本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)配電網繼電保護領域，具體涉及一種基于IEC61850的配電線路故障指示器及其檢測方法。

背景技術：

我國的6～66kV配電網中發(fā)生故障的幾率相對較高，而近年來在現(xiàn)場得到大量應用的故障指示器可以讓運行人員快速查找配電網短路、接地等故障的位置，提高供電可靠性。目前，國內部分廠家推出了具有通信功能的故障指示器，可以進一步大幅減少運行人員的工作量。該種故障指示器內置短距無線通信模塊，與專用通信終端通信，通信終端連接移動互聯(lián)網，將故障信息上傳主站。通信終端供電采用蓄電池或太陽能板，安裝在距離故障指示器較近的位置（如塔桿上）?，F(xiàn)有的這一類故障指示器存在的問題是：自身沒有遠距離無線通信功能，需要通過通信終端轉發(fā)給主站；通信終端的供電蓄電池維護困難、太陽能板安裝繁瑣且受灰塵與陰雨天氣影響大；通信終端戶外塔桿安裝工作強度大且在防雨防塵防振防雷等方面要求高；通信終端使用的是公共網絡，不利于電網的網絡通信安全；故障指示器、通信終端、系統(tǒng)主站自成體系，游離于電力系統(tǒng)之外，不利于智能電網的建設。因此，現(xiàn)有的這一類“故障指示器+通信終端”的模式在電力行業(yè)的應用中制造成本、安裝成本、維護成本都較高。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是，提供一種結構合理，實用效果佳，成本低，使用方便的基于IEC61850的配電線路故障指示器，并提供其檢測方法，

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術方案是，本發(fā)明提供的一種基于IEC61850的配電線路故障指示器，特征是，它包括在每個配電變電站內安裝有一個系統(tǒng)主站，在與變電站三相線路連接的三相長線路的中段和若干組三相線路分支入口處均置有、且與三相長線路、若干組三相線路磁連接的故障指示器，三相長線路連接的每個故障指示器、每三相線路連接的每個故障指示器均與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和手持通信設備信號連接；三相長線路連接的每個故障指示器之間使用6LoWPAN協(xié)議通信，每三相線路連接的故障指示器之間使用6LoWPAN協(xié)議通信，其中，三相長線路B相長線路連接的故障指示器、C相長線路連接的故障指示器均將數據傳送給A相長線路連接的故障指示器，A相長線路連接的故障指示器內置的北斗RDSS通信模塊將信號經由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)轉發(fā)短報文給變電站中的系統(tǒng)主站，經系統(tǒng)主站甄別處理后用IEC61850通信協(xié)議傳送到電力通訊網；每三相線路的B相線路連接的故障指示器、C相線路連接的故障指示器均將數據傳送給A相線路連接的故障指示器， A相線路連接的故障指示器內置的北斗RDSS通信模塊將信號經由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)轉發(fā)短報文給變電站中的系統(tǒng)主站，經系統(tǒng)主站甄別處理后用IEC61850通信協(xié)議傳送到電力通訊網；系統(tǒng)主站能夠使用內置的北斗RDSS通信模塊通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)主動向所有的故障指示器發(fā)送短報文數據；手持通信設備使用6LoWPAN協(xié)議就近與故障指示器通信，設置參數，讀取數據。

本發(fā)明提供的一種基于IEC61850的配電線路故障指示器的檢測方法，包括以下步驟：

1）系統(tǒng)初始化的S1階段：將系統(tǒng)主站安裝到變電站內，上電運行，再與電力通信網絡連通，用任意電腦即可設置系統(tǒng)主站的工作參數：各三相線路名稱、北斗通信終端地址、各三相線路正常工作電流閾值、各三相線路正常工作零序電流閾值，然后，在與變電站三相線路連接的三相長線路的中段和若干組三相線路分支入口處在變電站各三相線路出口處、三相長線路的中段、三相線路分支入口處均置有、且與各自三相線路磁連接的故障指示器，每安裝完一只故障指示器，需要用手持通信設備設置其參數：三相線路的工作線路名稱、工作相名稱、系統(tǒng)主站的北斗通信終端地址，設置三相線路的A相線路完畢后，讀取三相電流，零序電流，與系統(tǒng)主站通信狀態(tài)，看是否本組故障指示器工作正常，全部故障指示器安裝完畢并正常工作后，進入S2階段；

2）處理遙測遙調信息的S2階段：系統(tǒng)主站使用IEC61850協(xié)議與任意網絡終端通信，接受遙測遙調數據請求，如有遙測請求，則通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)與三相線路的指定線路上的指定故障指示器通信，提取同步時鐘下的各電流數據、工作狀態(tài)等信息返回給請求方，如有遙調請求，則通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)與指定線路上的指定故障指示器通信設置其工作參數，進入S3階段；

