面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面向陆地风电场集电线路故障精准定位方法，该定位方法步骤包括：利用从机从集电线首端发送高压脉冲信号测量集电线路故障点处电缆长度；利用主

【技术实现步骤摘要】
面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置及定位方法


[0001]本专利技术涉及电缆故障检测领域，特别涉及一种面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置及定位方法
。

技术介绍

[0002]风电是中国发展最快
、
体量最大的绿色新能源，已成为我国新能源战略的聚焦对象
。
陆地风电场作为装机规模最大的群体，普遍建于高海拔
、
高风速的山脊或丘陵，气候条件和地理环境恶劣
。
集电线路作为保证风机高效稳定运行的关键，受陆地风电场的多分支布局和恶劣工况环境影响，其故障定位困难
、
检修成本大，还会导致风机趴窝
、
级联停机等问题，造成巨大经济损失，因此，高时效是陆地风电场集电线路故障维修的首要需求
。
然而，高低起伏
、
蜿蜒盘旋的环境导致集电线路敷设时出现盘线
、
弯曲
、
走向隐蔽等特点，进而导致故障电缆长度与其空间位置出现巨大偏差
。
现有装置只能测出电缆故障距离，未能对故障空间位置精准定位，更无法响应高时效的运维需求
。
[0003]目前，常用的电缆测距方法包含阻抗法和行波法
。
阻抗法有设备要求低
、
经济性好等优点，但通常受过渡电阻影响较大，测距效果不理想
。
虽然有研究人员将阻抗法改进并应用到了多分支的风电场或者配电网，但仅仅是对故障区段进行识别，未精确找到故障点
。
除此之外，对于分支众多的风电场集电线路，使用阻抗法进行故障测距会随着分支变多而产生越来越大的误差
。
行波法可以较好地解决过渡电阻对测距结果的影响，具有精度较高
、
操作简单的优点
。
但行波法遇到波头出现折
、
反射时，在辨识目标波头方面有一定难度，同时
GPS
同步时钟所带来的误差仍较大
。
[0004]综上所述，目前大部分装置对获得粗测距离能够取得较好的效果，但往往难以对故障准确定位；行波法测距仍是主流，但由于波头识别和时钟不同步所带来的误差问题，无法将其运用到风电场集电线
。
因此，现有的装置只能对风电集电线路故障点进行粗测，尚未出现一种能够进行快速精准定位的装置
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单
、
精度高的面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，并提供一种操作简单
、
定位精度高的面向陆地风电场集电线路故障精准定位方法
。
[0006]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，包括：
[0007]安装在集电线路电缆首端的从机，用于向集电线路注入高压脉冲信号
S3
，并记录高压脉冲信号
S3
输出的时刻以及高压脉冲信号
S3
遇故障点反射后到达从机的时刻，计算出时间差，再通过波速乘以时间差计算出测量故障点的电缆长度；同时也用于向集电线路注入高压脉冲信号
S1
以及接收主机注入的高压脉冲信号
S2
，并检测注入高压脉冲信号
S1
和接收高压脉冲信号
S2
的时刻；
[0008]安装在集电线路电缆故障点附近测量点的主机，用于接收从机注入的高压脉冲信号
S1
以及输出高压脉冲信号
S2
至从机，并检测接收高压脉冲信号
S1
和输出高压脉冲信号
S2
的时刻
。
[0009]上述面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，所述主机
、
从机均包括
MCU
模块
、
时间标定模块
、
信号检测模块
、
时序控制模块
、
信号运放滤波与陡化模块
、Lora
通讯模块
、
高频高压脉冲电源输出模块以及人机接口模块；所述
MCU
模块分别与时间标定模块
、
信号检测模块
、
时序控制模块
、
信号运放滤波与陡化模块
、Lora
通讯模块
、
轻量化高频高压脉冲电源输出模块
、
人机接口模块相连，高频高压脉冲电源输出模块与信号运放滤波与陡化模块相连；
[0010]MCU
