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申请/专利权人：珠海妙微科技有限公司

摘要：本发明公开了一种输电线路故障定位系统，包括：数据采集装置，所述数据采集装置设置在输电线路上，用于采集所述输电线路的行波信息；数据处理装置，所述数据处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息；核心控制装置，所述核心控制装置与所述数据处理装置相连，用于接收所述波形信息，并根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置。本发明能够快速准确地定位输电线路的故障位置，对恢复供电、确保电力系统安全经济运行有着十分重要的作用。

主权项：1.一种输电线路故障定位系统，其特征在于，包括：数据采集装置，所述数据采集装置设置在输电线路上，用于采集所述输电线路的行波信息；所述数据采集装置，包括：采集线圈，所述采集线圈套设在所述输电线路上，用于采集所述输电线路的电流；预处理单元，所述预处理单元与所述采集线圈相连，用于接收所述电流，并对所述电流进行积分处理、放大处理和滤波处理，获得所述输电线路的行波信息；所述对所述电流进行积分处理、放大处理和滤波处理的过程，包括：所述采集线圈采集的输电线路的电流it：it＝Cdudt，其中，C为分布式电容，t为时间；对电流it进行积分处理，获得电压ut：ut＝1C∫itdt；对电压ut进行放大处理，获得放大倍数|A|：|A|＝|ZcRx|，其中，Zc为电路中的阻抗，Rx为输入电阻；根据所述输电线路的电阻和电容特性确定滤波阻容值，对放大|A|倍的电压ut进行滤波处理；数据处理装置，所述数据处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息；核心控制装置，所述核心控制装置与所述数据处理装置相连，用于接收所述波形信息，并根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置；所述核心控制装置，包括：存储单元，所述存储单元内预存有故障波形特征；比对单元，所述比对单元与所述存储单元和数据处理装置连接，用于接收所述数据处理装置发送的波形信息，并根据所述故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间；计算单元，所述计算单元与所述比对单元相连，用于接收所述比对单元输出的故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生位置；所述根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生位置的过程，包括：获取所述故障波形第二次经过所述数据采集装置的时间t2和所述故障波形第三次经过所述数据采集装置的时间t3；根据所述故障波形第二次经过所述数据采集装置的时间t2、第三次经过所述数据采集装置的时间t3和行波在空气中的传播速度V计算获得故障产生位置与数据采集装置间的距离L：L＝[t3-t22]*V；所述核心控制装置，还包括：故障原因输出单元，所述故障原因输出单元分别与所述存储单元和比对单元相连，用于提取与所述波形信息相对应的故障波形特征，并根据所述故障波形特征获得所述故障波形的产生原因。

全文数据：一种输电线路故障定位系统技术领域本发明涉及电力故障检测技术领域，尤其涉及到一种输电线路故障定位系统。背景技术高压输电线路是电力系统的大动脉，是关系国计民生的“生命线”，是电力系统的重要组成部分。由于距离长、跨越区域地形复杂，高压输电线路是电力系统故障发生最多的地方。输电线路故障原因一般分为雷击和非雷击故障，其中雷击故障又分为反击和绕击，非雷击故障包括覆冰、山火、污秽、鸟害、外破、树障、风偏等。国内外运行数据表明，高压输电线路因雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的50％～60％。输电线路故障中，以闪络等瞬时性故障为主，占90％～95％，而这类故障造成的局部绝缘损伤一般没有明显的烧伤痕迹，这不仅给故障点的排查带来困难，而且将成为继发性故障的隐患。因此，快速准确定位高压输电线路故障位置对恢复供电、确保电力系统安全经济运行有着十分重要的意义。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种输电线路故障定位系统，以解决上述问题。本发明是通过以下技术方案实现的：一种输电线路故障定位系统，包括：数据采集装置，所述数据采集装置设置在输电线路上，用于采集所述输电线路的行波信息；数据处理装置，所述数据处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息；核心控制装置，所述核心控制装置与所述数据处理装置相连，用于接收所述波形信息，并根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置。本发明公开的输电线路故障定位系统通过设置在输电线路上的数据采集装置采集行波信息，再由数据处理装置对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息，最后通过核心控制装置根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，在所述波形信息属于故障波形时，记录下故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置。可见，本发明公开的输电线路故障定位系统能够快速准确地定位输电线路的故障位置，对恢复供电、确保电力系统安全经济运行有着十分重要的作用。附图说明图1为本发明实施例公开的一种输电线路故障定位系统结构示意图；图2为本发明实施例公开的反击典型波波形图；图3为本发明实施例公开的绕击典型波波形图；图4为本发明实施例公开的树障波形特征图；图5为本发明实施例公开的山火波形特征图；图6为本发明实施例公开的风偏波形特征图；图7为本发明实施例公开的另一种输电线路故障定位系统结构示意图；图8为本发明实施例公开的一种输电线路故障定位系统网络通信装置结构示意图。