一种中压配电网的故障行波采集装置和故障行波采集系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种中压配电网的故障行波采集装置和故障行波采集系统，故障行波采集装置设置低速相电压采集电路和触发电路以2kHz的采样速率检测输电线路是否发生故障，并在线路发生故障后通过高速行波信号采集电路以1MHz的采样速率采集行波的电流电压信号，因此，本发明专利技术能够在确保高行波采样速率来保证行波采集高精度、高完整性的同时，降低装置对数据处理、保存、传输能力的要求，解决了现有技术中行波信号高完整度和高精度采集的需要与高速采集速度数据量太大的矛盾。本发明专利技术的故障行波采集系统能够在中压配电网电力系统中应用多端行波测距法，克服了配电网网络过于复杂的问题，极大提高了行波测距精度。

【技术实现步骤摘要】
一种中压配电网的故障行波采集装置和故障行波采集系统
本专利技术涉及一种中压配电网的故障行波采集装置，本专利技术还涉及应用该故障行波采集装置的故障行波采集系统。
技术介绍
随着我国各大电力系统的容量和电网区域不断扩大，中压配电网运行管理也更加复杂，中压配电网电力系统的安全稳定问题日益突出。配电线路故障后迅速、准确地判断出故障位置，不仅可以减轻巡线负担，及时修复线路，保证可靠供电，而且可以减少因停电造成的综合经济损失。因此快速、准确的故障测距对配电网电力系统安全稳定和经济运行具有十分重要的意义。行波法根据行波传输理论实现输电线路的故障测距，故障行波的完整性对故障测距的精度有着重大的影响，而过低的行波采样速率不能很好的反映行波信息，影响测距精度，而过高的采样速率在多通道采集时产生的数据量较大，处理和传输都是问题，因此现有的故障行波采集装置往往存在行波信号高完整度和高精度采集的需要与高速采集速度数据量太大的矛盾。并且，目前行波测距装置一般用于高压输电线路，不适用于网络复杂的中压配电网，且其测距原理也只基于单端法和双端法，对行波信号的测量、精度和超高速记录等都还存在缺陷。因此迫切需要一种适用于中压配电网的行波测距装置，采用多端采集技术，实现中压配电网故障定位和测距。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种中压配电网的故障行波采集装置及应用该装置的故障行波采集系统。解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种中压配电网的故障行波采集装置，其特征在于：所述的故障行波采集装置设置在中压配电网的行波信号采集点，其包括低速相电压采集电路、触发电路、FPGA控制器、高速行波信号采集电路、高速缓存存储器、主控制器和数据存储器；所述低速相电压采集电路以2kHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的相电压；所述触发电路预设有门限电压，其将该门限电压与低速相电压采集电路采集到相电压实时进行对比，在所述相电压低于门限电压时判定中压配电网产生故障并产生故障使能信号；所述FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时，输出高速采样触发脉冲控制所述高速行波信号采集电路以1MHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的电流电压信号，并将高速行波信号采集电路采集到的电流电压信号存储到高速缓存存储器中；所述主控制器通过FPGA控制器读取存储在高速缓存存储器中的电流电压信号数据并保存到数据存储器中。作为本专利技术的一种改进，所述的故障行波采集装置还包括GPS同步时钟；所述FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时控制GPS同步时钟记录下该时刻的GPS时间，所述主控制器从该GPS同步时钟读取该GPS时间并与所述电流电压信号数据一起保存到数据存储器中。作为本专利技术的一种实施方式，所述的主控制器通过千兆级以太网或者DTU设备连接主站，所述主控制器在接收到主站的相应指令后将保存在数据存储器中的电流电压信号数据发送给主站，或者，强制所述触发电路产生故障使能信号，或者，修改所述触发电路预设的门限电压。作为本专利技术的一种实施方式，所述高速行波信号采集电路具有分别用于采集中压配电网A、B、C三相和零线的电流电压信号的4路信号采集通道，每一路信号采集通过均设有电压互感器、电流互感器、阻抗变换模块、低通滤波模块、增益变换模块和高速模数转换器，所述电压互感器和电流互感器均安装在中压配电网行波信号采集点所在位置，所述高速模数转换器在接收到所述FPGA控制器输出的高速采样触发脉冲时，通过阻抗变换模块、低通滤波模块和增益变换模块接收电流互感器和电压互感器采集到的电流电压信号，并以2kHz的采样速率转换成数字信号发给所述FPGA控制器。作为本专利技术的一种改进，所述的故障行波采集装置增设有一个所述高速行波信号采集电路。一种应用上述故障行波采集装置的故障行波采集系统，其特征在于：所述的故障行波采集系统包括主站和多个权利要求2至5所述故障行波采集装置；所述各个故障行波采集装置分别设置在中压配电网的不同采集点，各个故障行波采集装置的GPS同步时钟时间同步，所述主站接收各个故障行波采集装置采集到的电流电压信号数据。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：第一，本专利技术的故障行波采集装置设置低速相电压采集电路和触发电路以2kHz的采样速率检测输电线路是否发生故障，并在线路发生故障后通过高速行波信号采集电路以1MHz的采样速率采集行波的电流电压信号，因此，本专利技术能够在确保高行波采样速率来保证行波采集高精度、高完整性的同时，降低装置对数据处理、保存、传输能力的要求，解决了现有技术中行波信号高完整度和高精度采集的需要与高速采集速度数据量太大的矛盾。