模块通过高频高压脉冲电源输出高压脉冲信号，高压脉冲信号通过运放滤波与陡化模块进行信号加强并输出；时序控制模块记录信号输出的时刻，信号检测模块记录信号到达从机的时刻；通过
MCU
模块控制信号输出的时刻，并计算时间差，从而计算电缆的长度；主机和从机通过
Lora
通讯模块实现通讯；通过人机接口模块进行交互式操作
。
[0011]上述面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，所述
MCU
模块采用
LPC1778
芯片，时间标定模块采用
200MHz
晶体振荡器
。
[0012]一种面向陆地风电场集电线路故障精准定位方法，包括以下步骤：
[0013]1)
从机在电缆首端注入高压脉冲信号
S3
，高压脉冲信号
S3
遇故障点反射后回到从机，计算从机注入和接收脉冲信号
S3
的时间差，通过波速乘以时间差得到故障点处电缆长度
L1
；
[0014]2)
从机在电缆首端注入高压脉冲信号
S1
，记从机注入高压脉冲信号
S1
的时间为
T1
；
[0015]3)
位于测量点的主机接收到高压脉冲信号
S1
，记主机接收到高压脉冲信号
S1
的时间为
T1'
；
[0016]4)
主机接收到高压脉冲信号
S1
后，注入高压脉冲信号
S2
，记主机注入高压脉冲信号
S2
的时间为
T2'
；
[0017]5)
从机接收到高压脉冲信号
S2
，记从机接收到高压脉冲信号
S2
的时间为
T2
；
[0018]6)
计算从机注入高压脉冲信号
S1
和接收高压脉冲信号
S2
的时间差
Δ
t2；计算主机接收高压脉冲信号
S1
和注入高压脉冲信号
S2
的时间差
Δ
t1；计算出测量点处的电缆长度
L2
，并得到对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，其特征在于，包括：安装在集电线路电缆首端的从机，用于向集电线路注入高压脉冲信号
S3
，并记录高压脉冲信号
S3
输出的时刻以及高压脉冲信号
S3
遇故障点反射后到达从机的时刻，计算出时间差，再通过波速乘以时间差计算出测量故障点的电缆长度；同时也用于向集电线路注入高压脉冲信号
S1
以及接收主机注入的高压脉冲信号
S2
，并检测注入高压脉冲信号
S1
和接收高压脉冲信号
S2
的时刻；安装在集电线路电缆故障点附近测量点的主机，用于接收从机注入的高压脉冲信号
S1
以及输出高压脉冲信号
S2
至从机，并检测接收高压脉冲信号
S1
和输出高压脉冲信号
S2
的时刻
。2.
根据权利要求1所述的面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，其特征在于：所述主机
、
从机均包括
MCU
模块
、
时间标定模块
、
信号检测模块
、
时序控制模块
、
信号运放滤波与陡化模块
、Lora
通讯模块
、
高频高压脉冲电源输出模块以及人机接口模块；所述
MCU
模块分别与时间标定模块
、
信号检测模块
、
时序控制模块
、
信号运放滤波与陡化模块
、Lora
通讯模块
、
轻量化高频高压脉冲电源输出模块
、
人机接口模块相连，高频高压脉冲电源输出模块与信号运放滤波与陡化模块相连；
MCU
模块通过高频高压脉冲电源输出高压脉冲信号，高压脉冲信号通过运放滤波与陡化模块进行信号加强并输出；时序控制模块记录信号输出的时刻，信号检测模块记录信号到达从机的时刻；通过
MCU
模块控制信号输出的时刻，并计算时间差，从而计算电缆的长度；主机和从机通过
Lora
通讯模块实现通讯；通过人机接口模块进行交互式操作
。3.
根据权利要求2所述的面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置，其特征在于：所述
MCU
模块采用
LPC1778
芯片，时间标定模块采用
200MHz
晶体振荡器
。4.
一种基于权利要求1‑3中任一项所述的面向陆地风电场集电线路故障精准定位装置的面向陆地风电场集电线路故障精准定位方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝华，易志坚，龙俊杰，陈磊，吕明阳，李明，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：