CN114689994A - 一种输送电线路故障在线定位监测***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输送电线路故障在线定位监测***和方法，属于电路故障定位监测技术领域，该***包括故障监测模块和故障分析模块，故障监测模块包括采集单元和定位单元，采集单元呈节点分布式设置于输电线上，用于采集输电线对应节点的信号数据，采集单元包括温度传感器、负荷传感器和GPS通信仪，定位单元设置于输电线的两端，用于获取输电线的行波信号，计算故障点至定位单元的距离，定位单元包括录波器，故障分析单元用于获取故障监测模块的数据，分析输电线故障的原因并输出预警信号，故障分析单元包括计算单元、气象单元、统计台账单元、预警单元和通讯单元，该方法解决了传统监测方式耗费人力、精确度不高的问题。

Description

一种输送电线路故障在线定位监测***和方法

技术领域

本发明属于电路故障定位监测技术领域，具体而言，涉及一种输送电线路故障在线定位监测***和方法。

背景技术

输送电线路是电力输送的动脉，其分布范围广，传输距离远，可能途径山林、湖泊、重工业区等各种自然环境，遇有植被茂密地区，超高树木会对线路的安全运行造成严重影响，轻则可能发生跳闸故障，重则导致断线事故。传统的事故排查主要依靠人工巡视来实现，不仅耗费大量人力和物力，而且无法保证供电可靠性，由于对故障原因判断不准确，所采取的治理措施针对性不强，使线路故障跳闸率难以得到有效降低。现有的在线监测方式检测对象单一，且大部分需要逐级杆塔安装，精确性和时效性均无法保障。

发明内容

本发明实施例提供了一种输送电线路故障在线定位监测***和方法，可快速定位故障点，判断分析故障原因，解决传统监测方式耗费人力、精确度不高的问题。

鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

本发明提供一种输送电线路故障在线定位监测***，包括故障监测模块和故障分析模块，所述故障监测模块与所述故障分析模块电性连接；

其中，所述故障监测模块包括采集单元和定位单元，所述采集单元呈节点分布式设置于输电线上，用于采集输电线对应节点的信号数据，所述采集单元包括温度传感器、负荷传感器和GPS通信仪，所述定位单元设置于输电线的两端，用于获取输电线的行波信号，计算故障点至所述定位单元的距离，所述定位单元包括录波器；

所述故障分析模块用于获取所述故障监测模块的数据，分析输电线故障的原因并输出预警信号，所述故障分析模块包括计算单元、气象单元、统计台账单元、人工决策单元、预警单元和通讯单元。

作为本发明的一种优选技术方案，所述温度传感器用于采集输电线各节点的工作温度，当其中一组或多组所述温度传感器采集的温度超过设定温度时，即判断与该组所述温度传感器相邻的前后两组所述温度传感器之间的区域发生故障，所述负荷传感器用于采集输电线的电流，当相邻的两组所述负荷传感器采集的电流方向和大小变化超过设置范围时，即判断该区间输电线发生故障，所述GPS通信仪用于传输采集数据，并定期校准所述采集单元的时间，使每组所述采集单元同步工作，当判断发生故障时，所述采集单元通过GPS通信仪将故障信息传输至所述故障监测模块内。

作为本发明的一种优选技术方案，所述录波器采用双端同时获取输电线双向的行波信号后生成波动曲线，根据比对故障发生前后的波动情况，判断行波信号的异常点，并根据异常点定位故障发生的准确距离。

作为本发明的一种优选技术方案，所述计算单元用于计算所述采集单元传输的数据，当采集数据超过标准数据值一定范围时即判断为故障数据，其中，所述负荷传感器的故障类型包括高电流故障、低电流故障和无电流故障，高电流故障的计算依据为采集电流值大于标准电流值的15％，低电流故障的计算依据为采集电流值小于标准电流值的15％，无电流故障的依据为采集电流值为0，所述温度传感器的故障类型包括高温故障和失电故障，高温故障的计算依据为采集温度超过环境温度5℃，失电故障的依据为无温度数据。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气象单元用于获取输电线铺设区域每日的温湿度、风向风速、降雨/雪量和气象预警信息，为故障原因分析判断提供依据。

