CN111983374A - 配电网故障定位装置及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种配电网故障定位装置及其定位方法，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，同步时钟单元采用高精度同步时钟；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；基于云服务平台的故障定位平台，实现后台定位计算及便捷地故障信息共享。在有因特网的情况下，即可实现运行状况的随时察看及故障数据的共享，免除固定IP办理手续麻烦、易受病毒攻击等不便，缩短配电故障查找时间，提高配电故障停电抢修效率，保障供电可靠性。

Description

配电网故障定位装置及其定位方法

技术领域

本发明涉及一种故障定位装置及其定位方法，特别是配电网故障定位装置及其定位方法。

背景技术

随着经济社会发展，社会生产和人民生活对电力的需求和依赖性越来越大，电力已经成为人类生活、工作、学习中不可缺少的能源。配网线路作为整个配电网络体系的重要组成部分，直接承担着各类用户的供电任务，其可靠供电能力和质量显得尤为重要。目前配电网一般不装设距离保护，在故障发生后，难以判断故障点准确位置，在查找故障点时，首先根据线路故障指示仪或者配网自动化***的开关断开来指示，然后通过人工巡线分段查找故障点。这种方法费时费力，而且线路停电时间过长，对用户造成较大的损失和影响，而现有的架空线路配电线路和电力电缆线路故障检测装置存在上面所述的诸多不足，特别是必须要有交流电源，并且不易于携带。一旦配电线路或设备出现问题就容易导致整个电力***的故障或瘫痪，进而影响居民的正常生活用电，阻碍经济的顺利发展。配电***分支多、接线复杂，发生配电故障时无法准确定位故障点，故障定位时间过长是困扰配电生产的难题。

据统计，2018年，某辖区内发生配网分支线路故障26起，平均故障抢修时间78分钟，其中故障获悉时间为5分钟，故障定位时间为40分钟，故障维修时间为33分钟，故障定位时间占整个抢修时间的51％。该辖区面积1573平方公里，虽然在供电所之外，设置了6个服务点，较大程度缩短了服务半径；但地广人稀，配电线路较长，大大增加了人工查找故障的难度，拉长了故障定位的时间，降低了故障抢修的效率。所以，实现准确的自动检测并及时、快速地切除发生单相接地故障的线路，已成为目前配电领域的一个重要的研究目标，也成为影响配电自动化发展的决定性问题。

配电网单相接地故障的测距方法主要分为以下三类：阻抗法、行波法、注入信号寻踪法。其中阻抗法只能适用于结构比较简单的线路，由于行波法不受***参数、补偿电容、线路不对称以及互感器变化等因素的影响，在输电网有很好的应用，但由于GPS时钟信号存在一定的随机误差，晶振时钟信号存在较大的累计误差，亟需提高配电网故障的精确定位，并且加快定位的速度。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种配电网故障定位装置及其定位方法，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；采集传输单元包括行波检测单元、连接单元和通信单元，其中行波检测单元包括行波传感器和行波波头检测单元，行波传感器检测到故障点产生行波信号发送给行波波头检测单元，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发行波记录单元的单片机生成行波到达时刻报文；连接单元用于将行波检测单元与行波记录单元以及通信单元相连接；通信单元用于行波记录单元与云服务平台的数据传输。基于云服务平台的故障定位平台，实现后台定位计算及便捷地故障信息共享。将各采集点采集到的数据，上传到具有固定IP地址的云平台虚拟主机，虚拟主机通过后台选线定位算法进行云计算从而实现故障定位。在有因特网的情况下，即可实现运行状况的随时察看及故障数据的共享，免除固定IP办理手续麻烦、易受病毒攻击等不便。

优选地，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，通过对两种时间信号比对分析进行实时主动补偿，以消减GPS/北斗双模卫星时钟信号的随机误差，并消除晶振时钟信号的累计误差。

优选地，所述高精度同步时钟包括GPS/北斗接收机、与门、鉴相器、晶振、倍频、计数器、比较器，其中晶振为高精度恒温晶振。

优选地，所述单片机模块为STM32单片机模块，程序模块化，接口简单，速度快。

优选地，所述连接单元包括连接介质和通讯接口，连接介质采用铜芯线，波形畸变率低，传输衰减小，价格适中。

优选地，所述通讯接口采用RS485接口，误码率低。

优选地，通信单元包括通讯终端、信号天线和传输卡，通讯终端采用无线传输控制终端，价格适中，信号天线采用外置式，信号增益高，移动方便。

优选地，行波传感器为穿芯式行波传感器，采用双屏蔽结构，成本低，提高抗干扰能力，安装灵活方便。

一种配电网故障定位方法，该定位方法包括上述的配电网故障定位装置，当故障发生时，装置中的行波传感器会检测到故障点产生的行波信号，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发单片机定时器，单片机在检测到方波后，实时将寄存器中秒以上的时间和纳秒时间数据整合，生成行波到达时刻报文，高精度同步时钟产生高精度可靠性的时钟，然后单片机将报文打包通过通信单元发送给云服务平台，实现故障的准确定位。

