[发明专利]配电网实时数据采集和故障定位系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，具体涉及配电网运行过程中实时数据采集和故障定位系统及其工作方法。

背景技术

配电网的故障定位, 主要是架空线路单相接地的故障定位及相间短路的故障定位。中压配电线路的电压等级主要为10KV，多数为变压器中性点不接地或通过消弧线圈接地，此类架空线路易出故障，且90%以上是单相接地故障，原因在于这种线路单相接地电流（电容电流）极小，与线路正常运行中不平衡电流很难区别。常见的配电网故障监测的采样设备多为按变压器方式采用以铁芯为导磁体进行电流采样，由于铁芯固有的小信号区段的非线性特性，因而无法做到对单相接地故障的精确测量，无法满足单相接地故障电流高精度测量的要求。目前常见的架空线路智能故障指示器的工作原理大致可分成两大类：一类是采用半波法原理，即假设接地故障发生在相电压接近峰值的瞬间，接地后第一个半波电容电流突变最大，超过设定的门槛值的故障指示器发出指示信号，以此判定故障区段。但这种方法存在原理上的缺陷，因为实际接地故障并不一定会发生在相电压接近峰值的瞬间，导致基于半波法原理的故障定位准确率不高；另一类是采用信号注入法原理，该方法是在变电站每段母线上装设一台高压信号源装置，在发生接地故障时，利用变电站母线的开口三角形电压变化作为起动信号，合上高压接触器，将一个高频信号送至线路上，在故障线路的接地点构成回路，点亮这一故障线路区段的故障指示器，判断故障区段。这种方法在遇到高阻抗接地时（据统计，约50%以上的单相接地故障是高阻抗接地）因信号很弱, 很难准确检测和识别故障点，在遇到弧光接地时因谐波丰富, 而且是断续接地，同样很难判断何处发生接地故障。 

另外，现有设备所用的方法一般都只能测量一条线路（相）某一特定点的故障电流，并不能根据其他相以及其他点位的电流相应变化来进行综合分析判断，因而在线路电流遇到较大扰动时（如大型电机或变压器投运时扰动瞬间），线路冲击电流和单相接地故障电流很难区分。还有，目前同类设备功能比较单一，有的只能进行故障定位，有的只能进行运行状态（电流、温度）监测，没有实现功能的集成。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种能实时采集配电线路各监测段的三相电流、零序电流、温度，变电站母线三相电压、零序电压等信息且能够及时判断短路故障、接地故障、准确定位故障位置和故障时间的配电网实时数据采集和故障定位系统及其工作方法。

本发明的技术方案是：本发明的配电网实时数据采集和故障定位系统，其结构特点是：包括变电站电压采集单元、线路单元、实时数据服务器、后台监控计算机和手持终端；   

上述的变电站电压采集单元在所辖配电网内的每个变电站各设置一个；每个变电站电压采集单元包括1台用于采集变电站母线的三相电压及零序电压值的智能电压检测终端DFU-C；

线路单元设置在配电网的各输电线路上，线路单元的数量根据实际需要确定；每个线路单元包括3台用于分相采集线路电流和温度以及对短路故障进行判定的故障定位及数据采集传感器DFU-A和1台通信及计算终端DFU-B；故障定位及数据采集传感器DFU-A上设有用于故障报警的故障指示灯；上述的3台故障定位及数据采集传感器DFU-A在输电线路的三相线的每一相线上各设置1台；实时数据服务器是一种用于实时接收采集数据、对数据进行分析处理、对接地故障进行判定以及对故障点进行定位的服务器；后台监控计算机为用于信息实时显示和提供操作界面的PC机；实时数据服务器和后台监控计算机设置在配电监测检修中心；手持终端为能在故障点现场对线路单元的故障定位及数据采集传感器DFU-A和通信及计算终端DFU-B进行复位、设置参数和调试的PDA；

上述的变电站电压采集单元的智能电压检测终端DFU-C与实时数据服务器通过GPRS网络无线通信连接；同一线路单元的3台故障定位及数据采集传感器DFU-A与通信及计算终端DFU-B短距离无线通信连接，各线路单元的通信及计算终端DFU-B通过GPRS网络与实时数据服务器远距离无线通信连接；实时数据服务器与后台监控计算机通过以太网通信连接；手持终端和实时数据服务器通过无线通信连接。

进一步的方案是：上述的线路单元的通信及计算终端DFU-B是一种具有与实时数据服务器以及同一单元的3台故障定位及数据采集传感器DFU-A进行无线通信对时功能的装置。

一种上述的配电网实时数据采集和故障定位系统的工作方法，主要包括以下步骤：