作为本发明的一种优选技术方案，所述统计台账单元用于记录每次故障的发生时间和点位、故障原因和对应的解决措施，为输电线整体运维和检修提供数据统计。

作为本发明的一种优选技术方案，所述人工决策单元用于由管理人员审核所述故障分析模块得出的故障原因，所述预警单元用于根据所述故障分析模块的结果对故障原因进行分类并输出对应的预警信息，分类包括高风险预警、中风险预警和低风险预警，高风险预警为会对输电线路产生一定危害、且已经造成输送电断开，中风险预警为暂时未造成输送电断开，但采集数据波动多次超过预设范围值，低风险预警为输送电正常，但采集数据波动在预设范围值内出现不规则波动，所述通讯单元用于通讯连接管理人员终端，将故障预警信息发送给管理人员。

另一方面，本发明提供一种输送电线路故障在线定位监测方法，包括以下步骤：

S1，故障监测模块安装，在输电线铺设时，在输电线上选择若干节点安装故障采集单元，并通过GPS通信仪将各节点的传感器信号与故障监测模块连接，然后在输电线两端安装录波器，并将录波器信号传输端与故障监测模块连接；

S2，工作信号采集，负荷传感器和温度传感器实时采集输电线的电流和温度变化，双端录波器同时记录行波信号并生成波动曲线，故障监测模块将采集数据传输至故障分析模块内；

S3，故障响应及定位，当故障分析模块的计算单元计算出采集数据超出预设值范围时，通过数据异常的传感器分布点位快速判断故障区间，同时计算单元根据录波器记录的双端行波信号的波动情况计算出故障点的准确距离；

S4，故障原因分析，故障分析模块根据计算模块计算的故障类型和点位，结合气象单元获取的气象条件及统计台账单元记录的历史故障判断本次故障发生原因的几种可能性，再由管理人员通过人工决策单元审核并确定故障分析结果；

S5，故障预警排查，根据故障分析模块得出的结果通过预警单元生成对应的预警等级，并输出预警信号，同时通过通讯单元将预警信息发送至管理人员终端，及时安排人员进行故障排查及解除。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)***通过分布式设置采集单元，实时获取输电线工作负荷数据，并通过计算得到故障产生信号及区间并及时响应对比双端录波器记录的波动信号，快速定位故障发生点，并结合气象和历史台账等信息分析判断故障原因，实现了输电线整体在线故障监测和分析，提高工作效率,也提高了输电线路的防护水平；

(2)通过传感器采集信号，获得故障信号后自动分析原因，降低了人力劳动强度和人工成本，对保证电网的安全运行具有重要意义。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明所公开的一种输送电线路故障在线定位监测***的结构框图；

图2是本发明所公开的故障监测模块的结构示意图；

图3是本发明所公开的一种输送电线路故障在线定位监测方法的流程示意图；

附图标记说明：100、故障监测模块；101、采集单元；1011、温度传感器；1012、负荷传感器；1013、GPS通信仪；102、定位单元；1021、录波器；200、故障分析模块；201、计算单元；202、气象单元；203、统计台账单元；204、人工决策单元；205、预警单元；206、通讯单元。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参照附图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种输送电线路故障在线定位监测***，包括故障监测模块100和故障分析模块200，故障监测模块100与故障分析模块200电性连接，故障监测模块100提供采集信号数据，故障分析模块200接收信号数据后进行分析判断；

其中，故障监测模块100包括采集单元101和定位单元102，采集单元101呈节点分布式设置于输电线上，用于采集输电线对应节点的信号数据，采集单元101包括温度传感器1011、负荷传感器1012和GPS通信仪1013，温度传感器1011用于采集输电线各节点的工作温度，当其中一组或多组温度传感器1011采集的温度超过设定温度时，即判断与该组温度传感器1011相邻的前后两组温度传感器1011之间的区域发生故障，负荷传感器1012用于采集输电线的电流，当相邻的两组负荷传感器1012采集的电流方向和大小变化超过设置范围时，即判断该区间输电线发生故障，采集数据作为判断依据可快速产生故障信号并启动故障响应，GPS通信仪1013用于传输采集数据，并定期校准采集单元101的时间，使每组采集单元101同步工作，保证故障判断的时效性，当判断发生故障时，采集单元101通过GPS通信仪1013将故障信息传输至故障监测模块100内，定位单元102设置于输电线的两端，用于获取输电线的行波信号，计算故障点至定位单元102的距离，定位单元102包括录波器1021，录波器1021采用双端同时获取输电线双向的行波信号后生成波动曲线，根据比对故障发生前后的波动情况，判断行波信号的异常点，并根据异常点定位故障发生的准确距离，通过计算双向异常波形曲线更加精确的定位故障点，两端计算出的故障点距离与输电线总长度相等；