优选地，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，采用计数器和比较器对晶振进行分频，产生晶振秒时钟信号；晶振秒时钟与GPS/北斗秒时钟进行相位比较，产生偏差序列，偏差包括GPS/北斗双模卫星时钟的随机漂移误差和晶振的累计误差；采用一元二次回归分析模型对两种误差进行估计，从而分离出各自误差；并对晶振累计误差进行修正。

本发明通过组合的行波测距装置及方法，采用高精度恒温晶振、GPS秒脉冲校准技术保证精确确定故障时刻，产生高精度时钟，采用点散式测量提供大量冗余数据，为测距提供了很大灵活性，极大提高了测距的成功率，改善了配网故障定位难的现状，通过研制配电网故障定位装置，缩短配电故障查找时间，提高配电故障停电抢修效率，保障供电可靠性。

附图说明

图1为本发明配电网故障定位装置的结构示意图；

图2为本发明GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合原理图；

图3为线路首端合闸(或短路)示意图；

图4为线路末端注入行波信号(或短路)示意图；

图5为初始行波到达时间与距离的关系图；

图6为线路主干线故障示意图；

图7为仿真线路拓扑图；

图8为仿真实验电流信号波形图；

图9为仿真实验电压信号波形图；

图10为电网故障行波定位***现场实验测试主接线图；

图11为高阻接地故障实验行波传感器输出波形图；

图12为数据录入功能界面局部示意图；

图13为历史查询功能界面局部示意图；

图14为故障定位功能界面局部示意图；

图15为故障定位功能电网行波定位***界面局部示意图；

图16为调试安装行波记录装置界面示意图；

图17为测试效果图；

图18为测试平台界面；

图19为测试平台电网行波定位***界面。

具体实施方式

如图1所示，一种配电网故障定位装置及其定位方法，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；采集传输单元包括行波检测单元、连接单元和通信单元，其中行波检测单元包括行波传感器和行波波头检测单元，行波传感器检测到故障点产生行波信号发送给行波波头检测单元，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发行波记录单元的单片机生成行波到达时刻报文；连接单元用于将行波检测单元与行波记录单元以及通信单元相连接；通信单元用于行波记录单元与云服务平台的数据传输。

如图2所示，同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，高精度同步时钟包括GPS/北斗接收机、与门、鉴相器、晶振、倍频、计数器、比较器，其中晶振为高精度恒温晶振。采用计数器和比较器对恒温高精度晶振进行分频，产生晶振秒时钟信号；晶振秒时钟与GPS/北斗秒时钟进行相位比较，产生偏差序列，偏差包括GPS/北斗双模卫星时钟的随机漂移误差和晶振的累计误差；采用一元二次回归分析模型对两种误差进行估计，从而分离出各自误差；并对晶振累计误差进行修正。

1、理论分析：基于多端行波信息的配电网故障定位方法

当线路首端合闸(或短路)如图3所示，记录行波信号首次到达主干线路首端的时间t₀，首次到达主干线路末端的时间t_m，以及所述首次到达第1至第N条分支线路末端的时间t₁，t₂，…，t_N-1，t_N。

线路末端注入行波信号(或短路)如图4所示，记录行波信号首次到达主干线路首端的时间t₀’，首次到达主干线路末端的时间t_m’，以及所述首次到达第1至第N条分支线路末端的时间t₁’，t₂’，…，t_N-1’，t_N’。

各台行波记录装置分别记录故障行波信号首次到达主干线路首端的时间t_0f，首次到达主干线路末端的时间t_mf以及所述首次到达第1至第N条分支线路末端的时间t_1f，t_2f，…，t_(N-1)f，t_Nf。

从第1条到第N条分支线路依次按以下第一条件公式进行判断，将首先符合第一条件公式的分支线路编号记为n1，

(第一条件公式)

