一種電網故障實時自動檢測與定位系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電網故障實時自動檢測與定位系統(tǒng)，特別的涉及一種電網故障定 位系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 現有的輸電線路故障定位系統(tǒng)包括故障分析法和行波定位系統(tǒng)。
[0003] 故障分析法分單端故障分析法和雙端故障分析法。單端故障分析法采用單端電壓 /電流數據計算故障阻抗，進而獲得故障距離，該系統(tǒng)受過渡電阻等因素的影響，定位精度 較差。雙端故障分析法利用雙端電壓/電流數據計算故障距離，受過渡電阻等因素影響小 于單端故障分析法，定位精度高于單端故障分析法，但需采集雙端電氣數據。
[0004] 行波定位系統(tǒng)是根據行波理論實現的定位系統(tǒng)。當輸電線路發(fā)生故障時，故障點 產生暫態(tài)電壓和電流突變信號即電壓行波和電流行波信號，以一定速度沿電力線路向線路 兩側電網傳播，利用故障點行波信號到達線路兩側的時間差即可計算出故障距離。
[0005] 行波定位系統(tǒng)分為單端行波定位系統(tǒng)和雙端行波定位系統(tǒng)。單端行波定位系統(tǒng)利 用行波在故障點與變電站之間傳播的時間差實現故障定位；雙端行波定位系統(tǒng)利用故障點 行波到達輸電線路兩側的時間差實現故障定位。單端行波定位系統(tǒng)及雙端行波定位系統(tǒng)受 系統(tǒng)運行方式、過渡電阻等因素影響較小，定位精度優(yōu)于單端阻抗定位系統(tǒng)和雙端阻抗定 位系統(tǒng)。但單端行波系統(tǒng)定位極易受反射行波及折射行波的干擾，往往需要人為參與故障 判斷，實用性比較差，并且單端行波定位系統(tǒng)和雙端行波定位系統(tǒng)在故障行波信號過于微 弱或故障行波存在時間過短的情況下，行波數據采集裝置未采集到行波信號，導致定位失 敗。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種電網故障實時自動檢測與定位 系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)兼取單端故障分析法、雙端故障分析法和雙端行波定位法的優(yōu)點，穩(wěn)定 性好，可靠性和精度高，能夠可靠、精確地實現輸電線路故障定位。
[0007] 為實現上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0008] -種電網故障實時自動檢測與定位系統(tǒng)，包括：
[0009] 設置在輸電線路一端變電站M位置處的第一數據采集裝置和設置在輸電線路另 一端變電站N位置處的第二數據采集裝置；
[0010] 所述第一數據采集裝置和第二數據采集裝置通過高速以太網通信；所述第一數據 采集裝置和第二數據采集裝置分別采集輸電線路的行波信號，分別得出行波信號到達第一 數據采集裝置和第二數據采集裝置的時間，從而確定故障點與輸電線路一側的變電站M之 間的距離。
[0011] 所述第一數據采集裝置和第二數據采集裝置分別與衛(wèi)星定位系統(tǒng)通信。
[0012] 還包括：智能終端和主控系統(tǒng)；所述智能終端設置在每個變電站支路出線側，智 能終端與第一數據采集裝置和第二數據采集裝置分別通信，智能終端與主控系統(tǒng)雙向通 {目。
[0013] -種如權利要求1所述的電網故障實時自動檢測與定位系統(tǒng)的方法，包括：
[0014] (1)第一數據采集裝置和第二數據采集裝置分別采集輸電線路的行波信號；
[0015] (2)采用雙端行波定位法分別判斷行波信號到達輸電線路一側的變電站M的時刻 和輸電線路另一側的變電站N的時刻t n;
[0016] (3)根據步驟⑵中得到的時刻tjP t n，確定所述故障點與所述輸電線路一側的 變電站M之間的距離Lm。
[0017] 所述步驟（3)中距離Lm的計算方法具體為：
[0019] 其中，Lm為故障點與輸電線路一側的變電站M之間的距離；
[0020] L為輸電線路總長度，即輸電線路一側的變電站M與輸電線路另一側的變電站N之 間的距離；V為行波在輸電線路上的傳播速度；為行波到達輸電線路一側的變電站M的時 刻；1為行波到達輸電線路另一側的變電站N的時刻。
[0021] 所述步驟⑴中采集輸電線路的行波信號的方式包括：高速采集電壓/電流信息 和直接采集行波信號；
[0022] 采用直接采集行波信號方式時，行波信號來自一次設備接地線或者專用行波傳感 器。
