专利名称：基于Labview的移频输电线故障检测定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输电线路故障检测与定位，尤其是适用于长距离输电线路离线故障检测与定位，属于输电设备技术领域。
背景技术：
传统的输电线路故障定位功能一般是集成在二次系统继电保护设备模块中，应用暂态行波测距等方法对带电线路进行的故障识别和定位，为继电保护设备动作提供判据，而对于新建输电线路或改造工程中的输电线路，无法满足线路带电运行采集数据的条件，且存在接地短路或者开路的故障几率较大，致使整个输变电工程滞后投运，给电网公司带来重大的经济损失。为了在上述情况下能够快速、精确的查找到线路的故障点，提高施工人员的工作效率，需要输电线路离线故障检测装置。 目前大多数离线检测装置的原理都是基于行波法或者阻抗法。行波法是根据波的传输理论，波在输电线上传播，遇到开路或短路点时，会发生反射，在线路上产生驻波，通过获取相应的时间进行故障定位，这种方法定位的可靠性和精度在理论上不受线路类型、故障电阻及工频干扰的影响，但在实际中仍受许多其它工程因素的制约，而且对硬件要求较高，需要高速采样，并对大量数据的提取和分析提出了较高的要求，并且存在较大的故障测距死区。阻抗法是利用测得的电压和电流信号及输电线路本身的参数推算出故障点位置，这种方法实现简单，造价低，在检测线路故障的同时可以得到输电线的参数，但阻抗法的定位精度易受周围工频感应干扰信号的影响；传统的抗干扰方法是增大工频电源信号的幅值，减小感应电压信号在测量信号中的比重，从而提高定位精度，但这种改进方法对测试电源要求较高。再者目前的大多数检测装置都是建立在单片机的基础上实现的，通过液晶屏实现人机对话和故障显示，为实现实时数据输出与记录，配有串行接口与计算机进行通讯。由于单片机的资源有限，难以完成一系列复杂的运算，人机界面和功能扩展受到限制。
发明内容本实用新型目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于虚拟仪器、采用移频测试方法的输电线路离线故障检测与定位装置。该装置设备简单、使用方便、具有良好的人机界面；定位精度高、能够有效避免工频感应电压的干扰，在故障检测的同时能够得到输电线的实际电气参数；通过图形化编程，降低了开发的难度，同时具有很强的功能扩展性。本实用新型提供的基于Labview移频测试输电线故障检测定位装置，包括移频电源、采样电路、数据采集卡、接口电路和工控机；移频电源输出与输电线相连,米样电路中的电压输入和电流输入分别与输电线相连，采样电路中的电压输出和电流输出同时连接数据采集卡，数据采集卡通过USB接口连接工控机；[0009]所述的采样电路包括两路，一路是电压采样电路，一路是电流采样电路，电压采样电路和电流采样电路分别依次连接信号调理电路和限幅保护电路，限幅保护电路的输出连接数据采集卡。工控机在Labview平台中编写DAQmx数据采集驱动程序，信号处理模块通过傅里叶分解或其它信号处理程序去除工频及其它噪声干扰信号，经处理后的有效信号通过故障诊断及参数计算模块实现故障定位功能。本实用新型的优点和积极效果本实用新型利用Labview软件强大的图形化编程能力以及灵活多样的数据处理功能，结合傅里叶分解等信号处理技术，通过编写信号处理程序、故障诊断及电气参数计算程序和显示界面，能够有效避免工频感应电压的干扰，在故障检测的同时能够得到输电线的电气参数，如果程序发生问题或需要功能扩展，在Labview软件环境中可以方便实现改 进。硬件电路简单、使用方便、定位精度高，具有良好的人机界面和功能扩展性。

图I是本实用新型的硬件结构框图。图2是本实用新型的软件结构框图。图3是本实用新型移频电源与三相输电线的故障检测接线方式I。图4是本实用新型移频电源与三相输电线的故障检测接线方式2。图5是本实用新型故障诊断及参数计算模块程序流程图。
具体实施方式
