一种高精度暂态录波故障在线监测系统及方法与流程

本发明涉及电网故障检测，具体涉及一种高精度暂态录波故障在线监测系统及方法。

背景技术：

1、

2、线路故障定位及修复是配网自动化的核心，而为了建设坚强智能配网，提高配网自动化率，则需要对线路进行真实有效的监测，同时对监测到的数据进行分析。但是，目前技术不能够实时监测线路状态，因此，无法在电力线路发生故障时及时定位，显示故障位置，无法及时指导运维人员快速排除故障、恢复供电。

3、公开号为cn112098738a的发明专利公开名称为一种基于暂态录波型故障指示器的相序自适应方法，该方法通过技术手段完成采集单元电流方向自动识别和采集单元相序自动判断，对实现精确故障判断，解决现场线路拓扑复杂，施工人员无法分辨线路相序问题，减少安装判断时间，只需要采集单元b相安装在中间架空线b上即可，但其仍没有解决故障点的具体定位问题。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高精度暂态录波故障在线监测系统，解决了无法在电力线路发生故障时及时定位，显示故障位置，以及无法及时指导运维人员快速排除故障、恢复供电的问题，本发明还提供高精度暂态录波故障在线监测方法。

2、技术方案：根据本发明的第一方面，提供高精度暂态录波故障在线监测系统，该系统包括：

3、采集?？?，用于采集故障线路的电流和电场录波信号，所述故障线路由线路故障指示器显示异常；

4、汇集?？?，用于获取所述电流、电压和电场录波信号，将电流和电场录波信号合成零序电流波形；

5、监测?？?，用于对所述零序电流波形分析，判断出故障区段和故障类型；

6、显示?？?，用于接收所述监测主站发送的故障位置，并显示给运维人员，达到实时监测配电网运行状态的效果，使运维人员及时查找配电网故障区段。

7、进一步的，包括：

8、所述采集?？榘╝相采集单元、b相采集单元和c相采集单元，分别用于采集a相、b相和c相的电流、电压和电场录波信号，且采用无线通信网络将a相、b相和c相的电流、电压和电场录波信号发送给汇集?？?。

9、进一步的，包括：

10、所述线路故障指示器被分布在沿架空线上每隔2㎞安装一套，当线路上发生故障时，同一个变电站母线所有馈线上的线路故障指示器都会检测到线路电压或电流的变化并触发故障录波，同时采集单元采集线路的电流和电场录波信号，所述线路故障指示器采用电子式电流互感器，所述电子式电流互感器的线圈采用基于pcb的双线并绕。

11、进一步的，包括：

12、所述监测?？榘ǎ?/p>

13、接收单元，用于接收故障录波文件；

14、分析单元，用于根据零序电流的暂态特征和线路拓扑进行综合研判出故障类型和故障区段；

15、反馈单元，用于接收所述分析单元的判断结果并向故障线路上的线路故障指示器发送命令进行故障显示；

16、发送单元，用于接收所述分析单元的判断结果并将定位结果通过显示单元通知运维人员。

17、进一步的，包括：

18、所述分析单元中，所述故障类型包括短路故障，所述短路故障具体判断方法为：

19、在当前线路上的线路故障指示器检测到当前零序电流i由于短路电流流过产生一个突然的上升δi，电流突变且突变启动值δi不低于150a，突变电流持续一段时间后，各相电场强度大幅下降，且残余电流不超过5a零漂值，此时，变电站出口断路器跳闸，当前线路停电，此时就确定故障区段位于当前线路上，采用翻牌或闪灯进行故障指示。

20、进一步的，包括：

21、所述故障区段的位置分析为：

22、步骤s1确定多级别线路拓扑图下当前线路的拓扑级别数n，n为大于1的正整数；

23、步骤s2对当前线路对应的n个级别分别进行拓扑分析，依次判断当前线路下从第一级到第n级支路和对应节点的零序电流的暂态特征是否发生短路故障对应的电流变化；

24、步骤s3对发生短路故障对应级别的支路和节点进行标记，从而得到对应的故障范围，进而确定是当前级别的支路和/或对应的节点出现短路故障，所述多级别线路拓扑图根据电网运行状态和网络数据来构建一个完整的电网拓扑模型，并对同一电网形成不同抽象层次的多级拓扑图，每一级的拓扑图代表不同参考刻度。

25、进一步的，包括：

26、所述故障类型还包括接地故障，其具体判断方法包括：

27、检测当前线路对应的电压是否发生跌落以及对应的电流是否出现大幅度的高频暂态电流信号；若同时出现上述特征，则确定存在故障线路，进而实现对故障线路的选线和定位，否则，若当前线路对应的电压发生跌落或者对应的电流出现大幅度的高频暂态电流信号，则确定为其他原因；

28、所述实现对故障线路的选线和定位，包括：

29、若所述高频暂态电流信号由小电流接地配电网单相接地过程中产生，则具有以下规律：非故障线路和故障线路的高频暂态零序电流信号不同且故障线路上故障点前和故障点后的高频暂态零序电流信号不同，从而确定故障点和对应的故障线路；

30、否则，若所述高频暂态电流信号有其他原因产生，则进行故障区段的位置分析。

31、进一步的，包括：

32、所述小电流接地配电网单相接地被定义为：在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压，且在非故障的元件上的合零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功率的实际方向为由母线流向线路；当出现小电流接地配电网单相接地故障，则还包括：在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线，进而通过计算故障线路的暂态零序功率进行故障选线和故障定位。

33、另一方面，本发明还提供高精度暂态录波故障在线监测方法，该方法包括：

34、采集故障线路的电流和电场录波信号，所述故障线路由线路故障指示器显示异常；

35、获取所述电流、电压和电场录波信号，将电流和电场录波信号合成零序电流波形；

36、对所述零序电流波形分析，判断出故障区段和故障类型；

37、接收所述监测主站发送的故障位置，并显示给运维人员，达到实时监测配电网运行状态的效果，使运维人员及时查找配电网故障区段。

38、进一步的，包括：

39、所述故障类型包括短路故障，所述短路故障具体判断方法为：

40、在当前线路上的线路故障指示器检测到当前零序电流i由于短路电流流过产生一个突然的上升δi，电流突变且突变启动值δi不低于150a，突变电流持续一段时间后，各相电场强度大幅下降，且残余电流不超过5a零漂值，此时，变电站出口断路器跳闸，当前线路停电，此时就确定故障区段位于当前线路上，采用翻牌或闪灯进行故障指示。

41、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

42、(1)本发明通过设置线路故障指示器、采集单元、汇集单元、监测主站和显示单元，达到便于实时监测配电网运行状态的效果，使运维人员及时查找配电网故障区段；

43、(2)本发明通过设置接收单元、分析单元和处理单元，根据每种常见故障类型的特点，监测主站通过一定的方法判断出对应的故障区段；

44、(2)本发明在具体故障类型的基础上，分析故障类型的具体原理、成因，进而采用不同的故障区段确定方法，具体问题具体分析，提高在线监测的准确率。