fā)送故障信息的方式為通過手機網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障信息。
4.一種故障檢測定位裝置包括一故障分析模塊和一故障信號輸出模塊，其特征在于， 所述故障分析模塊設(shè)有一故障檢測模塊，所述故障檢測模塊包括一用于設(shè)置在待測高壓線 一端的本端測量器，所述本端測量器包括一本端電流相位采樣模塊，所述本端電流相位采 樣模塊接入所述待測高壓線一端；所述故障檢測模塊還包括一用于設(shè)置在待測高壓線另一端的對端測量器，所述對端測 量器包括一對端電流相位采樣模塊，所述對端電流相位采樣模塊接入所述待測高壓線另一 端；所述本端測量器和對端測量器分別接入所述故障分析模塊，所述故障分析模塊根據(jù)所 述本端電流相位采樣模塊和所述對端電流相位采樣模塊，同一時間分別采集到的電流相位 信息的相位差值大小判斷出所述待測高壓線的故障情況；所述故障分析模塊連接所述故障信號輸出模塊，向外界輸出所述待測高壓線的故障情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測定位裝置，其特征在于，所述本端電流相位采樣模 塊和對端電流相位采樣模塊，為對所述待測高壓線電壓相位進行采樣的裝置；所述本端電 壓相位采樣模塊和對端電壓相位采樣模塊，分別通過電壓互感器接入所述待測高壓線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測定位裝置，其特征在于，所述本端電流相位采樣模 塊和對端電流相位采樣模塊，為對所述待測高壓線電流相位進行采樣的裝置；所述本端電 流相位采樣模塊和對端電流相位采樣模塊，分別通過電流互感器接入所述待測高壓線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測定位裝置，其特征在于，所述故障信號輸出模塊包 括一無線信號發(fā)送模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的故障檢測定位裝置，其特征在于，在所述故障分析模塊檢測 到警戒值Ψ高于警戒值時，生成故障信息，并向所述無線通信模塊發(fā)送所述故障信息，所 述無線通信模塊向外界發(fā)送包括故障信息在內(nèi)的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的故障檢測定位裝置，其特征在于，所述故障分析模塊設(shè)有一 自我檢測模塊，所述自我檢測模塊通過檢測所述故障分析模塊工作狀態(tài)生成自我狀態(tài)信 息，并定時通過所述無線通信模塊向外界發(fā)送包括自我工作狀態(tài)在內(nèi)的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的故障檢測定位裝置，其特征在于，所述自我狀態(tài)信息發(fā)送中 所發(fā)送的信息中含有各個所述故障分析模塊設(shè)置的特征碼，以便于外界設(shè)備識別不同的所 述故障分析模塊，并且同時驗證各個所述故障分析模塊發(fā)送信息的準確性。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種超高壓線路故障檢測定位方法及故障檢測定位裝置，包括同時分別對待測高壓線的兩端電流相位信息采樣，獲得Ф1、Ф2；求差，獲得差值Ψ＝Ф1-Ф2；設(shè)定警戒值，當Ψ高于警戒值時認為待測高壓線故障；在判斷出待測高壓線故障后，向外界發(fā)送故障信息。故障檢測定位裝置包括故障檢測模塊、故障分析模塊和故障信號輸出模塊，故障檢測模塊，包括本端測量器，故障檢測模塊還包括對端測量器，本端測量器和對端測量器分別接入故障分析模塊，故障分析模塊連接故障信號輸出模塊。本發(fā)明對高壓線路的故障檢測具有簡單、精準、快速等優(yōu)點，能夠有效減少線路尋查的工作量，縮短故障修復(fù)時間。
文檔編號G01R31/08GK102087330SQ20101056195
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者劉振海, 劉新平, 楊曦明, 胡凌靖, 鮑曉華 申請人:上海市電力公司超高壓輸變電公司, 上海電力帶電作業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司