[发明专利]基于物联网技术的输电网故障检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统应急通信、配网自动化、智能电网领域和通信技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的输电网故障检测系统及方法。

背景技术

目前配电线短路故障信号采集的方式主要依靠出现短路故障时，输配电线路将出现过流现象，利用前置电流传感器获取信号，再进行一系列放大处理后输入主控单元，与预先设置好的阈值相比较从而判断是否出现故障。即当获取信号值大于设定阈值就认为发生了短路故障。然而由于架空输配电线路各处工作负荷不尽相同，所以从输配电线路上获取的电信号强弱亦不同，这就需要预先与电力部门配合，了解各条输电线路的负荷情况，从而设定不同的阈值以满足实际情况的需要；由于这种情况的存在就使得检测装置投入使用前的工作量大大提高，并且通用性比较差。鉴于目前市面上出现的故障检测装置所采用的故障检测手段有一定的局限性，本文提出一种基于电流突变量的短路故障检测电路，来实现故障的检测。

输电网故障诊断是进行事故处理的前提，当输电网发生故障时，会有大量的报警信息涌入控制中心。由于现有的故障指示器基本没有断路故障判定功能，考虑到断路对于线路的正常供电的影响，本系统加入断路故障检测功能。根据架空输电线出现断路故障后线路突然断电这一特征，本文设计一线路通断检测电路实时检测各条线路中电力系统的通断情况，从而判定是否出现断路故障，避免事故的发生。

现有的测量理论是检测单相电压或电流来判断是接地故障短路故障，这种方法的误差非常大，尤其是判断接地，准确率只有30%左右。

现有的方法只是采用简单的电子电路技术，没有数据传输和分析技术，在故障发生现场，当电流或电压发生故障时，磁场吸动指示机构，使故障指示器转动到红色位置，故障排除后，需将指示器复位到白色，需要人员在现场查寻。 

发明内容

本发明的目的是提供一种容易实施、快速定位的基于物联网技术的输电网故障诊断系统及诊断方法，实时在线监测三相电电压和电流的变化，判断高压线有无异常，此系统和方法可以提高故障监测水平。

为实现发明目的，本发明的技术解决方案为：利用三相零序电压和电流平衡测量法，实时在线监测高压输电线三相固定点的电压和电流的变化是否平衡，根据各种状况下电压和电流的变化特征，判断高压架空线路该点有无异常，本系统包括接地、断路和短路故障诊断，具体包括如下步骤：

（1）悬挂于高压三项输电线上的故障检测终端，对输电网运行状态及环境参数进行监测，获取实时数据；

（2）检测装置通过“自学习”功能，记录正常工作状态下的电信号，设置为自身判断阀值；

（3）实时采集每条线路的电信号与自身阈值相比较来判定线路是否异常，将故障信息通过近距离无线传输模块发给母机；

（4）母机接收子机的故障信号，判断故障类型； 

（5）将故障信息发送到控制中心或维护人员手机上。

为了实现上述方法，本发明的另一目的是提供一种基于物联网技术的输电网故障检测系统，该系统包括控制中心监控模块，故障检测终端。

控制中心监控模块包括上位机故障指示界面，用于指示故障的物理位置及故障类型。

故障检测终端包括两个子机、一个母机。子机包括微控制器模块、信号采集模块、故障检测模块、报警指示、电源模块、近距离无线传输模块。母机除包括子机的所有模块外，还包括GSM手机模块、3G模块和GPRS模块等远程无线传输模块。

微控制器模块由高性能增强型单片机作为控制核心，实时监测输电线三相固定点的电压和电流变化，根据各种状况下电压和电流的变化特征，分析得出线路运行情况，随时检测线路发生的瞬时性故障，保证了终端检测的可靠性。

信号采集模块包含传感器，第一跟随电路1、第二跟随电路2、电压比较模块。其中传感器由柱形空心绕线线圈绕制而成，通过该线圈感应架空线路一次侧的电流信号，作为传感器输入信号。第一跟随电路1接收传感器输入电流信号，并能迅速跟随输入信号的变化而变化。第二跟随电路2通过“自学习”功能检测到正常工作时电流信号，将此电流信号转换为电压信号，并记录此信号作为电压比较模块的参考值，当传感器输入信号变化时，此参考值在一定时间内保持上一时刻的电压值，不会发生突变。电压比较模块接收第一跟随电路1和第二跟随电路2两路信号，并且进行实时比较，当输入电压发生跳变的瞬间，电压比较模块上会产生电压差，输出具有一定延时的脉冲，将此脉冲作为微控制器模块的检测信号输出。