一种非接触式混合线路故障监测系统的制作方法

1.本发明涉及输电线路故障监测技术领域，尤其涉及一种非接触式混合线路故障监测系统。


背景技术：

2.高压电缆因占地少、供电可靠性高、铺设方便等优点在高压输变电网中得到了广泛应用。与架空线相比，高压电缆原材料、铺设及维护成本较高，因此大多数地方均采用高压电缆与架空线混合使用。
3.大多数的混合线路是由于遭受雷电、树障、鸟粪或覆冰雪等自然因素的影响而发生故障跳闸。同时，由于混合线路距离长，难以快速监测到故障点，影响了用电的可靠性。现有监测方案大多为安装取电ct于混合线路上，但由于混合线路为高压线路，安装过程较为麻烦。且混合线路均架设于户外，取电ct经受长时间的风吹日晒后容易生锈，取电能力下降，影响其工作的可靠性。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种非接触式故障监测系统，通过非接触式的数据采集模块采集混合线路的行波，稳定监测混合线路的运行情况，可靠性高。
5.本发明的目的采用如下技术方案实现：
6.一种非接触式混合线路故障监测系统，包括：
7.数据采集模块，所述数据采集模块设置于混合线路；所述数据采集模块包括若干非接触传感器与通信单元，所述非接触传感器实时接收混合线路的行波信号；所述通信单元与所述非接触传感器连接，传输所述数据采集模块采集到的行波数据；所述行波数据包括了电流行波信号与电压行波信号；
8.处理模块，所述处理模块接收所述数据采集模块的行波数据，根据所述电流行波信号与电压行波信号实时监控并分析所述混合线路的工作状态。
9.进一步地，所述处理模块包括数据库与故障诊断单元，所述故障诊断单元根据行波数据，实时判断所述混合线路是否发生故障；所述数据库存储所述行波数据。
10.进一步地，所述处理模块还包括故障定位单元，所述故障定位单元在根据所述故障诊断单元的诊断结果分析、定位所述故障发生的位置。
11.进一步地，所述故障定位单元分析、定位故障发生位置包括以下步骤：
12.步骤s1、判断所述混合线路发生故障的数量是否为大于一；若不大于一，则直接定位故障发生位置；若大于一，则执行步骤s2；
13.步骤s2、获取第一行波数据与第二行波数据，所述第一行波数据为第一故障的行波数据，所述第二行波数据为第二故障的行波数据；
14.步骤s3、根据第一行波数据与第二行波数据确定第一故障与第二故障所在的区
间，进而定位第一故障与第二故障发生位置。
15.进一步地，所述步骤s3中，根据第一行波数据与第二行波数据确定第一故障与第二故障所在的区间，具体为，
16.根据所述第一行波数据与第二行波数据判断所述第一故障与第二故障是否在同一个区间；若在同一区间，则直接定位所述第一故障与第二故障的位置；若不在同一区间，则根据电流行波信号中输电线路多个位置的电流偏离度确定第一故障与第二故障的区间。
17.进一步地，所述根据所述第一行波数据与第二行波数据判断所述第一故障与第二故障是否在同一个区间，具体为根据所述行波的到达时间同一个数据采集模块的位置判断所述第一故障与第二故障是否在同一区间。
18.进一步地，所述混合线路有主线与若干支线构成，所述数据采集模块设置于主线开始端、主线末端、若干支线的末端；且所述数据采集模块之间间隔预设距离。
19.进一步地，所述数据采集模块采用电磁传感器接收混合线路的行波，所述数据采集模块还设置有预处理单元，所述预处理单元包括a/d转换器，所述a/d转换器将所述行波信号转换为数字信号。
20.进一步地，所述数据采集模块设置有取能单元，所述取能单元包括太阳能板与超级电容，所述太阳能板与所述超级电容为所述数据采集模块提供并存储电能。
21.进一步地，还包括移动终端，所述移动终端接收所述处理模块发出的提示信息。
22.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
23.本发明提供了一种非接触混合线路故障监测系统，数据采集模块设置有非接触式传感器，通过非接触式传感器采集混合线路的行波信号，由通信单元将行波数据传输至处理模块中，由处理模块实时监控并分析所述混合线路的工作状态。数据采集模块无需与混合线路接触即可准确地采集混合线路行波信号，避免了传统取电ct中引入电阻影响多分裂导线行波及基波的问题，本系统安装简便，准确度、可靠度高。
附图说明
24.图1为本发明所提供实施例的模块示意图；
25.图2为本发明所提供实施例的故障定位单元的流程示意图。
具体实施方式
26.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
27.如图1所示，本发明提供了一种非接触式混合线路故障检测系统，通过非接触式的数据采集模块采集混合线路的行波，稳定监测混合线路的运行情况，可靠性高。
28.具体的，所述非接触式混合线路故障监测系统包括数据采集模块与处理模块，所述数据采集模块设置于混合线路所在区域，且所述数据采集模块与所述混合线路不接触；所述数据采集模块包括非接触传感器与通信单元，所述非接触传感器实时接收混合线路的行波；所述通信单元与所述非接触传感器连接，传输所述数据采集模块采集到的混合线路数据。所述处理模块接收所述数据采集模块的行波数据，根据所述电流行波信号与电压行
