配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在配電網(wǎng)中，廣泛采用中性點不接地、經(jīng)小電阻接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方 式，即為小電流接地系統(tǒng)。此種系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，由于大地與中性點之間沒有直接 電氣連接或串接了電抗器，因此短路電流很小，保護裝置不需要立刻動作跳閘，從而提高了 系統(tǒng)運行的可靠性。尤其在瞬時故障條件下，短路點可以自行滅弧恢復絕緣，不需要運行人 員采取什么措施，這對于減少用戶短時停電次數(shù)具有積極意義。但是隨之而來的問題是:如 果故障是永久性的，系統(tǒng)僅僅允許在故障情況下繼續(xù)運行1~2個小時，此時運行人員必須 盡快查明短路線路和短路點，以便采取相應(yīng)對策解除故障，恢復系統(tǒng)正常運行。隨著系統(tǒng)容 量的增長，饋線增多，導致系統(tǒng)電容電流增大，如果發(fā)生單相接地故障，長時間帶故障運行 容易誘發(fā)持續(xù)時間長、影響面廣的間歇電弧過電壓，進而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運行。這 就提出了小電流接地系統(tǒng)的故障定位問題。
[0003] 目前實現(xiàn)自動短路故障定位的方法，主要是利用線路負荷開關(guān)處裝設(shè)的饋線自動 化測控終端(FTU)實現(xiàn)故障分段定位。通過線路FTU檢測測量電流互感器(TA)二次電流是否 出現(xiàn)間斷角判斷線路過流故障，并將檢測結(jié)果送至數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)，系統(tǒng) 主站根據(jù)各FTU上報信息利用相應(yīng)的故障定位算法確定故障所在區(qū)段。對于利用FTU實現(xiàn)線 路故障定位，只適合于實現(xiàn)了配網(wǎng)自動化的地區(qū)，但實現(xiàn)配網(wǎng)自動化造價太高，限制了此方 法的大面積使用。同時，該方法需要充足的電源供給，由于線路分布廣泛且多處于惡劣的區(qū) 域環(huán)境中，特別是有的地方山高路遠，因此后期對各個多行波數(shù)據(jù)采集器的供電維護的任 務(wù)重且繁瑣，不便于經(jīng)常性的實施后期供電維護、更新等操作。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種配電網(wǎng) 故障行波定位系統(tǒng)。
[0006] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種配電網(wǎng)故障行波定位 系統(tǒng)，包括設(shè)置在配電線路上的用于通過行波采集配電網(wǎng)行波故障數(shù)據(jù)的若干個行波數(shù)據(jù) 采集單元以及用于接收所述行波數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的行波故障數(shù)據(jù)，并根據(jù)該行波故障數(shù) 據(jù)計算出故障發(fā)生位置的云計算平臺；
[0007] 其中，每個所述行波數(shù)據(jù)采集單元包括:用于將配電線路的電壓量隔離變換成0~ 10伏電壓信號輸出的信號轉(zhuǎn)換板、用于采集和記錄行波數(shù)據(jù)，并在故障發(fā)生時將記錄到的 行波故障數(shù)據(jù)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)采集板、用于接收所述數(shù)據(jù)采集板發(fā)送的行波故障數(shù)據(jù)并將 其通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所述云計算平臺的CPU管理模塊、太陽能電板、風力發(fā)電機、蓄 電池、用于控制所述風力發(fā)電機以及太陽能電板給所述蓄電池充電的風光互補控制器、將 蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變器；
[0008] 所述云計算平臺與所述行波數(shù)據(jù)采集單元通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)連接，信號轉(zhuǎn)換板與 配電線路上的配電變壓器相連，數(shù)據(jù)采集板與所述信號轉(zhuǎn)換板相連，CPU管理模塊經(jīng)由高速 總線與數(shù)據(jù)采集板連接，風力發(fā)電機、太陽能電板均與風光互補控制器連接，風光互補控制 器、蓄電池、逆變器依次連接，逆變器分別與CPU管理模塊、數(shù)據(jù)采集板以及所述信號轉(zhuǎn)換板 連接。
[0009] 在本實用新型所述的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)中，所述風光互補控制器包括:分 別與風力發(fā)電機、太陽能電板以及蓄電池連接的三個電流電壓采樣電路;分別連接風力發(fā) 電機與蓄電池、太陽能電板與蓄電池的兩個DC/DC變換器；以及分別與三個電流電壓采樣電 路和兩個DC/DC變換器連接的單片機。
[0010] 在本實用新型所述的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)中，所述單片機的型號為 PIC16F877A。
[0011] 在本實用新型所述的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)采集板包括：用于將 模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進行高速采集和緩存的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、用于接收來自衛(wèi)星定位 系統(tǒng)的同步對時信號，將采集和緩存的數(shù)據(jù)打上絕對時標的同步對時單元、用于比較電壓 突變量是否超過設(shè)定閾值，超過設(shè)定值時判定線路發(fā)生故障的故障判斷電路、用于記錄故 障發(fā)生前設(shè)定時間和故障發(fā)生后設(shè)定時間的行波數(shù)據(jù)的錄波裝置；