(第二条件公式)

n1≠n2：主干线故障，按双端行波故障定位公式即

定位。

由理论分析可知根据故障行波传输时间与传输距离的线性关系，对配电网多个故障行波定位装置记录时间进行线性相关分析，定位故障点精确位置。

2、建立仿真分析模型分析

建立一配电网的拓扑结构如图3-6，图中未加粗实线代表架空线路，加粗实线代表电缆线路，数字代表线路长度(KM)、变电站A和配电变压器D、H、F处安装行波检测装置，用填充黑色的圆圈表示。对配电网模型进行ATP仿真，提取电压行波，仿真线路采用分布参数模型(J-.Marti模型)，选取导线型号为LGJ-240，线路线模参数为：Z＝(0.23+j1.72)/km，b0＝j1.884S/km，由于线模受外界因素影响小，其波速稳定，因此此处选用线模分量作为测距依据，测距结果误差最小，假设线模波速v＝2.98×10⁵km/s，采样率为10MHz，如表1所示。

表1J-.Marti模型参数

如图7所示，以配电网在支线Ee距离e点2.1kM处f点单相接地故障仿真为例，检测到相同尺度下H点的电流、电压行波信号，如图8、9所示。

仿真实验结果表明：线路末端相当于开路，行波反射使得电压行波翻倍，因此配电网线路末端电压行波易于检测。

配电网故障定位装置可采用一体式或分体式。一体式优点体积小，后期维护、现场安装调试方便，定位精确率高，可将故障位置定位在300米s内；缺点可实施性差，模块集成化，开发周期长，经济性差，一体式装置需开模，开模费用高。分体式优点可实施性高，组合现有装置，难度小，易实现，经济性好，研制成本费用低，定位精确率高，可将故障位置定位在300米s内。缺点体积大，约为30cm³，后期维护难，各类元件多，现场安装调试难度大。

虽然分体式体积大，但其可实施性和经济型优势明显。

该装置由数据处理、采集传输、箱体三个功能部分组成，数据处理部分负责数据的存储、处理和计算，可以分解为：同步时钟单元、行波记录单元、云服务平台。

同步时钟单元可选择GPS/北斗时钟、晶振时钟或其组合。

在使用GPS/北斗时钟实施例中，存在着一定的随机误差，但误差服从正态分布，从一段时间来看，其累计误差趋于0。

在使用晶振时钟的实施例中，存在机械误差，但随机误差小；采用高精度晶振，在初始阶段误差较小，但较长时间后的晶振秒时钟，则存在较大的累计误差。

在GPS与晶振时钟组合的实施例中，把这两种时间信号进行比对分析，使二者互为参考，并采用数理统计的方法进行信息融合处理，可以分别估计出二者的误差，进而对误差进行实时主动补偿，可以消减GPS/北斗时钟信号的随机误差，并消除晶振时钟信号的累计误差，产生高精度可靠性的时钟。

行波记录单元可选择STM32单片机模块或51单片机。STM32单片机程序都是模块化，接口较为简单，自身带较多功能，工作速度快，成本较高。51单片机身功能少,需要***元件多,对电子熟悉程度要求高，成本较低。

基于云服务平台的故障定位平台，实现后台定位计算及便捷地故障信息共享。将各采集点采集到的数据，上传到具有固定IP地址的云平台虚拟主机，虚拟主机通过后台选线定位算法进行云计算从而实现故障定位。在有因特网的情况下，即可实现运行状况的随时察看及故障数据的共享，免除固定IP办理手续麻烦、易受病毒攻击等不便。云服务平台可以选择阿里云或腾讯云，阿里云服务平台灵活性更好，价格略低。基于云服务的网络定位平台能够实现数据录入、历史查询、故障定位等功能。

采集传输部分负责行波信号的采集与传输，可以分解为：连接单元、通信单元、行波检测单元。连接单元是整个装置中一个至关重要的环节，负责行波数据信号和其他控制信号在监测部分与平台部分之间的准确传输。连接单元可以分解为：连接介质、通讯接口，通信单元可以分解为通讯终端和信号天线、传输卡。

连接装置可采用1mm²软导线、1mm²铜芯线、双绞线三个方案。软导线优点价格适中，缺点波形畸变率≥10％，传输衰减≥±1.5dB。1mm²铜芯线优点波形畸变率≤10％，传输衰减≤±1.5dB，价格适中。双绞线优点波形畸变率≤10％，传输衰减≤±1.5dB，缺点价格较贵。