波信号实时监控并分析所述混合线路的工作状态。
29.所述混合线路一般均由主线与若干支线构成，在主线的开始端、主线末端、及若干支线的末端均设置有所述数据采集模块。为了在故障发生时能够更精准的定位故障所在地，在所述支线也设置有多个数据采集模块，且所述每个所述数据采集模块之间间隔预设距离。所述数据采集模块采用宽频带的非接触电磁传感器，直接获取混合线路的行波，避免二次回路相移对测距的影响，同时保证数据采集模块可以同时获取雷电和故障引起的电压、电流行波，提高数据采集的可靠性。所述数据采集模块包括若干电磁传感器，且所述电磁传感器与电磁传感器之间存在预设距离，分布式设置电磁传感器，便于在故障发生时，快速定位故障发生的区间。
30.为实现数据采集模块与所述混合线路无接触，数据采集模块设置的取能模块包括太阳能板与超级电容，所述太阳能板与超级电容为所述数据采集模块存储并提供电源。这样设置可避免传统通过取电ct引入阻抗对多分裂导线引起的波形畸变，避免电晕等强电磁及高空恶劣自然环境的干扰。同时由于数据采集模块需要长时间暴露在自然环境下，取电ct容易出现生锈，从而导致影响取电。太阳能板与超级电容的设置，使所述数据采集模块与混合线路无接触，实现无接触取电，保障数据采集模块采集行波信号的进行。
31.在采集到行波信号后，需要对其进行预处理。在本技术中，所述数据采集模块还设置有预处理单元，所述预处理单元设置有a/d转换器，在采集到行波信号后将其转换为数字信号。在转换为数字信号后，由通信单元将其传输至处理模块。
32.而所述处理模块接收所述数据采集模块的行波数据，根据所述行波实时监控并分析所述混合线路的工作状态。所述处理模块包括数据库与故障诊断单元，所述故障诊断单元根据预处理过的行波数据，实时判断所述混合线路是否发生故障；所述数据库存储所述行波数据。处理模块与移动终端连接，在混合线路发生故障时，处理模块发送提示信息至移动终端，以便于工作人员查看。
33.所述行波数据包括了电流行波信号、电压行波信号及行波到达时刻，从而便于后续快速定位故障点。所述故障诊断单元根据行波数据，实时判断所述混合线路是否发生故障。在本实施例中，处理模块还设置有故障定位单元，所述故障定位单元在根据所述故障诊断单元的所述行波波形图，分析、定位所述故障发生的位置。所述故障定位单元分析、定位故障发生位置则包括以下步骤：
34.如图2所示，所述故障定位单元判断分析、定位故障发生位置包括以下步骤：
35.步骤s1、判断所述混合线路发生故障的数量是否为大于一；若不大于一，则直接定位故障发生位置；若大于一，则执行步骤s2；其中判断混合线路故障的数量是否大于一，是根据所述数据采集模块在预设时间内接收到的行波数据的数量进行判断的，当处理模块接收到某一数据采集模块在预设时间内接收到多个到达时间不同的行波数据时，则认为混合线路发生了多个故障。当混合线路只发生一个故障时，则可以直接根据最为接近的两个数据采集模块所接收到的行波数据，根据行波到达时间计算故障所在位置。
36.而当同时发生多个故障时，同一个数据采集模块会感应到不同故障位置的行波数据。多个行波数据难以直接定位不同故障发生位置，但行波到达时间与所述故障点的距离呈正相关关系。因此，通过以下步骤确定其位置：
37.步骤s2、获取第一行波数据与第二行波数据，所述第一行波数据为第一故障的行
波数据，所述第二行波数据为第二故障的行波数据。行波数据包括了电流行波与电压行波、行波到达时刻。
38.步骤s3、根据第一行波数据与第二行波数据确定第一故障与第二故障所在的区间，进而定位第一故障与第二故障发生位置。每两个数据采集模块之间的距离为一区间。具体的，所述第一故障与第二故障所在位置可能存在三种情况：在同一区间，在相邻区间，或在不同且不相邻区间内。
39.首先根据所述第一行波数据与第二行波数据判断所述第一故障与第二故障是否在同一个区间，根据所述行波的到达时间同一个数据采集模块的位置判断所述第一故障与第二故障是否在同一区间。若在同一区间，则直接定位所述第一故障与第二故障的位置；若不在同一区间，则根据电流行波信号中输电线路多个位置的电流偏离度及行波到达时间确定第一故障与第二故障的区间。先根据行波到达时间，初步判断所述第一故障与第二故障可能出现的位置。再通过电流偏离度确定得到具体的区间，从而能够快速的定位到第一故障与第二故障发生的具体区间，便于工作人员进行检修。
40.本技术提供了一种非接触式混合线路故障监测系统，数据采集模块设置有非接触式传感器，通过非接触式传感器采集混合线路的行波信号，由通信单元将行波数据传输至处理模块中，由处理模块实时监控并分析所述混合线路的工作状态。数据采集模块无需与混合线路接触即可准确地采集混合线路行波信号，避免了传统取电ct中引入电阻影响多分裂导线行波及基波的问题，本系统安装简便，准确度、可靠度高。
41.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。