[0012] 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與所述信號轉(zhuǎn)換板相連，同步對時單元與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接， 故障判斷電路分別連接同步對時單元和錄波裝置。
[0013] 在本實用新型所述的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)中，所述故障判斷電路和錄波裝置 為DSP數(shù)字信號處理器。
[0014] 在本實用新型所述的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)中，所述云計算平臺包括有：
[0015] 行波波頭檢測單元，用于查找并計算位于同一配電線路的各個行波數(shù)據(jù)采集單元 發(fā)送的故障數(shù)據(jù)，確定故障初始行波波頭時間；
[0016] 故障位置計算單元，與所述行波波頭檢測單元相連，用于根據(jù)故障初始行波波頭 時間和預(yù)設(shè)線路長度，確定故障位置；
[0017] 結(jié)果輸出單元，與所述故障位置計算單元相連，用于通過web或移動通信網(wǎng)絡(luò)輸出 故障位置信息。
[0018] 實施本實用新型的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)，具有以下有益效果:本實用新型一 方面通過在云計算平臺上查找和計算配電線路上的各個行波數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的行波數(shù) 據(jù)，確定故障初始行波波頭時間，輸出測距結(jié)果，從而達到了快速、精確地確定配電網(wǎng)故障 位置的效果;另一方面，電源供應(yīng)采用新能源和蓄電池兩種供電方式，確保了系統(tǒng)的正常運 行，不用經(jīng)常更換蓄電池;可以充分利用野外的自然環(huán)境條件，有效保證了整個系統(tǒng)的供電 運行。
【附圖說明】
[0019] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0020] 圖1是本實用新型的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是風光互補控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3是本實用新型的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)在進行雙端行波測距時的原理圖。
【具體實施方式】
[0023] 為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細 說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0024] 如圖1所示，是本實用新型的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型 的配電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)包括:設(shè)置在配電線路上的用于通過行波采集配電網(wǎng)行波故障 數(shù)據(jù)的若干個行波數(shù)據(jù)采集單元以及用于接收所述行波數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的行波故障數(shù) 據(jù)，并根據(jù)該行波故障數(shù)據(jù)計算出故障發(fā)生位置的云計算平臺；其中，每個所述行波數(shù)據(jù)采 集單元包括：
[0025] 用于將配電線路的電壓量隔離變換成0~10伏電壓信號輸出的信號轉(zhuǎn)換板1、用于 采集和記錄行波數(shù)據(jù)，并在故障發(fā)生時將記錄到的行波故障數(shù)據(jù)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)采集板2、 用于接收所述數(shù)據(jù)采集板2發(fā)送的行波故障數(shù)據(jù)并將其通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所述云計 算平臺的CPU管理模塊3、太陽能電板4、風力發(fā)電機5、蓄電池7、用于控制所述風力發(fā)電機5 以及太陽能電板4給所述蓄電池7充電的風光互補控制器6、將蓄電池7輸出的直流電轉(zhuǎn)換為 交流電的逆變器8;
[0026] 所述云計算平臺與所述行波數(shù)據(jù)采集單元通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)連接，信號轉(zhuǎn)換板1 與配電線路上的配電變壓器相連，數(shù)據(jù)采集板2與所述信號轉(zhuǎn)換板1相連，CPU管理模塊3經(jīng) 由高速總線與數(shù)據(jù)采集板2連接，風力發(fā)電機5、太陽能電板4均與風光互補控制器6連接，風 光互補控制器6、蓄電池7、逆變器8依次連接，逆變器8分別與CPU管理模塊3、數(shù)據(jù)采集板2以 及所述信號轉(zhuǎn)換板1連接。
[0027] 信號轉(zhuǎn)換板1獲取的電壓量包括配電變壓器高壓側(cè)互感器二次側(cè)相電壓或零序電 壓，及低壓側(cè)相電壓或線電壓。正常運行情況下，數(shù)據(jù)采集板2以5MHz以上的頻率并在FPGA 的控制下寫入SDRAM，SDRAM被分為以80毫秒為單位的若干塊存儲區(qū)域，以塊為控制單元，同 時接收GPS、或北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)等的同步時間信號，以GPS授予的秒脈沖或B碼等時間作為 裝置的同步采樣時標。數(shù)據(jù)在寫入時被打上絕對時標，時間信號誤差為IX 10-8秒。該時標 實現(xiàn)對