一种分布式故障录波装置及其故障选线方法与流程

1.本发明涉及配电网技术领域，具体涉及一种分布式故障录波装置及其故障选线方法。


背景技术：

2.电力系统故障动态记录装置广泛应用于110kv及以上变电站，用于记录当电力系统中发生各种故障如短路、振荡、频率崩溃、电压崩溃时，各种参量如电流、电压、频率等及其导出量如有功功率、无功功率等电气量、以及相关非电量变化的全过程。
3.但对于变电站内10kv线路，目前并没有配备故障动态记录装置。相关运行统计表明，配电网中发生单相接地故障的概率最高，约占总故障的80％，且故障特征不明显，选线困难。当不接地系统当发生单相接地故障时，故障相相电压为零，非故障相相电压升高至3倍，相应的对地电容电流也较正常时增大了3倍，故对电力系统的正常工作没有影响。但是由于非故障相相电压升高为线电压，电气设备的绝缘水平要求相应升高，有可能发展为两相短路故障。
4.由于10kv线路发生单相接地故障时，无法准确对故障线路进行选线，所以要求系统在带故障运行期间(通常为2小时),由运行人员在变电站内对断路器进行逐个拉路试验，从而确定故障线路并联系配网人员确定并排除故障。
5.对于已加装小电流选线装置的110kv变电站，若发生10kv线路跳闸时可通过小电流接地选线装置及时进行选线及拉路。但对于未加装小电流选线装置的110kv变电站以及35kv变电站的10kv线路若发生单相接地故障时，由于无法确定故障线路，需要依次对10kv线路进行拉路试验，大大影响了故障的研判时间。
6.亟需采取更多更有效的配网线路状态监测装置，利用更多的配网线路状态信息。