故障分析模块200用于获取故障监测模块100的数据，分析输电线故障的原因并输出预警信号，故障分析模块200包括计算单元201、气象单元202、统计台账单元203、人工决策单元204、预警单元205和通讯单元206，计算单元201用于计算采集单元101传输的数据，当采集数据超过标准数据值一定范围时即判断为故障数据，其中，负荷传感器1012的故障类型包括高电流故障、低电流故障和无电流故障，高电流故障的计算依据为采集电流值大于标准电流值的15％，低电流故障的计算依据为采集电流值小于标准电流值的15％，无电流故障的依据为采集电流值为0，温度传感器1011的故障类型包括高温故障和失电故障，高温故障的计算依据为采集温度超过环境温度5℃，失电故障的依据为无温度数据，根据采集数据的高低计算得到不同故障的等级，简化故障分析的工作量，气象单元202用于获取输电线铺设区域每日的温湿度、风向风速、降雨/雪量和气象预警信息，为故障原因分析判断提供依据，气象单元202详细获取气象参数，判断输电线故障受雷击、风偏、树障、山火等气象因素的影响，从而可以从更多方面对故障原因进行分析，提高分析判断的准确性，也提高线路抢修的效率，统计台账单元203用于记录每次故障的发生时间和点位、故障原因和对应的解决措施，为输电线整体运维和检修提供数据统计，统计台账储存历史故障信息，本次故障可依据历史发生在该点位附近的故障原因作为判断依据，可自动排除之前已解决的故障原因，增加故障分析的效率和智能化程度，人工决策单元204用于由管理人员审核故障分析模块200得出的故障原因，增加人工干预，提高了故障分析的准确性，预警单元205用于根据故障分析模块200的结果对故障原因进行分类并输出对应的预警信息，分类包括高风险预警、中风险预警和低风险预警，高风险预警为会对输电线路产生一定危害、且已经造成输送电断开，中风险预警为暂时未造成输送电断开，但采集数据波动多次超过预设范围值，低风险预警为输送电正常，但采集数据波动在预设范围值内出现不规则波动，通讯单元206用于通讯连接管理人员终端，将故障预警信息发送给管理人员，管理人员在接收到预警信息后可根据预警风险类型下达对应的工作指令，针对高风险预警需立即前往现场进行故障抢修恢复，针对中风险预警需派人巡查并持续关注，针对低风险预警可暂不作处理，但需注意防范。

实施例二

参照附图3所示，一种输送电线路故障在线定位监测方法，包括以下步骤：

S1，故障监测模块安装，在输电线铺设时，在输电线上选择若干节点安装故障采集单元101，并通过GPS通信仪1013将各节点的传感器信号与故障监测模块100连接，然后在输电线两端安装录波器1021，并将录波器1021信号传输端与故障监测模块100连接；

S2，工作信号采集，负荷传感器1012和温度传感器1011实时采集输电线的电流和温度变化，双端录波器1021同时记录行波信号并生成波动曲线，故障监测模块100将采集数据传输至故障分析模块200内；

S3，故障响应及定位，当故障分析模块200的计算单元201计算出采集数据超出预设值范围时，通过数据异常的传感器分布点位快速判断故障区间，同时计算单元201根据录波器1021记录的双端行波信号的波动情况计算出故障点的准确距离；

S4，故障原因分析，故障分析模块200根据计算模块计算的故障类型和点位，结合气象单元202获取的气象条件及统计台账单元203记录的历史故障判断本次故障发生原因的几种可能性，再由管理人员通过人工决策单元204审核并确定故障分析结果；

S5，故障预警排查，根据故障分析模块200得出的结果通过预警单元205生成对应的预警等级，并输出预警信号，同时通过通讯单元206将预警信息发送至管理人员终端，及时安排人员进行故障排查及解除。

本实施例公开的一种输送电线路故障在线定位监测方法，通过分布式设置采集单元101，实时获取输电线工作负荷数据，并通过计算得到故障产生信号及区间并及时响应对比双端录波器1021记录的波动信号，快速定位故障发生点，并结合气象和历史台账等信息分析判断故障原因，并输出预警信号提示管理人员下达对应的工作指令，帮助工作人员快速定位故障点，提高输电线运行在线监测的效率和准确性，保障电网的安全稳定运行。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (8)

1.一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，包括故障监测模块和故障分析模块，所述故障监测模块与所述故障分析模块电性连接；