具体实施方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本发明实施例公开了一种输电线路故障定位系统，如图1所示，包括：数据采集装置，所述数据采集装置设置在输电线路上，用于采集所述输电线路的行波信息；数据处理装置，所述数据处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息；核心控制装置，所述核心控制装置与所述数据处理装置相连，用于接收所述波形信息，并根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置。其中，所述数据采集装置，包括：采集线圈，所述采集线圈套设在所述输电线路上，用于采集所述输电线路的电流；预处理单元，所述预处理单元与所述采集线圈相连，用于接收所述电流，并对所述电流进行积分处理、放大处理和滤波处理，获得所述输电线路的行波信息。本实施例中，所选用的采集线圈具有响应频带宽、测量范围大、与被测回路无直接电气连接、抗干扰能力强等优点。在具体工作时，所述采集线圈实时采集输电线路上的电流变化，采集后的电流数据信息会传送到预处理单元，由于采集线圈的微分特性，在进入预处理单元时会将输电线路上的电流进行微分处理。为了还原及显示输电线路状态，预处理单元会对采集的电流数据进行积分操作，积分后获得的电压信号值比较小，为了便于后续装置的处理，需要将积分后的电压信号进行一定比例的放大。放大的比例倍数，根据运算放大器的参数以及后续装置的设备参数共同来决定。放大后的电压信号中，杂波也被相应的放大并形成干扰。所以还需要将其中干扰的数据滤除后，才能将数据传送到下一级处理单元装置中。其中，所述对所述电流进行积分处理、放大处理和滤波处理的过程，包括：所述采集线圈采集的输电线路的电流it：it＝Cdudt对电流it进行积分处理，获得电压ut：ut＝1C∫itdt；对电压ut进行放大处理，获得|A|：|A|＝|ZcRx|，其中，Zc为电路中的阻抗，Rx为输入电阻；根据所述输电线路的电阻和电容特性确定滤波阻容值，对放大|A|倍的电压ut进行滤波处理。由于输电线路上的电流值是某一特定频率值，雷击电流也是某一特定频率值，因此可以根据所述输电线路的电阻和电容特性确定滤波阻容值，对放大|A|倍的ut进行滤波处理，将不需要的杂波滤除。通过上述积分、放大和滤波的系列操作，可以准确的还原现场的状态信息。所述数据处理装置，包括：AD转换单元，所述AD转换单元与所述数据采集装置连接，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行模数转换；采样单元，所述采样单元与所述AD转换单元相连，用于接收模数转换的行波信息，并进行采样处理，获得波形信息。本实施例中，所述采样单元选用1颗赛灵思公司的FPGA芯片，用于对采集的数据进行相关的处理。此外，所述采样单元还包括1颗Flash存储器，用于对处理的数据进行存储。所述核心控制装置，包括：存储单元，所述存储单元内预存有故障波形特征；比对单元，所述比对单元与所述存储单元和数据处理装置连接，用于接收所述数据处理装置发送的波形信息，并根据所述故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间；计算单元，所述计算单元与所述比对单元相连，用于接收所述比对单元输出的故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生位置。所述根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生位置的过程，包括：获取所述故障波形第二次经过所述数据采集装置的时间t2和所述故障波形第三次经过所述数据采集装置的时间t3；根据所述故障波形第二次经过所述数据采集装置的时间t2、第三次经过所述数据采集装置的时间t3和行波在空气中的传播速度V计算获得故障产生位置与数据采集装置间的距离L：L＝[t3-t22]*V。所述核心控制装置，还包括：故障原因输出单元，所述故障原因输出单元分别与所述存储单元和比对单元相连，用于提取与所述波形信息相对应的故障波形特征，并根据所述故障波形特征获得所述故障波形的产生原因。本实施例中，所述故障波形特征以雷击故障为例。雷击故障分为绕击与反击两种。反击故障时，如图2所示，雷击塔顶致绝缘子串闪络前，雷电流先流过避雷线，会在输电线路各相上感应出一个与雷电流极性相反的脉冲。绕击故障时，如图3所示，故障相行波电流为闪络前流过故障相的雷电流，闪络后流过经故障点杆塔入地的那部分雷电流的反射波，二者极性相同，叠加后不会出现反极性脉冲。典型故障经验图谱：1.树障波形特征如图4所示：波头下降沿很缓，波头上升沿较其它高阻接地故障陡；放电主峰前有间歇性闪络；行波幅值较小小于100A，可低至安培级；2.山火波形特征如图5所示：主波上升沿及下降沿均较平缓，波头半峰值时间长；行波幅值较小小于300A；波形较平滑，主波上升沿无明显预放电特征，但主放电前一般存在微弱预放电；3.风偏波形特征如图6所示：主波上升沿较陡，波头时间小，半峰值时间长；常短时间内发生多次故障，由于放电通道相同，主波相似度高。在本实施例中，所述存储单元选用1颗Flash存储器，用来存储相关数据。所述比对单元和计算单元集成在一个单元芯片上，在本实施例中，所述比对单元和计算单元集成在1颗ST的STM32XXX系列的CORTEX处理器上。本实施例选用的所选用的CORTEX处理器具有更低的功耗，可以在输电线路出现故障后，保证行波故障定位装置的长期运行。此外，所述核心控制装置作为所述输电线路故障定位系统的核心，将其它的装置连接起来，还包括1颗电源管理芯片，用来对整个系统进行供电。