[发明专利]基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置及定位方法

权利要求书

1.基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于包括电流监测单元、电压监测单元、汇集单元及主站；

所述电压型监测单元安装在变电站内，电压型监测单元采样线路电压，并将电压信号与电流信号同频同相的直接上传至主站；

所述电流监测单元安装在配网线路上，电流监测单元将监测的电流、电场强度、温度的参数传输至汇集单元；

所述汇集单元安装在架空线路杆塔上，汇集单元接收电流监测单元输送的电流、电场强度、温度参数同时实现将A、B、C三相电流合成零序电流，通过GPRS方式远传至主站；

所述主站安装在变电站内或调度中心，接收各汇集单元和电压监测单元上传来的数据，采用图形，曲线、表格界面显示方式，直观地呈现出配网线路的状态。

2.根据权利要求1所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于所述的电压监测单元采用电子式电压互感器。

3.根据权利要求1所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于所述电流监测单元包括罗氏线圈、积分电路、A/D转换模块、MCU模块、GPS模块及数据收发模块；所述的罗氏线圈、积分电路、A/D转换模块、MCU模块依次连接，GPS模块及数据收发模块与MCU模块连接，GPS模块及数据收发模块与罗氏线圈之间依次设有储能电容、监控电路和电解电容。

4.根据权利要求3所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于所述的积分电路为OPA2379放大器和OPA2349放大器。

5.根据权利要求3所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于所述的监控电路为NCP304LSQ45T1G、IRLML2502或IRLML6402电压监控电路。

6.根据权利要求1所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于所述汇集单元包括数据收发模块（RF）、FLASH储存模块、微处理器模块（MCU）、全球定位系统模块（GPS）、通信模块、实时时钟模块（RTC）、看门狗电路模块（WDT）、无线通信模块（GPRS）；数据收发模块、FLASH储存模块、GPS模块、通信模块分别与MCU模块连接；所述的MCU模块连接有RTC实时时钟模块和WDT看门狗电路；所述通信模块连接有无线通信模块（GPRS）和测试端口。

7.根据权利要求6所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置，其特征在于所述汇集单元还包括太阳能电池，太阳能电池作为主、备电源为汇集单元供电。

8.根据权利要求1所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位装置的定位方法，其特征在于包括下述步骤：

正常运行时电压、电流监测单元每隔15min将采集到的线路的负荷电压，电流定点数据主动输送到汇集单元，汇集单元分析、处理后上传给主站，并在主站通过图形、曲线、表格等界面显示方式，直观的呈现配网线路的线路状态。

9.根据权利要求8所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位方法，其特征在于当线路发生短路故障后，由于短路故障电流大，电流监测单元利用突变的大电流，直接告警并将告警信息通过近距离射频通讯传输给汇集单元，汇集单元将告警信息通过GPRS传输给主站，主站结合所有监测点上传的告警信息，如果母线到某个汇集单元之间的所有汇集单元都检测到突变大电流信息，而其它汇集单元检测不到这个突变电流信号，则可以判断这些汇集单元都位于故障路径上；最终确定故障点的位置，实现相间短路故障点区段定位功能。

10.根据权利要求8所述的基于分布式相量测量的配网线路状态监测、故障预警和定位技术的故障定位方法，其特征在于当系统发生单相接地故障时，电压监测单元采集母线零序电压信号，及各条出线零序电流信号，利用基于多种选线方法融合的综合选线技术选出故障线路同时录取母线零序电压波形，并将故障信息及电压波形传输给主站；以此同时，安装在线路上的电流监测单元录取各个监测点的A、B、C三相电流波形，通过近距离射频通讯将波形传输给同杆位的汇集单元，汇集单元将波形通过GPRS传输给主站，主站利用各个监测点的A、B、C三相电流波形合成零序电流波形，并与母线零序电压波形进线比较；

1)当某个监测点检测到零序电流滞后零序电压90°，则说明该监测点位于故障路径上；

2)当某个监测点检测到零序电流超前零序电压90°，则说明该监测点不在故障路径上；

3)当母线到某个监测点之间的所有监测点零序电流相位相同，且与其他监测点零序电流相反，则说明这些监测点都位于故障路径上；

主站综合利用上述关系，结合所有监测点零序电流与零序电压、零序电流与零序电流比较结果，最终确定故障点的位置，实现单相接地故障点区段定位功能。