架空输电线路故障定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种架空输电线路故障定位系统、电流相位检测装置。该系统包括基站和多个电流相位检测装置，所述每一电流相位检测装置设置于架空输电线路杆塔的每一相输电导线上；并且，所述基站和所述多个电流相位检测装置构成Ｚｉｇｂｅｅ网络，以依据８０２．１５．４标准，在所述Ｚｉｇｂｅｅ网络节点之间进行通信以实现故障点的定位。本发明专利技术利用架空输电线路区内故障时故障点两端的导线线电流相位发生变化来判定位故障位置，大大减小了故障定位的偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统领域，更具体地涉及一种架空输电线路故障定位系统。
技术介绍
随着电力系统的发展，电力系统架空输电线路电压等级和输送容量都在逐步提 高，架空输电线路的故障准确定位技术也越来越为人们所重视。故障准确定位能够帮助电 力系统工作人员准确、快速的找到故障位置，这对 于及时修复线路、恢复可靠供电，保证电 力系统的安全稳定和经济运行都有着十分重要的作用。如何快速、准确地实现架空输电线 路故障点的准确定位是电力系统的一个重要研究课题。目前电力系统架空输电线路故障定位有下述一些故障测距方法及装置。第一类 以测量线路阻抗为目标的检测方法。具体有故障录波法、脉冲反射法和电子电路构成的阻 抗法测距。第二类电抗法。它是一种利用故障电压和电流计算故障回路电抗值，从而标定 出故障距离的方法。第三类行波法。它是通过测量故障时的电压、电流行波在线路上的传 播时间，利用波头之间的时间差来计算故障距离。以上所有方法都存在一个问题那就是故 障定位偏差大。
技术实现思路
本专利技术提供一种架空输电线路故障定位系统。基于本专利技术能够克服现有技术中的 缺陷，减小故障定位的偏差。本专利技术公开了一种架空输电线路故障定位系统，包括基站和多个电流相位检测 装置，所述每一电流相位检测装置设置于架空输电线路杆塔的每一相输电导线上；并且， 所述基站和所述多个电流相位检测装置构成Zigbee网络，以依据802. 15. 4标准，在所述 Zigbee网络节点之间进行通信以实现故障点的定位。上述故障定位系统，优选所述电流相位检测装置包括信号及电源电路、控制器、 射频放大器和天线，所述控制器、所述射频放大器和所述天线依次顺序连接；所述信号及电 源电路包括信号部分和电源部分，所述信号部分与所述每一相输电导线相连接，用于检测 输电导线中电流的相位，所述电源部分分别与所述控制器、所述射频放大器相连接，用以给 所述控制器、所述射频放大器提供电源。上述故障定位系统，优选所述电源部分包括电流互感器TA、由整流二极管VI、V2、 V3及V4构成的全波整流电路、稳压管DW、隔离二极管D5和滤波电容C ；电流互感器TA — 次侧为架空输电线路的输电导线，该导线穿过电流互感器TA的闭合铁芯；电流互感器TA的 二次侧两端接在由整流二极管VI、V2、V3及V4构成的全波整流电路的交流输入端，全波整 流电路的直流输出端正极与稳压管DW的阳极及隔离二极管D5的阳极连接在一起，隔离二 极管D5的阴极接滤波电容C的阳极；全波整流电路的直流输出端负极与稳压管DW的阴极 及滤波电容C的阴极连接在一起。上述故障定位系统，优选所述信号部分包括所述电流互感器TA、限流电阻R1、光电耦合器GD和电阻R2，输电导线一次侧电流经所述电流互感器TA感应为二次侧电流，所述二次侧电流经所述限流电阻Rl与所述光电耦合器GD的发射端相连接；电源正端VCC经所 述电阻R2与所述光电耦合器GD的接受端连接；所述电阻R2与所述光电耦合器GD的接受 端连接点输出电流相位信号。上述故障定位系统，优选所述控制器为CC2530芯片。上述故障定位系统，优选所述射频放大器为MAX2247射频放大器。上述故障定位系统，优选所述基站包括PC机、控制器、射频放大器、天线和3. 3V 电源，所述PC机、控制器、射频放大器和天线依次顺序连接；所述控制器和射频放大器的电 源由3. 3V电源提供；所述控制器为CC2530芯片；所述射频放大器为MAX2247射频放大器。上述故障定位系统，优选所述的PC机与所述控制器通过USART0SPI串口通讯方式 连接，3. 3V电源直接通过市电降压整流稳压得到。