CN207882374U - 一种暂态录波型故障指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种暂态录波型故障指示器，包括：采集单元，安装在架空配电线路上，用于判断和指示各类接地故障和短路故障，并将采集和捕获到的单相接地故障和短路故障信息上传至汇集单元；汇集单元对采集信息进行接收和处理，并将采集信息上传至配电主站；配电主站，根据接收到的采集信息中的接地故障和短路故障信息进行故障检测及定位，并指导运维人员排除线路故障，恢复供电。本实用新型支持电流录波；可实时监测线路状态，具有通信传输双向确认和重传功能，确保数据传输的可靠性；实现接地故障的精准检测和定位，功耗较低；可通过远程无线维护运行参数，更新故障判据或升级软件程序，及时指导运维人员快速排除故障、恢复供电，提升工作效率。

Description

一种暂态录波型故障指示器

技术领域

本实用新型涉及电力领域，具体涉及一种暂态录波型故障指示器。

背景技术

目前，我国电力***中的配电部分由于范围广，结构复杂，自动化程度低，运维困难且成本高等一系列问题，已经成为整个电力***中最为薄弱的环节。而且，用户在生活中遭遇的停电问题，90％以上都是由配电***故障引起的。

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，现有的故障指示器并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。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有的故障指示器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。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种暂态录波型故障指示器，包括：

采集单元，包括A相采集单元、B相采集单元以及C相采集单元，安装在架空配电线路上，用于判断和指示各类接地故障和短路故障，并将采集和捕获到的单相接地故障和短路故障信息上传至汇集单元；

汇集单元，对所述采集单元上传的采集信息进行接收和处理，并将采集信息上传至配电主站；

配电主站，根据接收到的采集信息中的接地故障和短路故障信息进行故障检测及定位，并指导运维人员排除线路故障，恢复供电。

在上述技术方案中，所述采集单元采用小电流自取电的供电方式，并辅以超级电容作为主控电源。

在上述技术方案中，所述采集单元集成能量采集***，从日光、热电、电磁以及振动能量中提取纳米级能量，并对提取到的纳米级能量进行管理以作为备用电源。

在上述技术方案中，所述采集信息包括单相接地故障的特征数据、特征图谱以及负荷电流信息。

在上述技术方案中，所述配电主站根据接收到的采集信息中的单相接地故障和短路故障的特征数据和特征图谱，对架空配电线路进行故障检测及定位；根据接收到的采集信息中的负荷电流信息，为工作人员提供线路负荷参考信息。

在上述技术方案中，所述汇集单元包括CPU以及连接CPU的无线通讯模组、GPRS模块、GPS对时模块和加密芯片，还包括电源管理模块；

无线通讯模组，通过通信终端或调试软件对其进行参数读写、遥测数据读取以及遥控控制，当线路发生故障时，自动发送告警信息到指定用户；

GPRS模块，采用GPRS通信方式与所述配电主站进行远程通信；

GPS对时模块，通过全球导航卫星***定位获得准确的时间和定位信息；

加密芯片，对采用APN/VPDN的专用加密数据通道进行加密传输；

电源管理模块，当主控电源有电时，电源管理模块自动控制备用电源不向终端供电，若备用电源电压低则自动对其进行充电并带涓充功能；若终端已经正常工作，且主控电源失电时，则电源管理模块自动控制备用电源向终端供电。

在上述技术方案中，所述配电主站包括无线遥控故障指示器，根据捕获到的架空配电线路的接地故障和短路故障信息，就地进行翻牌亮灯、复归熄灯和闪灯的告警提示。

在上述技术方案中，所述采集单元在接地故障和短路故障发生时，将A相采集单元、B相采集单元以及C相采集单元同步录波，并上传至所述汇集单元合成零序电流波形，所述汇集单元将所述零序电流波形标注时间参数并上传至所述配电主站。

在上述技术方案中，所述配电主站以SOE方式记录接地故障和短路故障信息。

在上述技术方案中，所述汇集单元与采集单元定时同步。

本实用新型提供的一种暂态录波型故障指示器，采用创新的小电流存取电技术，无需借助电池，从而有效延长产品寿命；精准识别线路工况，支持电流录波；可实时监测线路状态，具有通信传输双向确认和重传功能，确保数据传输的可靠性；实现接地故障和短路故障的精准检测和定位，功耗较低，可通过远程无线维护运行参数，更新故障判据或升级软件程序，可及时指导运维人员快速排除故障、恢复供电，从而提升工作效率。

附图说明

图1为本实用新型中一种暂态录波型故障指示器结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细的说明。

本实用新型实施例提供了一种暂态录波型故障指示器，安装在架空配电线路上，主要用于架空配电线路的故障检测和运行参数的测量，并向配电主站发送监测信息和故障检测数据，同时，还支持无线路由功能。如图1所示，具体包括以下单元和模块：