技术实现要素：

7.为了解决上述现有技术存在的不足，本发明提供一种分布式故障录波装置及其故障选线方法。
8.本发明提出的技术方案为：
9.第一方面，本发明提供一种分布式故障录波装置，采用如下的技术方案，
10.一种分布式故障录波装置，包括：
11.外壳，所述外壳上设置接线板，所述外壳的后侧设置电源插孔和收发天线，
12.所述外壳的内部设置：
13.数据采集单元，用于对故障信号进行采集并进行处理；
14.电源模块，用于提供工作电压；
15.中央处理单元，根据数据采集模块的实时数据，检测是否发生故障以及故障的确定；
16.通讯模块，用于提供数据通信；
17.所述数据采集单元的输入端与接线板连接，所述数据采集单元的输出端连接中央处理单元，所述中央处理单元与通讯单元连接，所述电源模块的输出端连接数据采集单元和中央处理单元，所述通讯单元与收发天线连接。
18.作为本发明的进一步技术方案为，所述数据采集模块包括：
19.模拟量采集模块、采样保持模块和a/d转换模块；所述模拟量采集模块的输出端连接采样保持模块，所述采样保持模块的输出端连接a/d转换模块；所述模拟量采集模块包括电压采集器和电流采集器。
20.作为本发明的进一步技术方案为，所述a/d转换电路采用ad9220型号的a/d转换器。
21.作为本发明的进一步技术方案为，所述电源模块为dc100-240电源模块。
22.作为本发明的进一步技术方案为，所述中央处理单元为mcu+dsp处理器。
23.作为本发明的进一步技术方案为，所述通讯单元为bl102型号的通讯模块。
24.本发明还提供一种分布式故障录波装置故障选线方法，包括以下步骤：
25.中央处理单元对模拟量采集单元的采集信号进行分析处理得到线路信号；
26.根据线路信号进行判断得到故障线路。
27.作为本发明的进一步技术方案为，所述根据线路信号进行判断得到故障线路，具体包括：
28.采用暂态幅值比较法，选择零序电流暂态分量幅值最大的线路为故障线路；
29.采用暂态极性比较法，选择零序电流暂态分量和其它线路极性相反的线路为故障线路；
30.暂态零序无功功率法，选择暂态零序无功功率流向母线的线路为故障线路。
31.本发明的有益效果为：
32.1、本发明的外壳起到支撑固定的作用，在外壳上设置接线板，接线板上设置通讯接口和信号采集接口，通过信号采集接口与外部检测模块连接，在外壳的后侧设置用于充电的电源接口，以及安装收发天线的接口；
33.模拟量采集单元通过信号采集接口对线路情况进行采集，通过中央处理单元对采集的线路情况进行分析处理，判断是否为故障线路，并通过通讯单元与后台监控平台或监控系统通讯，方便远程控制和通信；
34.电源模块为内置与外壳中的储能电池，可通过电源接口进行充电。
35.本发明需要对线路的录波进行调取和分析，从而确定故障线路并对故障线路进行直接拉路处理，通过将逐项拉路环节替换为录波分析环节，缩短了工作时间、提高了工作效率、并减少了用户停电次数。
附图说明
36.图1为本发明提出的一种分布式故障录波装置结构图；
37.图2为本发明提出的一种分布式故障录波装置控制结构图；
38.图3为本发明提出的一种分布式故障录波装置故障选线方法流程图。
具体实施方式
39.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
40.如图1～2所示，其示出了本发明的具体实施方式：
41.一种分布式故障录波装置，包括：
42.外壳1，所述外壳1上设置接线板101，所述外壳1的后侧设置电源插孔和收发天线102，
43.所述外壳1的内部设置：
44.数据采集单元2，用于对故障信号进行采集并进行处理；
45.电源模块3，用于提供工作电压；
46.中央处理单元4，根据数据采集模块的实时数据，检测是否发生故障以及故障的确定；
47.通讯模块5，用于提供数据通信；
48.所述数据采集单元的输入端与接线板连接，所述数据采集单元的输出端连接中央处理单元，所述中央处理单元与通讯单元连接，所述电源模块的输出端连接数据采集单元和中央处理单元，所述通讯单元与收发天线连接。
49.本发明实施例中，外壳起到支撑固定的作用，在外壳上设置接线板，接线板上设置通讯接口和信号采集接口103，通过信号采集接口与外部检测模块连接，其中外部检测模块为电流互感器，电压互感器等，在外壳的后侧设置用于充电的电源接口，以及安装收发天线的接口；
50.模拟量采集单元通过信号采集接口对线路情况进行采集，通过中央处理单元对采集的线路情况进行分析处理，判断是否为故障线路，并通过通讯单元与后台监控平台或监控系统通讯，方便远程控制和通信；电源模块为内置与外壳中的储能电池，可通过电源接口进行充电，储能电池为中央处理单元、模拟量信号检测单元提供工作电压。
51.本发明需要对线路的录波进行调取和分析，从而确定故障线路并对故障线路进行直接拉路处理。本发明通过将逐项拉路环节替换为录波分析环节，缩短了工作时间、提高了工作效率、并减少了用户停电次数。
52.本发明实施例中，数据采集模块包括：模拟量采集模块、采样保持模块和a/d转换模块；所述模拟量采集模块的输出端连接采样保持模块，所述采样保持模块的输出端连接a/d转换模块；所述模拟量采集模块包括电压采集器和电流采集器。
53.其中，a/d转换电路采用ad9220型号的a/d转换器；转换速度快、分辨率高、精度高。
54.本发明实施例中，电源模块，用于提供稳定的电源，保证装置运行的可靠性和适用性，其中，电源模块为dc100-240电源模块，可靠性高。
55.本发明实施例中，中央处理单元，用于根据数据采集模块的实时数据，按照给定算法来检测是否发生故障以及确定故障性质；中央处理单元为mcu+dsp处理器，可靠性高，数据处理能力和控制能力较强，满足高实时性的要求。
56.本发明实施例中，通讯单元为bl102型号的通讯模块，支持通信协议广泛、网络覆
盖范围广；外壳为密封结构，便于安装、防灰尘、防外力破坏、便于封装。
57.上述实施例从装置的角度介绍了一种分布式故障录波装置，下述实施例从方法的角度介绍一种分布式故障录波装置故障选线方法，具体详见下述实施例。
58.参见图3，一种分布式故障录波装置故障选线方法，包括：
59.中央处理单元对模拟量采集单元的采集信号进行分析处理得到线路信号；
60.根据线路信号进行判断得到故障线路；
61.本发明实施例中，根据线路信号进行判断得到故障线路，具体包括：
62.采用暂态幅值比较法，选择零序电流暂态分量幅值最大的线路为故障线路；
63.采用暂态极性比较法，选择零序电流暂态分量和其它线路极性相反的线路为故障线路；
64.暂态零序无功功率法，选择暂态零序无功功率流向母线的线路为故障线路。
65.本发明实施例中，暂态电流远大于稳态电容电流，暂态最大电流与稳态电容电流之比，可达到几倍到十几倍。暂态最大电流值与故障时电压相角有关。一般故障都发生在电压最大值附近。而且暂态能量主要集中在150hz～3khz，消弧线圈对其补偿作用很小，相当于开路，不会对正确选线带来实质性的影响。
66.前述实施例中的系统中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的一种分布式故障录波装置，通过前述对一种分布式故障录波装置的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中的一种分布式故障录波装置故障选线方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
67.以上对本发明进行了详细介绍，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