本专利技术利用架空输电线路区内故障时故障点两端的导线线电流相位发生变化来 判定位故障位置，大大减小了故障定位的偏差。附图说明图1为本专利技术的工作原理图；图2为本专利技术采用的故障定位系统(a相)示意图；图3为本专利技术电流相位检测装置方框图；图4为本专利技术信号及电源部分的电路图；图5为电流_电压相位波形图；图6为本专利技术CC2530编程控制芯片的电路示意图；图7为本专利技术射频放大器的电路示意图；图8为本专利技术基站Mtl的结构框图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的工作原理介绍如下如图1所示，在A、B之间是架空输电线路L，为a、b、c三相输电线路。正常运行 时，整个输电线路每相导线中，线电流处处大小相等，相位相同(输电线路分布电容电流影 响不大，可以忽略不计)。当f点发生短路故障时(1)、如果A、B端都有等值电源存在，则 在故障点f两侧输电线路的电流相位不同；(2)如果A端有等值电源存在，B端没有等值电 源存在，则A侧有短路电流，B侧无短路电流；(3)如果B端有等值电源存在，A端没有等值 电源存在，则B侧有短路电流，A侧无短路电流。总而言之，当输电线路发生短路故障时，短 路点两侧电流相位一定不同。依靠输电线路中电流相位的变化，就可以准确的定位短路点。架空输电线路的输电导线是经绝缘子与杆塔固定连接的。一条架空输电线路是由 许多个杆塔支撑着输电导线构成的。一般架空输电线路的杆塔之间距离大约在100-500m 之间。只要能准确的定位短路故障发生在某2个杆塔之间，就可以快速的找到故障点。下面对本专利技术进行详细说明。如图2所示，整个架空输电线路有η个杆塔，杆塔的编号为1、2、3... i、i+1. . . η。 在每个杆塔的每一相输电导线上加装一个电流相位检测装置，一共加装3η个电流相位检 测装置。下面以a相为例来说明。对应着杆塔1、2、3. . . i、i+1. . . η的电流相位检测装置编号为礼、M2, M3. . . Mi, Mi+1. . .Mn。当a相发生短路故障时，比如在杆塔i与杆塔i+Ι之间发生短路故障，那么电流 相位检测装置Mi、M2、M3. . . Mi处检测到的输电线路电流相位是相同的，而Mi与Mi+1处检测到 的输电线路电流相位不同，相位发生了变化。利用电流相位的这种变化就可以确定短路发 生在杆塔i与杆塔i+Ι之间。使用电流相位检测装置礼^2^3. . .Mi、Mi+1. . .Mn，将每个电流 相位检测装置安装处的电流相位变化信息传递到置于输电线路L端的监测设备Mc^简称为 基站Mtl，一般在含有等值电源那端)上。在基站MO上就可以定位出短路故障发生的位置。 同样，b、c相的故障定位方法与a相类似。Zigbee是IEEE 802. 15. 4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距 离、低功耗、自组织及低成本的无线通信技术。比如使用芯片CC2530(每块芯片的价格大约 为2美元)来构成一个Zigbee网络节点，它依据802. 15. 4标准，在数千个Zigbee网络节点 之间相互协调实现通信。这些Zigbee网络节点只需要很少的能量，以接力的方式通过无线 电波将数据从一个Zigbee网络节点传到另一个Zigbee网络节点。每个Zigbee网络节点 不仅本身可以作为监控对象，例如用其所连接的电流互感器直接进行数据采集和监控，还 可以自动中转别的Zigbee网络节点传过来的数据资料。一个Zigbee网络节点传输范围一 般介于10 IOOm之间，在增加RF发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种架空输电线路故障定位系统，其特征在于，包括：基站和多个电流相位检测装置，所述每一电流相位检测装置设置于架空输电线路杆塔的每一相输电导线上；并且，所述基站和所述多个电流相位检测装置构成Ｚｉｇｂｅｅ网络，以依据８０２．１５．４标准，在所述Ｚｉｇｂｅｅ网络节点之间进行通信以实现故障点的定位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平竹，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]