本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能電力電纜故障定位在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在“發(fā)展經(jīng)濟(jì)，電力先行”宗旨的指引下，中國的電力事業(yè)蓬勃發(fā)展，電力系統(tǒng)容量的不斷擴(kuò)大、電壓等級(jí)的不斷升高、新的輸配線路不斷建成致使電網(wǎng)日益復(fù)雜，電力系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)故障的檢測和繼電保護(hù)的速動(dòng)性提出了更高的要求；尤其是電纜線路的故障檢測定位最復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決目前裝置對(duì)電纜故障定位不準(zhǔn)、故障檢測類型判斷單一的技術(shù)問題，提出一種多功能電力電纜故障定位在線監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種多功能電力電纜故障定位在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：故障檢測裝置安裝在母線上，所述故障檢測裝置每隔28公里安裝一個(gè)；所述故障檢測裝置通過無線與故障定位主機(jī)通信；所述故障定位主機(jī)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)管理服務(wù)器通信；所述故障檢測裝置、故障定位主機(jī)、后臺(tái)管理服務(wù)器通過GPS系統(tǒng)進(jìn)行受時(shí)。

所述故障檢測裝置包含有：DSP處理器、電流互感器、超聲波檢測模塊、電壓互感器、穿行式行波傳感器、分壓式行波傳感器、信號(hào)調(diào)整電路、故障記錄模塊、電源管理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPS模塊A、無線模塊A；所述故障記錄模塊、電源管理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPS模塊A、無線模塊A均耦接于所述DSP處理器；所述穿行式行波傳感器、分壓式行波傳感器、超聲波檢測模塊耦接于所述故障記錄模塊；所述電流互感器耦接于所述穿行式行波傳感器；所述電壓互感器耦接于所述分壓式行波傳感器；所述信號(hào)調(diào)整電路與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊相連。

所述故障定位主機(jī)包含有微處理器、無線模塊B、GPS模塊B、GPRS模塊、太陽能電源模塊；所述無線模塊B、GPS模塊B、GPRS模塊、太陽能電源模塊分別耦接于所述微處理器。

進(jìn)一步，所述故障檢測裝置采用雙端定位方法，即通過相鄰的兩個(gè)所述故障檢測裝置相互配合來確定所述母線的故障地點(diǎn)；其依據(jù)的公式主要為：

其中，L_M、L_N為故障點(diǎn)距母線M端和N端的距離；L是故障線路長度；t_M、t_N為故障產(chǎn)生的初始行波到達(dá)兩側(cè)母線(M端和N端)所消耗的時(shí)間。

所述故障檢測裝置接收所述分壓式行波傳感器或所述穿行式行波傳感器輸出的故障行波信號(hào)，所述故障記錄模塊檢測到行波到達(dá)的初始波頭，啟動(dòng)所述GPS模塊A記錄初始波頭到達(dá)時(shí)刻；所述DSP處理器根據(jù)所述故障記錄模塊檢測的數(shù)據(jù)通過小波分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并通過無線模塊A上傳到所述故障定位主機(jī)，所述故障定位主機(jī)對(duì)相鄰的所述故障檢測裝置上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障點(diǎn)計(jì)算從而得出所述母線上故障點(diǎn)的位置；所述故障定位主機(jī)通過所述GPRS模塊將故障信息上傳到所述后臺(tái)管理服務(wù)器。

進(jìn)一步，在多點(diǎn)或多條線路故障時(shí)則采用行波網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)故障進(jìn)行定位，故障發(fā)生后，所有所述故障檢測裝置都向所述故障定位主機(jī)上傳故障時(shí)間信息和開關(guān)量數(shù)據(jù)，其計(jì)算步驟如下：1）讀取一批故障數(shù)據(jù)，按電壓等級(jí)分成多次事件；2）讀取一次故障事件數(shù)據(jù)，包括各變電站行波定位裝置記錄的故障初始行波到達(dá)時(shí)刻和斷路器狀態(tài)，判斷是否需要計(jì)算；3）如果需要計(jì)算，按開關(guān)量前0.8秒，電壓突變前0.05秒，開口三角形波前后50us過濾數(shù)據(jù)，并按變電站分組。如果不需要計(jì)算，則轉(zhuǎn)步驟5）；4）取所有變電站數(shù)據(jù)中時(shí)間最小的一組, 根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)的行波故障定位算法計(jì)算故障點(diǎn)位置；5）判斷所有事件是否計(jì)算完畢。若沒有計(jì)算完，取下一次的事件數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；若計(jì)算完畢，則退出程序。

進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)整電路通過對(duì)所述電壓互感器的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整并與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊相連；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊相連將所述電壓互感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給所述DSP處理器；所述DSP處理器通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析判斷所述母線中電流頻率以及電壓的變化，用來判斷線路是否正常運(yùn)行；所述超聲波檢測模塊用于檢測所述母線上的局部放電故障。

本發(fā)明益處：本發(fā)明采用行波和超聲波的故障檢測、定位技術(shù)不能能夠檢測電纜的短路、接地的故障還能準(zhǔn)確判斷局部放電的故障，并能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)工作原理圖圖。

