[发明专利]架空线路故障定位监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网自动化技术，特别是一种架空线路故障定位监测系统及方法。

背景技术

配网自动化大大提高了供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，但目前配电终端（FTU/DTU/TTU）一般部署在开关或变压器位置，对长距离的架空配电线路得中间段缺少管控，在配电线路传输距离远、线路分支多、运行情况复杂，环境和气候条件比较恶劣时，外破、设备故障和雷电等自然灾害导致的线路短路、接地故障时常发生，而且故障时，故障区段（位置）难以确定，给检修工作带来较大的困难，尤其是偏远地区，查找起来更是费时费力。

目前，虽然也采用了一些方法来解决监控线路报警的问题，但是效果并不理想，存在很多问题，具体情况如下：

1、大多数电网都利用故障指示牌对架空线路故障进行报警，但是架空型线路故障指示器都是单独判断、单独显示报警，无法实现线路的实时监控，线路出现问题后必须配合人工巡线才能确定故障位置，巡线工作量非常大，而且故障排查困难和定位不迅速。

2、已有方案往往不具备安全通讯的特质，一般为非组网方式或通过GPRS公网组网。非组网方式由于其部署灵活、安装简单，目前使用最为广泛，但由于其无法实现集中管理，需要人工配合及无法实现实时监测目前正逐步退出使用；目前作为非组网方式的替代，通过GPRS公网组网的系统正逐步实施，但鉴于GPRS公网环境比较复杂、安全性较差，使得该种组网方式存在网络层安全隐患及应用层安全隐患。

3、已有的故障判别方法，包括零序功率法、首半波法、小波变换法、行波法、注入信号法等判别方法，普遍存在判断精度不高，容易产生误判和漏判的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种架空线路故障定位监测系统及方法，解决了现有架空线路故障判断设备和方法费时费力、准确度不高、通讯不安全等一系列问题。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：架空线路故障定位监测系统，其特征在于，包括故障指示器、集中器子站和主站，所述的故障指示器包括MCU、电流互感器、电容分压器、信号检测电路、ESAM安全芯片和微功率无线子节点，所述的电流互感器采集导线上的一次电流，并产生CT二次信号；电容分压器采集线路电压信号；CT二次信号和线路电压信号分别输送到信号检测电路，经过滤波、放大和采保处理后输入MCU；MCU对信号进行A/D采样后，计算出负荷电流、短路电流、首半波尖峰电流和接地动作电流值、稳态零序电流、暂态零序电流；微功率无线子节点与MCU实现数据通信；所述的ESAM安全芯片连接MCU，对MCU发送的数据进行加/解密和身份认证；

所述的集中器子站包括通信终端、微功率无线中心节点、GPRS远程通信模块，微功率无线中心节点通过微功率无线信号与微功率无线子节点进行数据通讯，微功率无线中心节点与通信终端进行数据通信，通信终端通过104规约连接GPRS远程通信模块；

所述的主站包括GIS系统、MIS系统和监控端，所述的监控端通过GPRS网络与GPRS远程通信模块进行数据通信，监控端将接收到的数据解密后，将故障点在GIS系统中标识并通过短信、电话等形式通知巡检人员。

进一步的，所述的监控端设有故障样本阀值库，可以记录并存储系统运行过程中发生过的各种故障样本，当再次发生类似故障时，可以有效缩短系统判断的时间。

进一步的，电流互感器内设有取电线圈，可以为故障指示器提供电力供应。

进一步的，所述的微功率无线中心节点和微功率无线子节点均采用433M无线射频通信模块，利用433M微功率无线信号实现数据通信。

进一步的，还包括太阳能电池板，所述的太阳能电池板与通信终端连接。

架空线路故障定位监测方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

S1：采集并计算出电流和电压信号；

S2：判断短路故障；

S3：通过七次谐波加首半波判断接地故障；

S4：标记故障地点并通知巡检人员。

进一步的，判断短路故障的具体步骤为：

S201：对运行线路采集到的运行电流瞬时值进行比值微分计算，获得线路电流突变曲线；

S202：电流突变判断，当电流的变化率突变，即If/I0>R时，依据该突变的电流变比率判断线路短路故障，其中，If、I0分别是突变后和突变前的线路电流，R是预设的电流变比率，预设的电流变比率R随线路负荷电流的大小自动变化，负荷电流越小，R越大；