通讯接口可采用RS232接口或RS485接口。RS232接口为三线制、多条线路共用一个接地线的全双工数据通讯模式，优点价格便宜，缺点误码率>10^-6。RS485接口采用差分信号负逻辑，采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，优点误码率<10^-6，缺点价格较高。

传输终端是行波记录单元与云计算平台连接的桥梁，可采用无线传输控制终端、光纤传输控制终端。采用无线传输模块集成控制数据收发，该终端选用ARM-CM4内核MCU，内置工业级GPRS模块，优点传输距离满足供电半径要求，价格适中。采用光纤、双绞线等有线传输数据，具有RS232或RS485的设备，优点传输距离满足供电半径要求，缺点铺设光纤费用昂贵，价格高。

信号天线可采用内置式或外置式。要求信号增益>5dBi。内置式优点内置美观、体积小，缺点信号增益低、无法移动。外置式优点信号增益高、移动方便，缺点不美观，体积大。

传输卡可选择2G、4G或5G。2G传输卡优点传输速率≥100kbps，价格相对便宜。4G或5G传输卡优点传输速率≥100kbps，缺点价格相对较贵。

行波检测单元分解为电抗器式行波传感器与芯式电压行波传感器，穿芯式和分压式行波传感器的高频屏蔽电缆都采用双屏蔽结构，一层屏蔽的大电缆内部含有两根单屏蔽电缆，信号线两端分别连接传感器与行波采样单元，内层屏蔽与传感器的地相连，外层屏蔽与采样单元的地相连，提高行波信号传输的抗干扰能力。通过分析两种传感器的工作方式及特性对其进行比较选择。

采用分压式行波传感器，CVT开口三角出口安装电阻分压式行波传感器，输入零序电压行波信号，负载小于0.1VA，成本高。

穿芯式电压行波传感器由罗柯夫斯基线圈(也称磁位计)、TVS(暂态电压抑制器)电路、分压电路及保护用避雷器和信号电缆组成。能不失真地提取故障波头，成本低。抗干扰能力强，安装灵活方便，无需停电安装适用于配电网，时延小于50ns。穿芯式行波传感器工作稳定，寿命较长。

箱体部分分解为箱体材质，箱体主要承载同步时钟单元、行波记录单元、连接通信单元等元器件，通常放置于室外，常用的箱体材料，从对应用范围较广的ABS塑料、304不锈钢型材、SMC玻璃钢三种材料进行选择。

ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性和电气性能优良，还具有易加工、制作尺寸稳定等特点，ABS塑料的密度为1.05g/cm³。密度小，材质较轻。平均变形控力199.32N<279.3N，不能够满足承受2.5倍额定荷重要求。需定制开模，价格高。

304不锈钢是不锈钢中常见的一种材质，密度为7.9g/cm3。具有加工性能好，韧性高的特点，304不锈钢材料的密度为7.93g/cm³。10次试验变形控力均超过279.3N，能够满足承受2.5倍额定荷重要求，材料价格便宜，缺点密度大，材质相对较重。

SMC材料具有优越的电气性能，耐腐蚀性能，质轻及工程设计容易、灵活等优点，SMC玻璃钢材料的密度为1.6-2.0g/cm³。密度小，材质较轻。平均变形控力266.18N<279.3N，不能够满足承受2.5倍额定荷重要求，后期加工成本高，价格相对较贵。

实施例一：安装并调试高精度同步时钟

购买高精度GPS北斗时钟与晶振时钟，分别试验测试其时间误差，再将两者结合，并采用数理统计的方法进行信息融合处理，可以分别估计出二者的误差，如表2所示。

表2同步时钟时间误差试验

时钟类型

1

2

3

4

5

.....

97

98

99

100

GPS/北斗时钟

0.1S

0.3S

0.2S

0.5S

0.1S

.....

0.3S

0.4S

0.1S

0.2S

晶振时钟

0.4S

0.3S

0.6S

0.5S

0.2S

.....

0.3S

0.1S

0.2S

0.1S

GPS/北斗+晶振

0S

0S

0S

0S

0S

.....

