一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，包括：安装于低压台区的最高层级处的CCO中央协调单元，安装于低压台区的各层级支路处的STA终端单元；CCO中央协调单元包括第一控制模块以及与第一控制模块电连接的操作模块、第一HPLC通信模块以及第一电源模块；第一HPLC通信模块还与低压电力线路电连接；STA终端单元包括第二控制模块以及与所述第二控制模块电连接的短路故障检测模块、第二HPLC通信模块以及第二电源模块；短路故障检测模块用于检测所在支路的电流，并将电流转换为电压信号传输至第二控制模块，第二控制模块根据采集的电流特征判断所在支路是否发生短路故障；CCO中央协调单元与各STA终端单元通过HPLC通信模块进行数据交互。HPLC通信模块进行数据交互。HPLC通信模块进行数据交互。

【技术实现步骤摘要】
一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统及方法，属于电力系统短路故障定位


技术介绍

[0002]随着社会对电力的需求不断增加，电网规模不断扩大，低压台区中的短路故障问题，不仅直接影响到了电力用户的电能质量，而且严重影响了配电网络的安全稳定运行。为此，近年来，我国投入巨资对低压配电网进行了大规模改造。通过低压配电网的升级改造，不仅改变了我国城乡电网的结构，也大幅提升了低压配电网的设备性能。配电网硬件设备的提升为保障整个城乡供电提供了物质保障,但是要保障配电网正常、稳定运行，仅仅升级硬件设备是不够的，还需要同步提高配电网的设备管理水平，尤其要提高对低压配电网中短路故障的实际管理水平。
[0003]为了满足电力系统的安全性和稳定性要求，保证低压配电网络中的运行状况以及及时排除线路中的短路故障隐患，电力部门每年都要花费巨大的人力和物力资源进行运检维护工作。由于国内大部分地区低压台区拓扑结构错综复杂，当短路故障发生后，传统方式为：由电力用户上报电路故障发生，然后运检维护人员现场排查故障点，这种方式不仅工作强度大、工作效率低下，同时当大范围、多短路故障发生时，则会使运检维护人员的工作量变得十分巨大。随着新型电力系统建设，CAN总线、GPRS以及Zigbee等技术逐渐运用于低压短路故障定位，为短路故障定位提供了新的解决方案，但由于其具有需要外接线路、高额的流量费用以及传输通讯低速短距离等弊端使得这些新技术依旧无法普及于国内大部分低压台区内。HPLC通讯技术是指载波信号频率大于1MHZ的电力线载波通讯，信道所占用频道宽，具有数据传输的速率高，单次传输数据量大，可实现双向通讯，无需额外附加通讯线路，安装方便等特点，故可以满足低压台区短路故障定位的需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，节省短路故障位置排查所需的人力和时间成本，同时提升了低压台区的智能化水平以及现代化管理水平。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，包括：安装于低压台区的最高层级处的CCO中央协调单元，安装于低压台区的各层级支路处的STA终端单元；
[0007]所述CCO中央协调单元包括第一控制模块以及与所述第一控制模块电连接的操作模块、第一HPLC通信模块以及第一电源模块；所述操作模块用于输入操作指令至第一控制模块；所述第一HPLC通信模块还与低压电力线路电连接，通过电力线路输出和接收高频载波数据；所述第一电源模块为CCO中央协调单元内的用电模块提供电能；
[0008]所述STA终端单元包括第二控制模块以及与所述第二控制模块电连接的短路故障检测模块、第二HPLC通信模块以及第二电源模块；所述短路故障检测模块用于检测所在支路的电流，并将电流转换为电压信号传输至所述第二控制模块，所述第二控制模块根据采集的电流特征判断所在支路是否发生短路故障；所述第二HPLC通信模块还与电力线路电连接，通过电力线路输出和接收高频载波数据；所述第二电源模块为STA终端单元内的用电模块提供电能；
[0009]所述CCO中央协调单元与各STA终端单元通过第一HPLC通信模块、第二HPLC通信模块以及电力线路进行通信交互。
[0010]作为优选实施方式，所述第一控制模块和第二控制模块均包括MCU控制芯片和外围电路。
[0011]作为优选实施方式，所述操作模块为一操作面板，包括LCD显示屏以及按键。
[0012]作为优选实施方式，所述第一HPLC通信模块和第二HPLC通信模块均包括强电单元和弱电单元，所述强电单元通过L、N二端口分别与低压电力线路的零线和火线电连接，所述第一HPLC通信模块的弱电单元通过UART串口与第一控制模块通信连接，所述第二HPLC通信模块的弱电单元通过UART串口与第二控制模块通信连接。
[0013]作为优选实施方式，所述第一电源模块和第二电源模块均包括整流电路和斩波电路；所述整流电路的输入端与低压电力线路连接，输出端与斩波电路连接，整流电路用于将电力线路输出的交流电整流为直流电，所述斩波电路用于将输入的直流电调理为不同规格的基准电压，分别为各用电模块供电。
[0014]作为优选实施方式，所述短路故障检测模块包括柔性罗氏线圈和电流调理电路；所述柔性罗氏线圈套设在所在支路的电力线上，并将其输出端与电流调理电路电连接，所述柔性罗氏线圈用于感应耦合所在支路的电力线的电流，并将该电流信息转换后传输至电流调理电路；所述电流调理电路与第二控制模块电连接，用于对电流信号进行积分放大后输出至第二控制模块。
