专利名称：超高压线路故障检测定位方法及故障检测定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力监测领域，具体涉及一种超高压线路故障检测定位方法超高压线 路故障检测定位方法及故障检测定位装置。
背景技术：
随着电力系统的不断发展，超高压、长距离输电线路越来越多，线路故障点的准确 定位更彰显其重要性。为减少线路寻查的工作量，缩短故障修复时间，节约大量的人力、物 力，提高供电可靠性，减少停电损失，加强并提高系统运行管理水平，迫切需要在系统发生 故障时能准确查找故障点。高压输电线路故障的快速、精确定位，长期以来得不到较好的解决，这直接影响故 障线路的供电恢复时间，也给线路运行维护人员带来了沉重的负担。为了解决这一难题，国 内外对故障定位进行了广泛的深入研究。目前线路故障点定位查找办法一般有如下几种1.利用稳态量的常规定位基于故障稳态量的故障定位一直是国内外研究的热点，已形成单端、多端、阻抗、 解析等多种成熟的定位方法。在理论上，这些故障定位方法精度很高，EM TP仿真结果表明 定位误差都在线路全长的范围内。但在现场运行中或多或少存在下列问题①受电压、 电流互感器的传变特性的影响；②受线路参数及系统参数的影响；③故障暂态谐波影响测 量精度。因此常规故障定位装置在现场运行并不理想。另外，目前国内运行的故障录波器 上所带的故障定位软件，一般采用阻抗定位方法、基于集中参数模型，存在测距方程的数值 求解收敛性和伪根问题，对于高阻接地故障准确定位尤为困难。2.行波定位法人们很早就认识到检测电压、电流行波在母线与故障点之间的传播时间可以测量 故障距离。由于行波的传播速度接近光速，且不受故障点电阻、线路结构及互感器变换误 差等因素的影响，因此有较高的测量精度。行波装置采用基于单端电气量A型、利用双端电 气量的D型以及利用重合闸信号的E型测距方法。线路故障行波是一种具有突变性质的、 非平稳变化的高频暂态信号，其中包含着丰富的故障信息(如故障距离、故障相等)。小波 变换技术是近年来发展起来的一种分析暂态信号有力的数学工具，将它应用于故障行波信 号的分析，可以正确地提取和识别这些故障信息，解决单端故障行波波形的自动识别问题。行波定位的关键是时间的同步及行波波头的捕捉，目前主要存在以下问题: ①GPS时钟的稳定性及精度；②由电力系统的操作过电压、感应过电压及直流整流的硅阀 开关等产生的行波突变信号，可能使行波定位装置误动；③电压过零附近时刻故障，行波波 头平缓，精确捕捉行波到达时刻困难；④近区故障，受采样频率的限制，检测困难；⑤行波 传输色散特性，导致行波波头的衰减及畸变，行波波头变缓，影响行波定位精度。受以上因 素的制约，行约，行波定位在现场运行也受到一定的限制。

发明内容
本发明的目的在于提供一种超高压线路故障检测定位方法，以解决上述技术问题。本发明的目的还在于提供一种故障检测定位装置，以解决上述技术问题。超高压线路故障检测定位方法，其特征在于包括如下步骤(1)同时分别对处于通电状态下的待测高压线的两端电流相位信息进行采样，获 得电流相位信息分别为ΦΙ、Φ2 ；(2)对两个电流相位信息进行求差，获得差值Ψ，S卩Ψ = Φ1-Φ2 ；(3)设定一关于Ψ的警戒值，当Ψ高于警戒值时认为所述待测高压线故障；(4)在判断出所述待测高压线故障后，向外界发送故障信息。通过上述技术方案可以简单、精准、快速的判断出所述待测高压线是否故障。在整 条超高压线路中分别设置多段所述待测高压线，实行超高压线路故障检测定位方法时，可 以精确、快速的判断出是哪一段高压线出现故障。能够有效减少线路寻查的工作量，缩短故 障修复时间。有助于节约大量的人力、物力，提高供电可靠性，减少停电损失，加强并提高系 统运行管理水平。Ψ的警戒值优选设定为90度。在Ψ的警戒值设定为90度时具有较好的抗干扰 能力。在步骤中，向外界发送故障信息的方式为通过手机网络发送故障信息。故障检测定位装置包括一故障分析模块和一故障信号输出模块，其特征在于，所 述故障分析模块设有一故障检测模块，所述故障检测模块包括一用于设置在待测高压线一 端的本端测量器，所述本端测量器包括一本端电流相位采样模块，所述本端电流相位采样 模块接入所述待测高压线一端；所述故障检测模块还包括一用于设置在待测高压线另一端的对端测量器，所述对 端测量器包括一对端电流相位采样模块，所述对端电流相位采样模块接入所述待测高压线