0S

0S

0S

0S

通过100次测试得出结论，GPS/北斗时钟与晶振时钟相结合工作，进而对误差进行实时主动补偿，可以消减GPS/北斗时钟信号的随机误差，并消除晶振时钟信号的累计误差，产生高精度可靠性的时钟。

实施例二：安装测试穿芯式行波传感器

如图10所示一电网故障定位试验，穿芯式行波传感器套接在电容性设备(电容式电流互感器CT末屏、变压器套管末屏、穿墙套管末屏等)接地线上，分压式行波传感器连接在母线电压互感器开口三角形绕组上，对线路进行高阻接地故障实验。

实验测试波形如图11所示，图中ch2为电容式电压互感器CVT A相地线上套接的行波传感器输出波形，ch4为B相电流互感器CT末屏地线上套接的行波传感器输出波形，ch5为变压器A相电流互感器CT末屏地线上套接的行波传感器输出波形。图中穿芯式行波传感器输出波形均能反映故障行波波头到达变电站的突变信号，故障相(A)测量的波形要大于非故障相(B)波形；由于CVT对地电容要大于变压器和CT末屏的对地电容，故电容式电压互感器CVT地线上测量的波形突变最大，最易于测量。

穿芯式行波传感器输出的波形能够正确体现故障行波所产生的突变信号，以用于进行故障定位。

实施例三：安装并调试无线传输控制终端

GPRS数据终端，根据满足1.2倍供电半径(42km)需求对数据终端进行传输距离试验：无线传输控制终端在1km-44km的距离全部能实现稳定传输，有效传输距离≥42km，满足要求。

实施例四：安装测试外置式信号天线

外置式信号天线，为了确定信号天线的信号增益是否能满足我们的要求，小组进行了信号增益测试，在一端给定一个恒定的5W输入功率，测试输出功率，重复试验100次，如表3所示。

表3信号增益试验

结论：外置式信号天线信号增益8.09dBi>5dBi，满足要求。

实施例五：安装测试2G传输卡

经测试，***2G传输卡传输速率平均值119.7kbps>100kbps，满足目标要求。

实施例六：采购铜芯线

1mm²铜芯线，为了确定铜芯线的传输衰减是否能满足我们的要求，进行了传输衰减测试，在一端给定一个恒定的2A电流输入信号，另一端测量输出，二者比较求对数得到衰减数值，重复试验100次。由测试结果得出结论：铜芯线传输衰减≤1.5dB，满足目标值要求。

实施例七：安装RS485接口

RS485接口，并进行了安装。安装完成后，在实验室中模拟20组数据，将模拟数据通过A/D转换为二进制的代码后记录下来，分别通过通讯接口采集相应的20组二进制代码，用误码率测试仪将这20组二进制代码与输入的源二进制代码相比较，并测试通讯接口的误码率。由测试结果得出结论，RS485接口的传输误码率<10^-6,满足目标值要求。

实施例八：开发利用阿里云服务平台

与阿里云平台服务商及及有关厂家技术人员进行沟通，交流讨论在开发基于互联网和云平台的配网故障定位***，实现故障快速准确定位、数据录入、历史情况查询等功能。

数据录入功能：用户可以根据自己的需求选择性地录入装置信息、线路类型信息以及杆塔距离信息等，方便快捷，且可以对定位网络拓扑图进行编辑，满足现场需要，如图12所示。历史查询功能，如图13所示。故障定位功能，如图14、15所示。基于互联网和云服务平台的配网故障行波测距定位***能够实现故障定位、数据录入、历史信息查询等功能，符合对活动对策要求。

实施例九：调试安装行波记录装置

对采购的STM32模块进行以太网应用测试，把官方的例程编译然后下载到板子上，用网线连接路由器，修改一下官方的代码，用于网络吞吐量的测试。测试主要是网络测试工具自动发送功能，改变发送的数据量和发送的时间间隔，用wireshark抓包软件进行抓包分析。从wireshark抓出来的包可以看到吞吐量在10k/ms后数据包就不再增加了，达到了极限了，测试效果非常的好。STM32网络吞吐量测试优秀，运行稳定，符合活动对策中作为行波记录装置的要求，如图16、17所示。

实施例十：整体组装测试

为了检验装置的可行性、灵敏度，将同步时钟单元、行波采集及记录单元、云平台计算单元整体组装连接完毕，进行整体调试，搭建了模拟配电网行波实验***，进行试验并对测试结果进行了统计：

线路全部由电缆组成，共54卷，每卷200码(1码＝0.9143999米)，总长度约10km，拓扑结构可变。模拟线路采用单相模型，以电缆芯线为火线，屏蔽层为零线。用电容模拟末端变电站。

选线波形及结果分析：设置馈线4上离母线732米处发生故障，右图从上往下依次为采集装置从馈线1、2、3、4采集到的电流。可以看出馈线4的电流幅值比其它馈线大，且极性与其他馈线相反，如图18所示。