3）處理終端心跳信息的S3階段：系統(tǒng)主站接收每組故障指示器發(fā)送的最小間隔10秒，最長間隔60秒的心跳信息報文，故障指示器在心跳報文中需要報告本組三相線路分別連接的三個故障指示器之間是否通信正常，零序電流是否正常，系統(tǒng)主站綜合判斷該組故障指示器是否處于正常工作狀態(tài)，如果存在問題，則向網絡發(fā)送終端故障報文，等待網絡終端查詢處理，進入S4階段；

4）是否收到繼保動作報文的S4階段：系統(tǒng)主站上電工作后始終在后臺監(jiān)聽電力通信網絡中的Goose報文，在此階段中識別報文類型，如果收到相關線路的短路故障報文、重合閘失敗報文或者系統(tǒng)單相接地報文，則進入S5階段，否則回到S2階段；

5）是相間短路故障的S5階段：在此階段中，如果系統(tǒng)主站從電力通信網監(jiān)聽到的故障類型是相間短路故障，則提取出線路名稱參數、事故發(fā)生時刻，然后從變電站線路出口處安裝的故障指示器開始，按安裝位置從近到遠的順序，通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)向該線路上的故障指示器組依次請求事故發(fā)生時刻前后各5個周波的數據，如果上一組回傳的三相電流數據在事故時刻后突變增大，下一組回傳的三相電流數據在事故時刻后突變減小，則判斷出該兩組故障指示器之間的區(qū)段就是故障區(qū)段，向網絡發(fā)送故障區(qū)段報文，并通過第三方通訊服務商向設定好的移動電話發(fā)送短信提醒，等待網絡終端查詢處理，進入S6階段；

6）是單相接地故障的S6階段：如果系統(tǒng)主站從電力通信網監(jiān)聽到的故障類型是單相接地故障，則立即通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)向所有相關線路上的故障指示器組群發(fā)請求零序電流數據的報文，在返回的數據中，按線路名稱將故障指示器零序電流數據分組檢查，按照距離變電站從近到遠的順序檢查，如果同組中上一個零序電流較大，而下一個零序電流較小，則判斷出該兩組故障指示器之間的區(qū)段就是故障區(qū)段，向網絡發(fā)送故障區(qū)段報文，并通過第三方通訊服務商向設定好的移動電話發(fā)送短信提醒，等待網絡終端查詢處理，返回S2階段。

本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器及其檢測方法的優(yōu)點體現(xiàn)在：

1）與北斗衛(wèi)星鏈接，實現(xiàn)全天候、無障礙實時通信；

2）使用IEC61850通信協(xié)議，與智能電網無縫連接；

3）保證無拒動，無誤動；

4）不停電安裝、調試，無需提供電源；

5）可給指定工作人員發(fā)送手機短信，指出故障區(qū)段；

6）特別適用于人煙稀少，公共無線通訊網不能覆蓋的地區(qū)使用；

7）結構合理，實用效果佳，成本低，使用方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器結構示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器檢測方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器及其檢測方法進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器，包括在每個配電變電站內安裝有一個系統(tǒng)主站1，在與變電站三相線路連接的三相長線路的中段和若干組三相線路分支入口處均置有、且與三相長線路、若干組三相線路磁連接的故障指示器2，三相長線路連接的每個故障指示器2、每三相線路連接的每個故障指示器2均與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)3和手持通信設備4信號連接；三相長線路連接的每個故障指示器2之間使用6LoWPAN協(xié)議通信，每三相線路連接的故障指示器2之間使用6LoWPAN協(xié)議通信，其中，三相長線路B相長線路連接的故障指示器2、C相長線路連接的故障指示器2均將數據傳送給A相長線路連接的故障指示器2，A相長線路連接的故障指示器2內置的北斗RDSS通信模塊將信號經由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)3轉發(fā)短報文給變電站中的系統(tǒng)主站1，經系統(tǒng)主站1甄別處理后用IEC61850通信協(xié)議傳送到電力通訊網；每三相線路的B相線路連接的故障指示器2、C相線路連接的故障指示器2均將數據傳送給A相線路連接的故障指示器2， A相線路連接的故障指示器2內置的北斗RDSS通信模塊將信號經由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)3轉發(fā)短報文給變電站中的系統(tǒng)主站1，經系統(tǒng)主站1甄別處理后用IEC61850通信協(xié)議傳送到電力通訊網；系統(tǒng)主站1能夠使用內置的北斗RDSS通信模塊通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)3主動向所有的故障指示器2發(fā)送短報文數據；手持通信設備4使用6LoWPAN協(xié)議就近與故障指示器2通信，設置參數，讀取數據。所述的即：所述的變電站三相線路、若干組三相線路均指的是A相線路、B相線路和C相線路；三相長線路指的是A相長線路、B相長線路和C相長線路。