技术特征：
1.一种分布式故障录波装置，其特征在于：包括：外壳，所述外壳上设置接线板，所述外壳的后侧设置电源插孔和收发天线，所述外壳的内部设置：数据采集单元，用于对故障信号进行采集并进行处理；电源模块，用于提供工作电压；中央处理单元，根据数据采集模块的实时数据，检测是否发生故障以及故障的确定；通讯模块，用于提供数据通信；所述数据采集单元的输入端与接线板连接，所述数据采集单元的输出端连接中央处理单元，所述中央处理单元与通讯单元连接，所述电源模块的输出端连接数据采集单元和中央处理单元，所述通讯单元与收发天线连接。2.根据权利要求1所述的一种分布式故障录波装置，其特征在于：所述数据采集模块包括：模拟量采集模块、采样保持模块和a/d转换模块；所述模拟量采集模块的输出端连接采样保持模块，所述采样保持模块的输出端连接a/d转换模块；所述模拟量采集模块包括电压采集器和电流采集器。3.根据权利要求1所述的一种分布式故障录波装置，其特征在于：所述a/d转换电路采用ad9220型号的a/d转换器。4.根据权利要求1所述的一种分布式故障录波装置，其特征在于：所述电源模块为dc100-240电源模块。5.根据权利要求1所述的一种分布式故障录波装置，其特征在于：所述中央处理单元为mcu+dsp处理器。6.根据权利要求1所述的一种分布式故障录波装置，其特征在于：所述通讯单元为bl102型号的通讯模块。7.一种分布式故障录波装置故障选线方法，采用如权利要求1-6中任一所述的一种分布式故障录波装置，其特征在于：包括以下步骤：中央处理单元对模拟量采集单元的采集信号进行分析处理得到线路信号；根据线路信号进行判断得到故障线路。8.根据权利要求7所述的一种分布式故障录波方法，其特征在于：所述根据线路信号进行判断得到故障线路，具体包括：采用暂态幅值比较法，选择零序电流暂态分量幅值最大的线路为故障线路；采用暂态极性比较法，选择零序电流暂态分量和其它线路极性相反的线路为故障线路；暂态零序无功功率法，选择暂态零序无功功率流向母线的线路为故障线路。

技术总结
本发明公开一种分布式故障录波装置，涉及配电网技术领域，包括：外壳，外壳上设置接线板，外壳的后侧设置电源插孔和收发天线，外壳的内部设置：数据采集单元，用于对故障信号进行采集并进行处理；电源模块，用于提供工作电压；中央处理单元，根据数据采集模块的实时数据，检测是否发生故障以及故障的确定；通讯模块，用于提供数据通信；数据采集单元的输入端与接线板连接，数据采集单元的输出端连接中央处理单元，中央处理单元与通讯单元连接，电源模块的输出端连接数据采集单元和中央处理单元，通讯单元与收发天线连接。本发明还提供一种分布式故障录波装置故障选线方法。本发明对线路的录波进行调取和分析，提高工作效率、减少用户停电次数。少用户停电次数。少用户停电次数。


技术研发人员：王涛 王明 郑玮 刘传永 艾科 周建辉 丁宇翔 李惠娴 董志威 寻福安
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/13