[0015]作为优选实施方式，所述第二控制单元内设置有电流真有效值检测单元，所述电流真有效值检测单元从接收到的信号中提取电力线路的电流突变量信息，通过比较提取的电流突变量信息以及预设的阈值确定STA终端单元所在支路是否发生短路故障。
[0016]作为优选实施方式，所述电流真有效值检测单元的工作过程具体为：设置一采样频率，根据采样频率进行采样，对连续的N个采样点的电流信号取平均处理，当得到的均值大于预设的阈值，则判定为该支路发生短路故障。
[0017]另一方面，本专利技术提供一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位方法，基于本专利技术任一实施例所述的基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统实现，包括以下步骤：
[0018]在低压台区各层级支路处安装STA终端单元，并为每一STA终端单元设置唯一的地址，在低压台区最高层级处安装CCO中央协调单元，并在CCO中央协调单元中写入对应各层级支路的STA终端单元对应的拓扑结构信息；
[0019]各STA终端单元中的短路故障检测模块实时检测所在支路的电流并传输给第二控制单元，第二控制单元根据电流信息判断是否发生短路故障；
[0020]若判断发生短路故障则将记录当前的故障信息并封装为标准报文形式，等待故障上报指令；
[0021]运维检修人员通过CCO中央协调单元的操作模块输入故障查询指令至第一控制模块，所述第一控制模块根据各STA终端单元的地址，通过第一HPLC通信模块向各STA终端单元发出故障上报指令；
[0022]各所述STA终端单元收到故障上报指令后，查询是否有短路故障信息，若有则将标准报文形式的故障信息通过第二HPLC通信模块上传至低压电力线路中；所述CCO中央协调单元通过第一HPLC通信模块接收电力线路中的故障信息，并解析报文，并利用拓扑结构信息解析出短路故障位置；
[0023]CCO中央协调单元将解析出的短路故障位置传输至LCD显示屏中进行显示。
[0024]作为优选实施方式，包括故障信息清理步骤，具体为：
[0025]待运维检修人员根据解析出的短路故障位置到对应支路排除短路故障问题后，通过CCO中央协调单元的操作模块输入检修完毕指令；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，其特征在于，包括：安装于低压台区的最高层级处的CCO中央协调单元，安装于低压台区的各层级支路处的STA终端单元；所述CCO中央协调单元包括第一控制模块以及与所述第一控制模块电连接的操作模块、第一HPLC通信模块以及第一电源模块；所述操作模块用于输入操作指令至第一控制模块；所述第一HPLC通信模块还与低压电力线路电连接，通过电力线路输出和接收高频载波数据；所述第一电源模块为CCO中央协调单元内的用电模块提供电能；所述STA终端单元包括第二控制模块以及与所述第二控制模块电连接的短路故障检测模块、第二HPLC通信模块以及第二电源模块；所述短路故障检测模块用于检测所在支路的电流，并将电流转换为电压信号传输至所述第二控制模块，所述第二控制模块根据采集的电流特征判断所在支路是否发生短路故障；所述第二HPLC通信模块还与电力线路电连接，通过电力线路输出和接收高频载波数据；所述第二电源模块为STA终端单元内的用电模块提供电能；所述CCO中央协调单元与各STA终端单元通过第一HPLC通信模块、第二HPLC通信模块以及电力线路进行通信交互。2.根据权利要求1所述的一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，其特征在于：所述第一控制模块和第二控制模块均包括MCU控制芯片和外围电路。3.根据权利要求1所述的一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，其特征在于：所述操作模块为一操作面板，包括LCD显示屏以及按键。4.根据权利要求1所述的一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，其特征在于：所述第一HPLC通信模块和第二HPLC通信模块均包括强电单元和弱电单元，所述强电单元通过L、N二端口分别与低压电力线路的零线和火线电连接，所述第一HPLC通信模块的弱电单元通过UART串口与第一控制模块通信连接，所述第二HPLC通信模块的弱电单元通过UART串口与第二控制模块通信连接。5.根据权利要求1所述的一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，其特征在于：所述第一电源模块和第二电源模块均包括整流电路和斩波电路；所述整流电路的输入端与低压电力线路连接，输出端与斩波电路连接，整流电路用于将电力线路输出的交流电整流为直流电，所述斩波电路用于将输入的直流电调理为不同规格的基准电压，分别为各用电模块供电。6.根据权利要求1所述的一种基于HPLC通信的低压台区短路故障定位系统，其特征在于：所述短路故障检测模块包括柔性罗氏线圈和电流调理电路；所述柔性罗氏线圈套设在所在支路的电力线上，并将其输出端与电流调理电路电连接，所述柔性罗氏线圈用于感应耦合所在支路的电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑勇，李戎，李敏昱，俞人楠，何书华，林鹏飞，吴毅平，朱龙洋，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司福州供电公司，
类型：发明
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