采集单元10，包括A相采集单元、B相采集单元以及C相采集单元，安装在架空配电线路上，用于判断和指示各类接地故障和短路故障，以及采集和捕获单相接地故障和短路故障的特征数据、特征图谱以及负荷电流等信息，并将采集到的信息上传至汇集单元20。

采集单元10采用小电流(5A)自取电的供电方式，并辅以超级电容作为主控电源，同时，集成能量采集***，可以从日光、热电、电磁以及振动能量等各种来源中提取纳米级能量，并对提取到的纳米级能量进行管理以作为备用电源。

汇集单元20，对采集单元10上传的采集信息进行接收和处理，并将采集信息上传至配电主站30。

汇集单元20采用太阳能板或TA取电的供电方式，并辅以充电电池作为备用电源。

汇集单元20包括CPU201以及连接CPU201的无线通讯模组202、GPRS模块203、GPS对时模块204和加密芯片205，还包括电源管理模块206。

无线通讯模组202，能通过通信终端或调试软件对其进行参数读写、遥测数据读取以及遥控控制。当线路发生短路、接地、高温等故障时，***可以自动发送告警短信到指定的手机号码。***还具有通过短信查询线路运行状态的功能。通过发送特定的查询短信，可实时终端监控范围内线路是否发生短路、接地、高温、电池欠压等故障。

无线通讯模组202的频率范围为433MHz到510MHz，具有可调的输出功率和极高的接收灵敏度，支持调频，通过软件控制优化可使得功耗和传输距离得到兼顾。

GPRS模块203，本终端采用GPRS通信方式与配电主站30进行远程通信，GPRS是一款基于高通平台的4G全网通工业级模块，支持国内移动/联通/电信三大运营商的2G/3G/4G网络制式，通信模式为TCP协议的服务器/客户端模式，配电主站30为服务器，本终端为客户端。终端和配电主站30主要采用DL/T634.5101-2002通信规约，支持平衡和非平衡传输模式。支持多种传输原因长度、公共地址长度以及链路地址长度。

采集单元10采集到的短路、接地、高温以及电池电压低等信息均通过101协议以遥信信息上传配电主站30。除了101协议外，终端与配电主站30还支持内部通信协议，配电主站30可远程查看、修改终端的相关参数以及远程升级程序，以便于进行远程维护。

该暂态录波型故障指示器将接地、短路以及遥控事件均以SOE方式记录，并且支持故障录波。

GPS对时模块204，通过全球导航卫星***定位获得准确的时间和定位信息。

加密芯片205，采用APN/VPDN专用加密通道，通过国家电网认证过的加密芯片205，对数据通道进行加密传输，保证***安全性。

电源管理模块206，本终端电缆型主控电源采用开口CT取电，备用电源采用超级电容(可选磷酸铁锂电池)和集成能量采集***；而架空型采用太阳能取电，备用电源采用1节12V 7AH铅酸蓄电池。当主控电源有电时，电源管理模块206自动控制备用电源不向终端供电，若备用电源电压低则自动对其进行充电并带涓充功能。若终端已经正常工作，且主控电源失电时，则电源管理模块206自动控制备用电源向终端供电。

配电主站30，根据接收到的采集信息中的单相接地故障和短路故障的特征数据和特征图谱，对架空配电线路进行接地故障和短路故障检测及定位，同时，根据接收到的采集信息中的负荷电流信息，为工作人员提供线路负荷参考信息，从而在架空配电线路发生接地故障、短路故障时及时显示故障位置，以指导运维人员快速排除线路故障，恢复供电，从而为电力线路的安全稳定运行提供保障和智能化的决策。

配电主站30还包括无线遥控故障指示器301，根据捕获到的架空配电线路的接地故障和短路故障信息，就地进行翻牌亮灯、复归熄灯和闪灯的告警提示。

本实用新型提供的暂态录波型故障指示器，自适应线路负荷电流大小，能够捕获架空配电线路的接地故障和短路故障信息，并可以就地进行翻牌和闪灯告警，且通过无线通信将故障类型、时间发送至汇集单元20，由汇集单元20转发至配电主站30，实现接地故障和短路故障的精准检测和定位。

本实用新型提供的暂态录波型故障指示器依托创新的小电流取电技术、LORA无线、4G通信、能量收集及罗氏线圈采样技术，在线路出现故障时，启动高速录波，采集单元10通过无线将录波波形传输给汇集单元20。汇集单元通过GPRS通信上传录波波形给配电主站30。配电主站30的软件可以根据录波波形对架空配电线路进行接地故障和短路故障的检测与定位。当接地故障和短路故障发生时，采集单元10将三相同步录波，并上传至汇集单元20合成零序电流波形，用于故障判断。汇集单元将采集单元10上传的接地故障和短路故障信息和波形合成一个波形文件并标注时间参数上传至配电主站30。

本暂态录波型故障指示器最多能够采集32个采集单元的故障信息，例如短路、接地、高温以及电池欠压等故障信息(在暂态录波型故障指示器支持的情况下)，并可通过配电主站30进行查询操作；最多能够采集32个采集单元的测量数据，如电压、电流、温度等(在故障指示器支持的情况下)，并可通过配电主站30查询。

