[发明专利]基于LoRa通讯型暂态录波故障分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及配电网络的故障检测分析技术领域，具体为基于LoRa通讯型暂态录波故障分析系统。

背景技术

配电网发生故障或者异常状况时，快速地诊断和确定故障区域、准确地分析故障类型并提供给调度和运行人员完善的解决方案和建议，显得尤为重要。配电网故障诊断与指示不仅能够缩短对用户的停电时间，减少停电的面积以及停电而造成的运营经济成本的浪费；还能够减轻运行和维护人员的劳动强度，削减由于线路和设备维修带来的额外费用。目前市面上配电网故障指示、诊断与定位的产品，主要包括通讯型故障指示器、录波型故障指示器、暂态录波故障定位等几类。

通讯型故障指示器是在传统的翻牌机械故障指示器的基础上改良而来的，在传统的故障指示器内部增加GPRS通讯模块，将线路电流采集值发送给后台服务器，通常这种故障指示器只能识别永久短路造成的停电故障，并且不能定位故障点。

录波型故障指示器是在通讯型故障指示器的基础上增加了录波功能，它不仅能够采集线路电流，还能够对线路电流录波，并且将电流波形传给后台，这些波形是相互独立的。通常运维人员通过阅读这些波形，凭借经验初步判断故障的原因和检修策略。

暂态录波型故障定位与分析系统是在录波型故障指示器的基础上提出来的，包括线路在线录波采集单元、在线录波数据汇集单元、后台故障分析定位系统三部分。当线路发生故障时，三相的3个采集单元把故障瞬间的电流波形和电场波形发送给汇集单元，汇集单元数据处理后打包发送给后台故障分析定位系统，服务器后台通过对整条线路建模、瞬态电流电场波形算法分析得出结论，包括故障类型、故障发生的位置、可能的原因。这为配电网检修提供了理论支撑。

当前国内也有一些厂家在研究暂态故障定位技术，大部分还是沿着故障指示器的思路，把原来单相分析，改为三相分析，三相3个采集单元通过433M FSK短距离无线传输将数据传给汇集单元，汇集单元再将结果传给后台。受限于433M无线通讯的距离(<50米)，每3个采集单元就必须配置1个汇集单元，每个汇集单元都需要配置太阳能电池板、蓄电池、4G通讯模块，这样成本就很高；其次短距离无线通讯受干扰比较严重，导致采集单元掉线，暂态录波数据不全；而且缺乏后台故障分析平台，目前的后台大部分用于波形展示，并没有对波形进行自动分析，依然是靠人工阅读波形，手动分析得出结论。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供基于LoRa通讯型暂态录波故障分析系统，提高了采集单元与汇集单元通讯的稳定性，多组采集单元共用一个汇集单元进行数据的汇合与传输；此外，还能够根据事先输入的线路拓扑结构，分析线路多点的暂态波形，通过自动分析得到准确的故障信息输出。

本发明采用以下技术方案来实现：基于LoRa通讯型暂态录波故障分析系统，包括采集单元、汇集单元、LoRa通讯模块和后台服务器，采集单元通过LoRa通讯模块与汇集单元无线连接；汇集单元和采集单元均设有多个，每个汇集单元与至少三个采集单元连接，将来自至少三个采集单元的数据汇合后传输给后台服务器。

优选地，所述采集单元包括取电电路、罗氏线圈、主控MCU、LoRa通讯射频电路、存储电路、积分电路和滤波电路；主控MCU分别与取电电路、滤波电路、存储电路、LoRa通讯射频电路连接，积分电路连接在罗氏线圈与滤波电路之间；取电电路还与LoRa通讯射频电路连接。

优选地，所述罗氏线圈卡在高压母线上。

优选地，所述汇集单元包括蓄电池、太阳能充电电路、主控MCU、GPS电路、LoRa通讯射频电路、4G通讯电路和数据存储电路，主控MCU分别与GPS电路、LoRa通讯射频电路、4G通讯电路、数据存储电路连接，太阳能充电电路为GPS电路、LoRa通讯射频电路、主控MCU供电，蓄电池与太阳能充电电路连接。

优选地，所述后台服务器包括波形数据展示模块、专家库故障分析模块、故障信息输出模块，后台服务器通过移动基站接收汇集单元传送过来的录波波形，并存储；专家库故障分析模块读取录波波形，结合预先输入的线路拓扑结构，通过分析录波波形数据和拓扑结构，得出结论信息；故障信息输出模块将所述结论信息发送出去。

优选地，所述结论信息包括故障类型、故障发生时间、故障发生位置以及造成故障的原因。