本发明实施例公开了另一种输电线路故障定位系统，如图7所示，所述输电线路故障定位系统，还包括：网络通信装置，所述网络通信装置与所述核心控制装置相连，用于在所述核心控制装置输出故障产生位置或故障产生原因时，将所述故障产生位置或故障产生原因发送给后台接收装置，或，产生报警信息，并将所述报警信息和故障产生位置或故障产生原因发送给后台接收装置。如图8所示，所示网络通信装置，包括：SIM卡、1路2G3G4G无线通讯模块和天线，其中，2G3G4G无线通讯模块分别与所述SIM卡、天线和核心控制装置的连接器连接。2G3G4G无线通讯模块可根据现场的使用条件及需求进行自由的切换，以实现更好的数据传输。本发明各实施例中，各单元装置间均可选用UART连接，更好的实现系统的模块化组装。由于本发明实施例公开的输电线路故障定位系统通过设置在输电线路上的数据采集装置采集行波信息，再由数据处理装置对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息，最后通过核心控制装置根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，在所述波形信息属于故障波形时，记录下故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置。则本发明公开的输电线路故障定位系统能够快速准确地定位输电线路的故障位置，对恢复供电、确保电力系统安全经济运行有着十分重要的作用。以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种输电线路故障定位系统，其特征在于，包括：数据采集装置，所述数据采集装置设置在输电线路上，用于采集所述输电线路的行波信息；数据处理装置，所述数据处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行采样处理，获得波形信息；核心控制装置，所述核心控制装置与所述数据处理装置相连，用于接收所述波形信息，并根据预设的故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生的位置。2.根据权利要求1所述输电线路故障定位装置，其特征在于，所述数据采集装置，包括：采集线圈，所述采集线圈套设在所述输电线路上，用于采集所述输电线路的电流；预处理单元，所述预处理单元与所述采集线圈相连，用于接收所述电流，并对所述电流进行积分处理、放大处理和滤波处理，获得所述输电线路的行波信息。3.根据权利要求1所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所述对所述电流进行积分处理、放大处理和滤波处理的过程，包括：所述采集线圈采集的输电线路的电流it：it＝Cdudt，其中，C为分布式电容，t为时间；对电流it进行积分处理，获得电压ut：ut＝1C∫itdt；对电压ut进行放大处理，获得放大倍数|A|：|A|＝|ZcRx|，其中，Zc为电路中的阻抗，Rx为输入电阻；根据所述输电线路的电阻和电容特性确定滤波阻容值，对放大|A|倍的电压ut进行滤波处理。4.根据权利要求1所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所述数据处理装置，包括：AD转换单元，所述AD转换单元与所述数据采集装置连接，用于接收所述行波信息，并对所述行波信息进行模数转换；采样单元，所述采样单元与所述AD转换单元相连，用于接收模数转换的行波信息，并进行采样处理，获得波形信息。5.根据权利要求1所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所述核心控制装置，包括：存储单元，所述存储单元内预存有故障波形特征；比对单元，所述比对单元与所述存储单元和数据处理装置连接，用于接收所述数据处理装置发送的波形信息，并根据所述故障波形特征判断所述波形信息是否属于故障波形，如果是，则记录故障波形经过所述数据采集装置的时间；计算单元，所述计算单元与所述比对单元相连，用于接收所述比对单元输出的故障波形经过所述数据采集装置的时间，并根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生位置。6.根据权利要求5所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所述比对单元和计算单元集成在1颗STM32XXX系列的CORTEX处理器上。7.根据权利要求5所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所述根据所述故障波形经过所述数据采集装置的时间计算获得故障产生位置的过程，包括：获取所述故障波形第二次经过所述数据采集装置的时间t2和所述故障波形第三次经过所述数据采集装置的时间t3；根据所述故障波形第二次经过所述数据采集装置的时间t2、第三次经过所述数据采集装置的时间t3和行波在空气中的传播速度V计算获得故障产生位置与数据采集装置间的距离L：L＝[t3-t22]*V。8.根据权利要求5所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所述核心控制装置，还包括：故障原因输出单元，所述故障原因输出单元分别与所述存储单元和比对单元相连，用于提取与所述波形信息相对应的故障波形特征，并根据所述故障波形特征获得所述故障波形的产生原因。9.根据权利要求1或5所述输电线路故障定位系统，其特征在于，还包括：网络通信装置，所述网络通信装置与所述核心控制装置相连，用于在所述核心控制装置输出故障产生位置或故障产生原因时，将所述故障产生位置或故障产生原因发送给后台接收装置，或产生报警信息，并将所述报警信息和故障产生位置或故障产生原因发送给后台接收装置。10.根据权利要求9所述输电线路故障定位系统，其特征在于，所示网络通信装置，包括：SIM卡、1路2G3G4G无线通讯模块和天线，其中，2G3G4G无线通讯模块分别与所述SIM卡、天线和核心控制装置的连接器连接。

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