本实用新型提供的暂态录波型故障指示器可以监测线路的三相负荷电流、故障电流以及相电场强度等运行信息和主供电源、后备电源灯状态信息，并将以上信息上送至配电主站30。

本实用新型具有以下优点：

1、采用创新的小电流(5A)存取电技术

采集单元内置了大容量、长寿命锂亚电池，及超级电容。通过应用新材料和创新的电源技术，可在线路电流0-1000A范围内连续取电，线路5A电流即可满足自供运行和存电的最低要求，无需借助电池，从而有效延长产品寿命。

2、精准识别线路工况，支持电流录波

凭借创新的精确电流测量和对地电场检测技术，可在线路电流0-1000A范围内获得±1％的测量精度，可高灵敏检测线路对地电场幅度±0.5％的变化，可精确识别线路工况。线路故障或召测时更可对电流录波，以供积累运行经验，持续改善。

3、实时监测线路状态

采用短距离无线通信和GPRS混合组网技术，支持各种复杂线路拓扑；主动定时上报线路状态。具有通信传输双向确认和重传功能，确保数据传输的可靠性。随时掌控线路实时运行状态，杜绝传统故障指示器“一睡不醒”的现象。

4、三相合成零序电流、电场信号，接地故障精准检测、定位

通过三相合成获取暂态零序电流、电场信号，可实现接地故障就地精准检测及定位，同时可将采集单元录波波形上传至配电主站，用于线路故障分析、反演及溯源。

5、超低功耗

汇集单元采用低功耗CPU与工业级无线通讯模组，采用特殊编程技术，实现了汇集单元与监测平台软件之间，汇集单元与采集单元之间，以极低的功耗实时双向通信。

6、GPS高精对时、授时

汇集单元GPS高精度(1us)授时，获得精准绝对时标。汇集单元与采集单元每30分钟无线同步一次即可保证三相同步精度(±100us)，实现三相电流、对地电场波形采集。

7、免维护设计，可远程无线升级

挂线后自主运行，完全免维护设计。必要时可通过远程无线维护运行参数，更新故障判据或升级软件程序，提升工作效率。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种暂态录波型故障指示器，其特征在于，包括：

采集单元，包括A相采集单元、B相采集单元以及C相采集单元，安装在架空配电线路上，用于判断和指示各类接地故障和短路故障，并将采集和捕获到的单相接地故障和短路故障信息上传至汇集单元；

汇集单元，对所述采集单元上传的采集信息进行接收和处理，并将采集信息上传至配电主站；

配电主站，根据接收到的采集信息中的接地故障和短路故障信息进行故障检测及定位，并指导运维人员排除线路故障，恢复供电。

2.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述采集单元采用小电流自取电的供电方式，并辅以超级电容作为主控电源。

3.如权利要求2所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述采集单元集成能量采集***，从日光、热电、电磁以及振动能量中提取纳米级能量，并对提取到的纳米级能量进行管理以作为备用电源。

4.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述采集信息包括单相接地故障的特征数据、特征图谱以及负荷电流信息。

5.如权利要求4所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述配电主站根据接收到的采集信息中的单相接地故障和短路故障的特征数据和特征图谱，对架空配电线路进行故障检测及定位；根据接收到的采集信息中的负荷电流信息，为工作人员提供线路负荷参考信息。

6.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述汇集单元包括CPU以及连接CPU的无线通讯模组、GPRS模块、GPS对时模块和加密芯片，还包括电源管理模块；

无线通讯模组，通过通信终端或调试软件对其进行参数读写、遥测数据读取以及遥控控制，当线路发生故障时，自动发送告警信息到指定用户；

GPRS模块，采用GPRS通信方式与所述配电主站进行远程通信；

GPS对时模块，通过全球导航卫星***定位获得准确的时间和定位信息；

加密芯片，对采用APN/VPDN的专用加密数据通道进行加密传输；

电源管理模块，当主控电源有电时，电源管理模块自动控制备用电源不向终端供电，若备用电源电压低则自动对其进行充电并带涓充功能；若终端已经正常工作，且主控电源失电时，则电源管理模块自动控制备用电源向终端供电。

7.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述配电主站包括无线遥控故障指示器，根据捕获到的架空配电线路的接地故障和短路故障信息，就地进行翻牌亮灯、复归熄灯和闪灯的告警提示。

8.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述采集单元在接地故障和短路故障发生时，将A相采集单元、B相采集单元以及C相采集单元同步录波，并上传至所述汇集单元合成零序电流波形，所述汇集单元将所述零序电流波形标注时间参数并上传至所述配电主站。

9.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述配电主站以SOE方式记录接地故障和短路故障信息。

10.如权利要求1所述的暂态录波型故障指示器，其特征在于，所述汇集单元与采集单元定时同步。