[0023] 第一數據采集裝置和第二數據采集裝置分別采集輸電線路兩端的電壓/電流信 息，分別采用單端故障分析法和雙端故障分析法計算故障點距離。
[0024] 所述步驟⑵中，判斷行波信號到達輸電線路一側的變電站M的時刻和輸電線 路另一側的變電站N的時刻t n的方法具體為：
[0025] 利用小波變換提取行波數據采集裝置采集的電壓/電流信息，最終鑒別出電壓/ 電流行波到達時刻。
[0026] 所述步驟⑵中，判斷行波信號到達輸電線路一側的變電站M的時刻和輸電線 路另一側的變電站N的時刻t n的方法具體為：
[0027] 通過硬件電路分析行波數據采集裝置采集的電壓/電流行波信號，最終鑒別出電 壓/電流行波到達時刻。
[0028] 如果行波定位法和故障分析法的定位結果均有效，則故障定位采用行波定位法的 定位結果；
[0029] 如果行波定位法的結果有效，故障分析法的定位結果無效，則故障定位采用行波 定位法的定位結果；
[0030] 如果行波定位法的結果有無效，故障分析法的定位結果有效，則故障定位采用故 障分析法的定位結果。
[0031 ] 在每個變電站支路出線側設置智能終端，第一數據采集裝置和第二數據采集裝置 與智能終端通信，智能終端與主控系統(tǒng)雙向通信；
[0032] 得到故障定位信息后，智能終端采集智能終端所屬電網線路的故障定位信息并上 傳至主控系統(tǒng)；
[0033] 主控系統(tǒng)接收智能終端傳送來的電網數據并進行實時分析，形成控制命令，并將 控制命令分別下達至電網保護系統(tǒng)和智能終端進行相應保護動作；
[0034] 主控系統(tǒng)將控制命令下發(fā)給智能終端，智能終端接收主控系統(tǒng)下發(fā)的控制命令 后，確定電網中的切負荷對象并將相應控制命令下發(fā)給相關保護控制單元；
[0035] 智能終端還檢測其所屬變電站的負荷量，并實時將檢測到的負荷量上傳至主控系 統(tǒng)；
[0036] 主控系統(tǒng)根據接收到的負荷量選擇最優(yōu)的切負荷組合，并對相應的變電站執(zhí)行切 負荷。智能終端將其所屬變電站內的實際可切負荷量及切負荷動作執(zhí)行狀態(tài)上傳至主控系 統(tǒng)進行實時監(jiān)控。
[0037] 本發(fā)明的有益效果：
[0038] 本發(fā)明系統(tǒng)兼取單端故障分析法、雙端故障分析法和雙端行波定位法的優(yōu)點，穩(wěn) 定性好，可靠性和精度高，能夠可靠、精確地實現輸電線路故障定位。在雙端行波定位法定 位有效的情況下，采用單端故障分析法、雙端故障分析法篩選出唯一的行波定位結果，以有 效避免反射行波及折射行波的干擾；在雙端行波定位法行波定位失敗的情況下，采用單端 故障分析法、雙端故障分析法完成故障定位，顯著提高了輸電線路故障定位定位的可靠性。
【附圖說明】
[0039] 圖1本發(fā)明電網故障實時自動檢測與定位系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】：
[0040] 下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明：
[0041] 如圖1所示，
[0042] -種電網故障實時自動檢測與定位系統(tǒng)，包括：
[0043] 設置在輸電線路一端變電站M位置處的第一數據采集裝置和設置在輸電線路另 一端變電站N位置處的第二數據采集裝置；
[0044] 第一數據采集裝置和第二數據采集裝置通過高速以太網通信；第一數據采集裝 置和第二數據采集裝置分別采集輸電線路的行波信號，分別得出行波信號到達第一數據采 集裝置和第二數據采集裝置的時間，從而確定故障點與輸電線路一側的變電站M之間的距 離。
[0045] 第一數據采集裝置和第二數據采集裝置分別與衛(wèi)星定位系統(tǒng)通信，通過接收北斗 衛(wèi)星信號，定期對第一數據采集裝置和第二數據采集裝置的時鐘信號進行校準。采用衛(wèi)星 定位系統(tǒng)（GPS)來實現同步授時。
[0046] 輸電線路中存在故障點時，包括以下步驟：
[0047] 由輸電線路一側的變電站設置的數據采集裝置和輸電線路另一側的變電站設置 的數據采集裝置，分別采集行波信號，采用雙端行波定位法鑒別出行波信號分別到達輸電 線路一側的變電站和輸電線路另一側的變電站的時刻，以確定所述故障點與所述輸電線路 一側的變電站之間的距離，其計算公式如下：
[0048] 式⑴中：
[0049] Lm為故障點與輸電線路一側的變電站M之間的距離；
[0050] L為輸電線路總長度，即輸電線路一側的變電站M與輸電線路另一側的變電站N之 間的距離；
[0051] V