第二，本专利技术的故障行波采集装置通过设置GPS同步时钟，能够确保故障行波采集系统中各采集装置采集行波信号的时间能够进行同步，因此，本专利技术的故障行波采集系统能够在中压配电网电力系统中应用多端行波测距法，克服配电网网络过于复杂的问题，极大提高了行波测距精度，满足中压配电网复杂网络中的故障定位和测距，从而可以在配电线路故障后迅速、准确地判断出故障位置，不仅可以减轻巡线负担，及时修复线路，保证可靠供电。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：图1为本专利技术的故障行波采集系统的系统框图；图2为本专利技术的故障行波采集装置的电路原理框图；图3为本专利技术中高速行波信号采集电路其中一路通道的电路原理框图；图4为本专利技术中GPS同步时钟的信号处理流程框图；图5为本专利技术中低速相电压采集电路的电路原理框图；图6为本专利技术的故障行波采集装置的电源原理框图。具体实施方式如图2所示，本专利技术的中压配电网的故障行波采集装置，设置在中压配电网的行波信号采集点，其包括低速相电压采集电路、触发电路、FPGA控制器、高速行波信号采集电路、高速缓存存储器、主控制器和数据存储器。低速相电压采集电路以2kHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的相电压；触发电路预设有门限电压，其将该门限电压与低速相电压采集电路采集到相电压实时进行对比，在相电压低于门限电压时判定中压配电网产生故障并产生故障使能信号；FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时，输出高速采样触发脉冲控制高速行波信号采集电路以1MHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的电流电压信号，并将高速行波信号采集电路采集到的电流电压信号存储到高速缓存存储器中；主控制器通过FPGA控制器读取存储在高速缓存存储器中的电流电压信号数据并保存到数据存储器中。本专利技术的故障行波采集装置还包括GPS同步时钟；FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时控制GPS同步时钟记录下该时刻的GPS时间，主控制器从该GPS同步时钟读取该GPS时间并与电流电压信号数据一起保存到数据存储器中。本专利技术的主控制器通过千兆级以太网或者DTU设备连接主站，主控制器在接收到主站的相应指令后将保存在数据存储器中的电流电压信号数据发送给主站，或者，强制触发电路产生故障使能信号，或者，修改触发电路预设的门限电压。另外，本专利技术的故障行波采集装置通过增设一个高速行波信号采集电路，可以实现两个采集点的电流电压信号采集。其中，上述的高速行波信号采集电路具有分别用于采集中压配电网A、B、C三相和零线的电流电压信号的4路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中压配电网的故障行波采集装置，其特征在于：所述的故障行波采集装置设置在中压配电网的行波信号采集点，其包括低速相电压采集电路、触发电路、FPGA控制器、高速行波信号采集电路、高速缓存存储器、主控制器和数据存储器；所述低速相电压采集电路以2kHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的相电压；所述触发电路预设有门限电压，其将该门限电压与低速相电压采集电路采集到相电压实时进行对比，在所述相电压低于门限电压时判定中压配电网产生故障并产生故障使能信号；所述FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时，输出高速采样触发脉冲控制所述高速行波信号采集电路以1MHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的电流电压信号，并将高速行波信号采集电路采集到的电流电压信号存储到高速缓存存储器中；所述主控制器通过FPGA控制器读取存储在高速缓存存储器中的电流电压信号数据并保存到数据存储器中。

【技术特征摘要】
1.一种中压配电网的故障行波采集装置，其特征在于：所述的故障行波采集装置设置在中压配电网的行波信号采集点，其包括低速相电压采集电路、触发电路、FPGA控制器、高速行波信号采集电路、高速缓存存储器、主控制器和数据存储器；所述低速相电压采集电路以2kHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的相电压；所述触发电路预设有门限电压，其将该门限电压与低速相电压采集电路采集到的相电压实时进行对比，在所述相电压低于门限电压时判定中压配电网产生故障并产生故障使能信号；所述FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时，输出高速采样触发脉冲控制所述高速行波信号采集电路以1MHz的采样速率采集中压配电网行波信号采集点所在位置的电流电压信号，并将高速行波信号采集电路采集到的电流电压信号存储到高速缓存存储器中；所述主控制器通过FPGA控制器读取存储在高速缓存存储器中的电流电压信号数据并保存到数据存储器中。2.根据权利要求1所述的故障行波采集装置，其特征在于：所述的故障行波采集装置还包括GPS同步时钟；所述FPGA控制器在接收到触发电路产生的故障使能信号时控制GPS同步时钟记录下该时刻的GPS时间，所述主控制器从该GPS同步时钟读取该GPS时间并与所述电流电压信号数据一起保存到数据存储器中。3.根据权利要求2所述的故障行波采集装置，其特征在于：所述的主控制器通过千兆级以太网或者DTU设备连接主站...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传健，陈炯聪，郑文杰，朱金超，蒙红发，黄嘉健，曾瑞江，周克林，陈辉，张晓平，宋旭东，陈小军，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44