本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器的檢測方法，包括以下步驟：

1）系統(tǒng)初始化的S1階段：將系統(tǒng)主站安裝到變電站內，上電運行，再與電力通信網絡連通，用任意電腦即可設置系統(tǒng)主站的工作參數：各三相線路名稱、北斗通信終端地址、各三相線路正常工作電流閾值、各三相線路正常工作零序電流閾值，然后，在與變電站三相線路連接的三相長線路的中段和若干組三相線路分支入口處在變電站各三相線路出口處、三相長線路的中段、三相線路分支入口處均置有、且與各自三相線路磁連接的故障指示器，每安裝完一只故障指示器，需要用手持通信設備設置其參數：三相線路的工作線路名稱、工作相名稱、系統(tǒng)主站的北斗通信終端地址，設置三相線路的A相線路完畢后，讀取三相電流，零序電流，與系統(tǒng)主站通信狀態(tài)，看是否本組故障指示器工作正常，全部故障指示器安裝完畢并正常工作后，進入S2階段；

2）處理遙測遙調信息的S2階段：系統(tǒng)主站使用IEC61850協(xié)議與任意網絡終端通信，接受遙測遙調數據請求，如有遙測請求，則通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)與三相線路的指定線路上的指定故障指示器通信，提取同步時鐘下的各電流數據、工作狀態(tài)等信息返回給請求方，如有遙調請求，則通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)與指定線路上的指定故障指示器通信設置其工作參數，進入S3階段；

3）處理終端心跳信息的S3階段：系統(tǒng)主站接收每組故障指示器發(fā)送的最小間隔10秒，最長間隔60秒的心跳信息報文，故障指示器在心跳報文中需要報告本組三相線路分別連接的三個故障指示器之間是否通信正常，零序電流是否正常，系統(tǒng)主站綜合判斷該組故障指示器是否處于正常工作狀態(tài)，如果存在問題，則向網絡發(fā)送終端故障報文，等待網絡終端查詢處理，進入S4階段；

4）是否收到繼保動作報文的S4階段：系統(tǒng)主站上電工作后始終在后臺監(jiān)聽電力通信網絡中的Goose報文，在此階段中識別報文類型，如果收到相關線路的短路故障報文、重合閘失敗報文或者系統(tǒng)單相接地報文，則進入S5階段，否則回到S2階段；

5）是相間短路故障的S5階段：在此階段中，如果系統(tǒng)主站從電力通信網監(jiān)聽到的故障類型是相間短路故障，則提取出線路名稱參數、事故發(fā)生時刻，然后從變電站線路出口處安裝的故障指示器開始，按安裝位置從近到遠的順序，通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)向該線路上的故障指示器組依次請求事故發(fā)生時刻前后各5個周波的數據，如果上一組回傳的三相電流數據在事故時刻后突變增大，下一組回傳的三相電流數據在事故時刻后突變減小，則判斷出該兩組故障指示器之間的區(qū)段就是故障區(qū)段，向網絡發(fā)送故障區(qū)段報文，并通過第三方通訊服務商向設定好的移動電話發(fā)送短信提醒，等待網絡終端查詢處理，進入S6階段；

6）是單相接地故障的S6階段：如果系統(tǒng)主站從電力通信網監(jiān)聽到的故障類型是單相接地故障，則立即通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)向所有相關線路上的故障指示器組群發(fā)請求零序電流數據的報文，在返回的數據中，按線路名稱將故障指示器零序電流數據分組檢查，按照距離變電站從近到遠的順序檢查，如果同組中上一個零序電流較大，而下一個零序電流較小，則判斷出該兩組故障指示器之間的區(qū)段就是故障區(qū)段，向網絡發(fā)送故障區(qū)段報文，并通過第三方通訊服務商向設定好的移動電話發(fā)送短信提醒，等待網絡終端查詢處理，返回S2階段。

本發(fā)明提供的基于IEC61850的配電線路故障指示器，它包括三個一組，三相線路的A相線路、B相線路和C相線路上各安裝一個，三個故障指示器2采用低功耗的6LoWPAN協(xié)議自組網方式建立通信連接。B相線路、C相線路連接的故障指示器2將實時采集到的電流信息及故障判斷報文發(fā)送給A相線路連接的故障指示器2，A相線路連接的故障指示器2內置6LoWPAN協(xié)議邊緣路由器，將全部三相信息采集后作為故障綜合判據。A相線路連接的故障指示器2還內置有北斗RDSS通信模塊，可以用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)轉發(fā)短報文到安裝在變電站中的系統(tǒng)主站1，這樣無需設計用于連接無線公網的通信終端。本發(fā)明的架空型故障指示器2使用自身測量用CT直接取電，內部設有超級電容保證設備供電的連續(xù)性，不需要外部供電電源，帶電安裝，沒有任何接線端子，不需要鋪設通信電纜，不需要柱上安裝的數據采集器或通信終端。系統(tǒng)主站1通過內置的北斗RDSS通信模塊收發(fā)所有關聯(lián)配電線路上的故障指示器2短報文，將必要信息組織成IEC61850標準的Goose報文發(fā)送到變電站網絡上，通知運行人員及后臺軟件。系統(tǒng)主站1同時具有接收智能電網繼電保護動作信息報文的功能，提取分析報文內容并配合相關線路上所有故障指示器2發(fā)回的信息，判斷出故障區(qū)段。