[发明专利]一种基于过电压在线监测的电力线路故障定位系统和方法

摘要

本发明提供一种基于过电压在线监测的电力线路故障定位系统和方法，故障定位系统包括电容分压器、过电压在线监测装置、主站计算机和过电压在线监测服务器；电容分压器通过同轴电缆与过电压在线监测装置连接，过电压在线监测装置通过以太网与所述主站计算机连接，主站计算机通过以太网与过电压在线监测服务器连接；故障定位方法基于故障定位系统实现。本发明中过电压在线监测装置实时监测电力线路两端的过电压波形和触发时刻，通过计算过电压信号到达电力线路两端的时间差的方式进行故障定位，过电压在线监测装置采用GPS同步，提高了定位精度，当线路发生故障后，无需花费很多时间寻找确定故障点，提高了供电可靠性，具有广阔的应用前景。

主权项

一种基于过电压在线监测的电力线路故障定位方法，其特征在于：所述故障定位方法采用基于过电压在线监测的电力线路故障定位系统实现电力线路故障的定位；所述故障定位系统包括电容分压器、过电压在线监测装置、主站计算机和过电压在线监测服务器；所述电容分压器通过同轴电缆与过电压在线监测装置连接，所述过电压在线监测装置通过以太网与所述主站计算机连接，所述主站计算机通过以太网与过电压在线监测服务器连接；所述电容分压器获取电力线路上的电压信号，并将电压信号转换为过电压在线监测装置能够采集的低电压信号；所述电容分压器包括电压传感器和电流互感器；所述电容分压器包括电压传感器和电容式电压互感器；所述电压传感器包括分压电容、压敏电阻和气体放电管；所述压敏电阻和气体放电管并联在分压电容两端；所述电容分压器、过电压在线监测装置和主站计算机安装在电力线路两端的变电站内；所述过电压在线监测装置包括FLASH存储器、GPS同步时钟模块、高精度晶振、计数器和时钟记录模块；所述过电压在线监测装置具有20M的采样率，所述FLASH存储器具有2G的存储容量；所述过电压在线监测装置采集电容分压器输出的过电压信号，并对采集的电压信号进行实时波形压缩和电压突变事件启动处理，当电力线路上发生故障时，过电压在线监测装置启动波形记录，得到过电压波形；GPS同步时钟模块产生时钟和秒脉冲，通过计数器对高精度晶振产生的脉冲进行计数，并通过时钟记录单元记录触发时刻；所述过电压在线监测装置将过电压波形和触发时刻通过以太网实时传送给主站计算机；所述计数器为32位计数器，时钟的测量误差为50ns；所述主站计算机通过以太网与过电压在线监测装置组成局域网，其接收过电压在线监测装置发送的过电压波形和触发时刻，并将接收的过电压波形和触发时刻传送给过电压在线监测服务器；所述过电压在线监测服务器接收主站计算机传输的过电压波形和触发时刻，并根据过电压波形和触发时刻计算过电压信号到达电力线路两端的时间差，所述过电压在线监测服务器根据时间差、电力线路长度和电压信号在电力线路上的传播速度进行故障定位；所述故障定位方法包括以下步骤：步骤1：电容分压器获取电力线路上的电压信号，并将电压信号转换为过电压在线监测装置能够采集的低电压信号；步骤2：过电压在线监测装置采集电容分压器输出的电压信号，并对采集的电压信号进行实时波形压缩和电压突变事件启动处理，当电力线路上发生故障时，过电压在线监测装置启动波形记录，得到过电压波形；GPS同步时钟模块产生秒脉冲和时钟，通过计数器对高精度晶振产生的脉冲进行计数，并通过时钟记录单元记录触发时刻；过电压在线监测装置最后将过电压波形和触发时刻通过以太网实时传送给主站计算机；步骤3：主站计算机接收过电压在线监测装置发送的过电压波形和触发时刻，并将接收的过电压波形和触发时刻传送给过电压在线监测服务器；步骤4：过电压在线监测服务器接收主站计算机传输的过电压波形和触发时刻，并根据过电压波形和触发时刻计算过电压信号到达电力线路两端的时间差，所述过电压在线监测服务器根据时间差、电力线路长度和电压信号在电力线路上的传播速度进行故障定位；所述步骤2中，计数器对高精度晶振产生的脉冲进行计数，在秒脉冲上升沿，计数器清零并重新计数，当过电压在线监测装置产生的触发信号到达计数器时，计数器停止计数，触发时刻T表示为：T＝T′+k/f  (1)式(1)中，T′表示触发时刻GPS同步时钟模块产生的时钟，k表示触发时刻计数器的计数值，f表示高精度晶振的频率，至少取20MHz；所述步骤4中，设电力线路长度为L，电力线路两端的变电站处的监测点分别为M点和N点，故障点用F点表示，过电压信号到达电力线路两端的时间差用Δt表示；电力线路发生故障时，F点的过电压信号向M点和N点传播，M点和N点的过电压在线监测装置中的时钟记录单元分别记录触发时刻T1和T2；于是F点到M点的距离以及F点到N点的距离分别表示为：SFM=L+v×(T1-T2)2---(2)]]>SFN＝L‑SFM  (3)式(2)和(3)中，SFM表示F点到M点的距离，SFN表示F点到N点的距离，v表示电压信号在电力线路上的传播速度。