[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障定位装置，属于一种电力技术和设备，尤其涉及一种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，适用于6.6～35kV以架空线为主的配电网，能够在发生短路、接地故障时，快速、精确定位。

背景技术

我国6～35kV配电网广泛采用小电流接地方式，其主要故障包括短路故障和单相接地故障。因配网线路连接输电侧和用电侧，具有分布广、线路长、故障查找困难等特点。目前进行的配网自动化改造采用FTU、DTU与负荷开关等实现配网线路故障的快速隔离和自恢复供电，采用故障指示器实现故障的分段定位，方便故障的查找。但是配网自动化改造的成本较高，只能对重要线路和重要节点进行监控，故障指示器故障判断的准确率低，无法可靠地实现故障的精确定位。另外，配网线路整体的运行状态和运行参数不能由上述设备完整地上传到主站，运行维护人员无法根据线路的运行状态预判线路可能发生的故障，无法提前对线路故障隐患进行预警。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术上的不足，提供一种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。该定位装置能够快速、准确地确定故障点，并适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。定位装置能够实现“二遥”功能，具有成本低，性价比高，安装方便，免维护等特点。相对于配网自动化的改造降低了用户的投资，性价比较高。

本发明另一目的在于提供一种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。

本发明的技术方案如下：

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，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。

所述的电压监测单元采用电子式电压互感器。

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。

所述的积分电路为OPA2379放大器和OPA2349放大器。

所述的监控电路为NCP304LSQ45T1G、IRLML2502或IRLML6402电压监控电路。

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。

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。

本故障定位装置通过以下方法实现故障定位：

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，电流等定点数据主动上送到汇集单元，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。

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。