其中，所述故障监测模块包括采集单元和定位单元，所述采集单元呈节点分布式设置于输电线上，用于采集输电线对应节点的信号数据，所述采集单元包括温度传感器、负荷传感器和GPS通信仪，所述定位单元设置于输电线的两端，用于获取输电线的行波信号，计算故障点至所述定位单元的距离，所述定位单元包括录波器；

所述故障分析模块用于获取所述故障监测模块的数据，分析输电线故障的原因并输出预警信号，所述故障分析模块包括计算单元、气象单元、统计台账单元、人工决策单元、预警单元和通讯单元。

2.根据权利要求1所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，所述温度传感器用于采集输电线各节点的工作温度，当其中一组或多组所述温度传感器采集的温度超过设定温度时，即判断与该组所述温度传感器相邻的前后两组所述温度传感器之间的区域发生故障，所述负荷传感器用于采集输电线的电流，当相邻的两组所述负荷传感器采集的电流方向和大小变化超过设置范围时，即判断该区间输电线发生故障，所述GPS通信仪用于传输采集数据，并定期校准所述采集单元的时间，使每组所述采集单元同步工作，当判断发生故障时，所述采集单元通过GPS通信仪将故障信息传输至所述故障监测模块内。

3.根据权利要求1所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，所述录波器采用双端同时获取输电线双向的行波信号后生成波动曲线，根据比对故障发生前后的波动情况，判断行波信号的异常点，并根据异常点定位故障发生的准确距离。

4.根据权利要求1所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，所述计算单元用于计算所述采集单元传输的数据，当采集数据超过标准数据值一定范围时即判断为故障数据，其中，所述负荷传感器的故障类型包括高电流故障、低电流故障和无电流故障，高电流故障的计算依据为采集电流值大于标准电流值的15％，低电流故障的计算依据为采集电流值小于标准电流值的15％，无电流故障的依据为采集电流值为0，所述温度传感器的故障类型包括高温故障和失电故障，高温故障的计算依据为采集温度超过环境温度5℃，失电故障的依据为无温度数据。

5.根据权利要求1所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，所述气象单元用于获取输电线铺设区域每日的温湿度、风向风速、降雨/雪量和气象预警信息，为故障原因分析判断提供依据。

6.根据权利要求1所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，所述统计台账单元用于记录每次故障的发生时间和点位、故障原因和对应的解决措施，为输电线整体运维和检修提供数据统计。

7.根据权利要求1所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，所述人工决策单元用于由管理人员审核所述故障分析模块得出的故障原因，所述预警单元用于根据所述故障分析模块的结果对故障原因进行分类并输出对应的预警信息，分类包括高风险预警、中风险预警和低风险预警，高风险预警为会对输电线路产生一定危害、且已经造成输送电断开，中风险预警为暂时未造成输送电断开，但采集数据波动多次超过预设范围值，低风险预警为输送电正常，但采集数据波动在预设范围值内出现不规则波动，所述通讯单元用于通讯连接管理人员终端，将故障预警信息发送给管理人员。

8.一种输送电线路故障在线定位监测方法，应用于权利要求1～7中任一项所述的一种输送电线路故障在线定位监测***，其特征在于，包括以下步骤：

S1，故障监测模块安装，在输电线铺设时，在输电线上选择若干节点安装故障采集单元，并通过GPS通信仪将各节点的传感器信号与故障监测模块连接，然后在输电线两端安装录波器，并将录波器信号传输端与故障监测模块连接；

S2，工作信号采集，负荷传感器和温度传感器实时采集输电线的电流和温度变化，双端录波器同时记录行波信号并生成波动曲线，故障监测模块将采集数据传输至故障分析模块内；

S3，故障响应及定位，当故障分析模块的计算单元计算出采集数据超出预设值范围时，通过数据异常的传感器分布点位快速判断故障区间，同时计算单元根据录波器记录的双端行波信号的波动情况计算出故障点的准确距离；

S4，故障原因分析，故障分析模块根据计算模块计算的故障类型和点位，结合气象单元获取的气象条件及统计台账单元记录的历史故障判断本次故障发生原因的几种可能性，再由管理人员通过人工决策单元审核并确定故障分析结果；

S5，故障预警排查，根据故障分析模块得出的结果通过预警单元生成对应的预警等级，并输出预警信号，同时通过通讯单元将预警信息发送至管理人员终端，及时安排人员进行故障排查及解除。

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