实施例I :本实用新型所采用的技术方案包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括移频电源、采样电路、数据采集卡、接口电路和工控机。软件部分包括数据采集驱动模块、信号处理模块和故障诊断及参数计算模块。移频电源输出与输电线相连，采样电路中的电压输入和电流输入分别经传感器与输电线相连，采样电路中的电压输出和电流输出同时连接数据采集卡，数据采集卡通过USB接口连接工控机；所述的采样电路包括两路，一路是电压采样电路，一路是电流采样电路，电压采样电路和电流采样电路分别依次连接信号调理电路和限幅保护电路，限幅保护电路的输出连接数据采集卡。移频电源输出40Hz或60Hz交流信号与输电线相连，利用采样电路采集输电线上的电压和电流信号，通过信号调理电路和限幅保护电路将信号送入数据采集卡，数据采集卡通过USB接口将采集到的信号输入工控机中。工控机在Labview平台中编写DAQmx数据采集驱动程序，信号处理模块通过傅里叶分解或其它信号处理程序去除工频及其它噪声干扰信号，经处理后的有效信号通过故障诊断及参数计算模块实现故障定位功能。为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，结合附图给出一种具体的实施方式[0027]在图I所示的硬件结构框图中，700V/40Hz移频电源(I)与输电线⑵相连，电压采样电路⑶和电流采样电路⑷分别与输电线⑵相连进行采样，电压采样电路⑶或电流采样电路(4)的输出信号相继送入信号调理电路(5)和限幅保护电路￠)中，数据采集卡(7)与限幅保护电路(6)相连，将信号通过USB接口电路⑶送入工控机(9)中。本实施例给出的具体电路参数如下移频电源(I):本例选用三相电源幅值700V频率40Hz电压采样电路(3):本例选用线圈比为100 I的电压互感器电流采样电路(4):本例选用霍尔传感器LEM LTS 信号调理电路(5)和限幅保护电路(6):通过设计电路将电压控制在(7)的量程范围内且保证精度。本例中数据采集卡选用的是正负量程，故可省去(5)。对于(6)，本例用IOV稳压二极管来实现限幅保护。数据采集卡(7):选用NI公司的USB6008，量程+-10V，正负量程。图2所示的软件结构框图是以Labview作为平台，利用其自带的函数库和灵活多样的编程模式进行编程，实现相应的模块功能，具体实现如下数据采集驱动模块(10)用DAQmx中的函数编写完成，实现数据采集卡与工控机的通讯。信号处理模块(11)的功能包括去噪、有效信号的提取，克服工频感应电压信号的干扰，是提高定位精度的核心程序。去噪利用自带的滤波器模块，有效信号的提取可自编程序利用快速傅里叶分解实现。故障诊断及参数计算模块(12)是本装置功能的关键。该模块利用信号处理模块
(11)输出的有效数据，根据长输电线分布参数模型和相应接线方式(参见图3或图4)，结合已知的输电线长度L和输电线的参考电气参数，判断输电线是否发生故障，发生何种故障，若输电线无故障，计算实际输电线的电气参数。故障诊断及参数计算模块(12)的程序流程图见图5，具体过程如下I)分别按照图3，图4接线方式接线，设模块(11)处理后得到的有效数据为ua，ub，U。，la，lb，I。 2)判断末端短路和开路两种情况下采集到的ia，ib，i。有效值是否均有变化，若同时变化，则说明线路无故障，根据长输电线分布参数模型计算电气参数并输出；若末端短路和开路情况下电流有效值变化不一致，则根据输电线标准参数由分布参数模型判断故障类型并计算出故障距离。显示模块(13)由软件自带的函数实现，通过软件界面能够清晰明了的显示输电线的各项正序电抗值、正序电容值以及线路故障信息。
权利要求1.一种基于Labview的移频输电线故障检测定位装置，其特征在于该装置包括移频电源、采样电路、数据采集卡、接口电路和工控机； 移频电源输出与输电线相连，米样电路中的电压输入和电流输入分别与输电线相连，采样电路中的电压输出和电流输出同时连接数据采集卡，数据采集卡通过USB接口连接工控机； 所述的采样电路包括两路，一路是电压采样电路，一路是电流采样电路，电压采样电路和电流采样电路分别依次连接信号调理电路和限幅保护电路，限幅保护电路的输出连接数据采集卡。
专利摘要一种基于Labview的移频输电线故障检测定位装置。包括移频电源、采样电路、数据采集卡、接口电路和工控机；移频电源输出与输电线相连，采样电路中的电压输入和电流输入分别与输电线相连，采样电路中的电压输出和电流输出同时连接数据采集卡，数据采集卡通过USB接口连接工控机。该装置设备简单、使用方便、具有良好的人机界面；定位精度高、能够有效避免工频感应电压的干扰，在故障检测的同时能够得到输电线的实际电气参数；通过图形化编程，降低了开发的难度，同时具有很强的功能扩展性。
文档编号G01R31/08GK202502190SQ20122008803
公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者万健如, 宫成, 拜润卿, 智勇, 杨勇, 郑伟 申请人:天津大学, 甘肃电力科学研究院