定位功能试验，注入雷电波(将行波发生器产生的高频脉冲注入电缆接头处)，在配电网标记处分别注入(200V-3000V)标准雷电波信号，模拟雷电故障，进行故障定位试验。测试结果：后台自动生成的定位结果，弹出显示在定位界面，如图19所示。

表4仿真测试结果

如表4所示，测试结果最大定位误差为61米。分析上述测试结果发现，该装置可实现故障准确定位、信息录入、历史信息查询等多种功能，故障行波测距定位最大误差61m＜300m。

表5效果检查结果

通过统计分析，配电网故障定位仪在6次分支线路故障中均成功获取故障信息并准确定位，故障定位平均误差为105m。

1.时间效益：配电网故障定位仪的使用，能够实现低压配网故障查找和定位，有效缩短故障位置查找时间，故障定位误差不超过120米，准确率高，大大提高了抢修效率，确保低压配网安全稳定运行。

2.安全效益：该装置安装应用后，可及时发现配网线路或设备故障的发生，准确定位，大幅提高工作效率，节省大量的人力、物力、财力。可实现故障精确定位、信息录入、历史信息查看等功能。

3.社会效益：该装置研制成功后，大大缩短了故障抢修时间，确保了用电客户满意度，提高了供电可靠性，用实际行动和措施践行供电服务“十项承诺”。

配网故障定位与抢修是电力***面临的一项艰巨任务，故障定位与抢修时间影响到整个配网运行效率，影响到用户的安全用电，掌握科学先进的抢修技术，缩短故障定位与抢修时间才能有效维护配网的高效运行，保证客户安全用电。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网故障定位装置，其特征在于，该装置包括数据处理单元、采集传输单元和箱体，其中：

数据处理单元包括同步时钟单元、行波记录单元和云服务平台，用于数据的存储、处理和计算，其中同步时钟单元采用高精度同步时钟并与行波记录单元连接以准确定位，减少定位误差；行波记录单元采用单片机模块，用于生成行波到达时刻报文并发送给云服务平台；云服务平台采用虚拟主机，用于后台定位计算及故障信息共享；

采集传输单元包括行波检测单元、连接单元和通信单元，其中行波检测单元包括行波传感器和行波波头检测单元，行波传感器检测到故障点产生行波信号发送给行波波头检测单元，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发行波记录单元的单片机生成行波到达时刻报文；连接单元用于将行波检测单元与行波记录单元以及通信单元相连接；通信单元用于行波记录单元与云服务平台的数据传输。

2.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，通过对两种时间信号比对分析进行实时主动补偿，以消减GPS/北斗双模卫星时钟信号的随机误差，并消除晶振时钟信号的累计误差。

3.根据权利要求2所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述高精度同步时钟包括GPS/北斗接收机、与门、鉴相器、晶振、倍频、计数器、比较器，其中晶振为高精度恒温晶振。

4.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述单片机模块为STM32单片机模块。

5.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述连接单元包括连接介质和通讯接口，连接介质采用铜芯线。

6.根据权利要求5所述的配电网故障定位装置，其特征在于，所述通讯接口采用RS485接口。

7.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，通信单元包括通讯终端、信号天线和传输卡，通讯终端采用无线传输控制终端，信号天线采用外置式。

8.根据权利要求1所述的配电网故障定位装置，其特征在于，行波传感器为穿芯式行波传感器，采用双屏蔽结构。

9.一种配电网故障定位方法，其特征在于，该定位方法包括根据权利要求1至8任一项所述的配电网故障定位装置，当故障发生时，装置中的行波传感器会检测到故障点产生的行波信号，行波波头检测单元将行波波头整成方波触发单片机定时器，单片机在检测到方波后，实时将寄存器中秒以上的时间和纳秒时间数据整合，生成行波到达时刻报文，高精度同步时钟产生高精度可靠性的时钟，然后单片机将报文打包通过通信单元发送给云服务平台，实现故障的准确定位。

10.根据权利要求9所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述同步时钟单元为GPS/北斗双模卫星时钟与晶振时钟的组合，采用计数器和比较器对晶振进行分频，产生晶振秒时钟信号；晶振秒时钟与GPS/北斗秒时钟进行相位比较，产生偏差序列，偏差包括GPS/北斗双模卫星时钟的随机漂移误差和晶振的累计误差；采用一元二次回归分析模型对两种误差进行估计，从而分离出各自误差；并对晶振累计误差进行修正。

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