圖2為本發(fā)明所述故障檢測裝置的原理框圖。

圖3為本發(fā)明所述故障定位主機(jī)的原理框圖。

圖中，1-母線；2-故障檢測裝置；3-故障定位主機(jī)；4-后臺(tái)管理服務(wù)器；20-DSP處理器；21-電流互感器；22-超聲波檢測模塊；23-電壓互感器；24-穿行式行波傳感器；25-分壓式行波傳感器；26-信號(hào)調(diào)整電路；27-故障記錄模塊；28-電源管理模塊；29-A/D轉(zhuǎn)換模塊；210-GPS模塊A；211-無線模塊A；30-微處理器；31-無線模塊B；32-GPS模塊B；33-GPRS模塊；34-太陽能電源模塊。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

需要提前說明的是，“耦接”包括但不限于“物理連接”，比如，圖2中所示的運(yùn)行DSP處理器20和故障記錄模塊27之間可以通過線纜連接，也可以通過光電耦合或電磁耦合的方式“連接”。

實(shí)施例：一種多功能電力電纜故障定位在線監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的方法做詳細(xì)說明。

一種多功能電力電纜故障定位在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：故障檢測裝置2安裝在母線1上，所述故障檢測裝置2每隔28公里安裝一個(gè)；所述故障檢測裝置2通過無線與故障定位主機(jī)3通信；所述故障定位主機(jī)3通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)管理服務(wù)器4通信；所述故障檢測裝置2、故障定位主機(jī)3、后臺(tái)管理服務(wù)器4通過GPS系統(tǒng)進(jìn)行受時(shí)。

所述故障檢測裝置2包含有：DSP處理器20、電流互感器21、超聲波檢測模塊22、電壓互感器23、穿行式行波傳感器24、分壓式行波傳感器25、信號(hào)調(diào)整電路26、故障記錄模塊27、電源管理模塊28、A/D轉(zhuǎn)換模塊29、GPS模塊A210、無線模塊A211；所述故障記錄模塊27、電源管理模塊28、A/D轉(zhuǎn)換模塊29、GPS模塊A210、無線模塊A211均耦接于所述DSP處理器20；所述穿行式行波傳感器24、分壓式行波傳感器25、超聲波檢測模塊22耦接于所述故障記錄模塊27；所述電流互感器21耦接于所述穿行式行波傳感器24；所述電壓互感器23耦接于所述分壓式行波傳感器25；所述信號(hào)調(diào)整電路26與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊29相連。

所述故障定位主機(jī)3包含有微處理器30、無線模塊B31、GPS模塊B32、GPRS模塊33、太陽能電源模塊34；所述無線模塊B31、GPS模塊B32、GPRS模塊33、太陽能電源模塊34分別耦接于所述微處理器30。

進(jìn)一步，所述故障檢測裝置2采用雙端定位方法，即通過相鄰的兩個(gè)所述故障檢測裝置2相互配合來確定所述母線1的故障地點(diǎn)；其依據(jù)的公式主要為：

其中，L_M、L_N為故障點(diǎn)距母線1M端和N端的距離；L是故障線路長度；t_M、t_N為故障產(chǎn)生的初始行波到達(dá)兩側(cè)母線1(M端和N端)所消耗的時(shí)間。

所述故障檢測裝置2接收所述分壓式行波傳感器25或所述穿行式行波傳感器24輸出的故障行波信號(hào)，所述故障記錄模塊27檢測到行波到達(dá)的初始波頭，啟動(dòng)所述GPS模塊A210記錄初始波頭到達(dá)時(shí)刻；所述DSP處理器20根據(jù)所述故障記錄模塊27檢測的數(shù)據(jù)通過小波分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并通過無線模塊A211上傳到所述故障定位主機(jī)3，所述故障定位主機(jī)3對(duì)相鄰的所述故障檢測裝置2上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障點(diǎn)計(jì)算從而得出所述母線1上故障點(diǎn)的位置；所述故障定位主機(jī)3通過所述GPRS模塊33將故障信息上傳到所述后臺(tái)管理服務(wù)器4。

進(jìn)一步，在多點(diǎn)或多條線路故障時(shí)則采用行波網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)故障進(jìn)行定位，故障發(fā)生后，所有所述故障檢測裝置2都向所述故障定位主機(jī)3上傳故障時(shí)間信息和開關(guān)量數(shù)據(jù)，其計(jì)算步驟如下：1）讀取一批故障數(shù)據(jù)，按電壓等級(jí)分成多次事件；2）讀取一次故障事件數(shù)據(jù)，包括各變電站行波定位裝置記錄的故障初始行波到達(dá)時(shí)刻和斷路器狀態(tài)，判斷是否需要計(jì)算；3）如果需要計(jì)算，按開關(guān)量前0.8秒，電壓突變前0.05秒，開口三角形波前后50us過濾數(shù)據(jù)，并按變電站分組。如果不需要計(jì)算，則轉(zhuǎn)步驟5）；4）取所有變電站數(shù)據(jù)中時(shí)間最小的一組, 根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)的行波故障定位算法計(jì)算故障點(diǎn)位置；5）判斷所有事件是否計(jì)算完畢。若沒有計(jì)算完，取下一次的事件數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；若計(jì)算完畢，則退出程序。

進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)整電路26通過對(duì)所述電壓互感器23的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整并與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊29相連；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊29相連將所述電壓互感器23的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給所述DSP處理器20；所述DSP處理器20通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析判斷所述母線1中電流頻率以及電壓的變化，用來判斷線路是否正常運(yùn)行；所述超聲波檢測模塊22用于檢測所述母線1上的局部放電故障。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。