另一端；所述本端测量器和对端测量器分别接入所述故障分析模块，所述故障分析模块根 据所述本端电流相位采样模块和所述对端电流相位采样模块，同一时间分别采集到的电流 相位信息的相位差值大小判断出所述待测高压线的故障情况；所述故障分析模块连接所述故障信号输出模块，向外界输出所述待测高压线的故 障情况。所述本端电流相位采样模块和对端电流相位采样模块，为对所述待测高压线电流 或电压相位进行采样的装置。可以采用电流互感器或者电压互感器接入所述待测高压线。 具体采样过程中可以通过测量电流互感器或者电压互感器感应产到的电压或电流值的变 化情况，得到电流或电压相位。所述故障分析模块设有一相位比较模块，所述本端电流相位采样模块和所述对端 电流相位采样模块分别接入所述相位比较模块，所述相位比较模块中设置有一警戒值，当 所述本端电流相位采样模块和所述对端电流相位采样模块之间的相位差大于所述警戒值 时，所述相位比较模块视为所述待测高压线的故障。所述故障信号输出模块包括一通信模块，所述通信模块的信号输入端连接所述故障分析模块，所述通信模块的信号输出端连接一无线信号发射天线。以便通过无线信号向 外界发送信息。因为在待测高压线故障时两端的电流相位信息会不再一致，因此通过所述故障分 析模块对两个电流相位信息进行比较可以得出待测高压线是否出现故障的结论。本发明是 利用检测实时电流的相位而进行判断的，可以克服各种故障时所产生的过度电阻以及频率 变化带来的影响。所述本端电流相位采样模块和对端电流相位采样模块，分别通过电流互感器接入 所述待测高压线。与待测高压线没有任何电气连接，可以更好的保证原有系统的正常运行， 进一步保证安全工作。故障信号输出模块采用一无线信号发送模块。所述故障分析模块通过所述无线信 号发送模块向外界发送包括故障信息在内的信息。所述无线信号发送模块向外界发送的信 息中还可以包括位置信息、故障类型等信息。所述无线信号发送模块可以采用一基于手机网路的无线通信模块。现场工作人员 只需通过短信接收的方式，即可准确快速的查找线路故障发生的位置，极大的减少了由于 巡线查找故障点的时间，缩短了停电时间。在所述故障分析模块检测到警戒值Ψ高于警戒值时，生成故障信息，并向所述无 线通信模块发送所述故障信息，所述无线通信模块向外界发送包括故障信息在内的信息。 平时没有故障时减少信息发送量，以节省资源。所述故障分析模块设有一自我检测模块，所述自我检测模块通过检测所述故障分 析模块工作状态生成自我状态信息，并定时通过所述无线通信模块向外界发送包括自我工 作状态在内的信息。以便外界设备获知各个所述故障分析模块的工作状态，以便在所述故 障分析模块出现故障时及时检修。所述自我状态信息发送中所发送的信息中含有各个所述故障分析模块设置的特 征码，以便于外界设备识别不同的所述故障分析模块，并且同时验证各个所述故障分析模 块发送信息的准确性。所述特征码设计可以参照已有通信协议中的校验码。有益效果由于采用上述技术方案，本发明对高压线路的故障检测简单、精准、快 速，且采用无线信号传输技术进行故障报警，极大的方便了故障检测工作，能够有效减少线 路寻查的工作量，缩短故障修复时间。


图1为本发明超高压线路故障检测定位方法的流程框图；图2为本发明故障检测定位装置的电路原理图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。参照图1、图2，超高压线路故障检测定位方法，包括如下步骤(1)同时分别对处 于通电状态下的待测高压线的两端电流相位信息进行采样，获得电流相位信息分别为Φ 1、 Φ2;(2)对两个电流相位信息进行求差，获得差值Ψ，即Ψ = Φ1-Φ2;(3)设定警戒值，当Ψ高于警戒值时认为待测高压线故障；(4)在判断出待测高压线故障后，向外界发送故 障信息。通过上述技术方案可以简单、精准、快速的判断出待测高压线是否故障。故障检测定位装置，包括故障分析模块2和故障信号输出模块3，故障分析模块2 包括故障检测模块，故障检测模块包括本端测量器11，本端测量器11包括本端电流相位 采样模块，本端电流相位采样模块接入待测高压线一端；故障检测模块还包括对端测量器 12，对端测量器13包括对端电流相位采样模块，对端电流相位采样模块接入待测高压线另 一端。本端电流相位采样模块和对端电流相位采样模块，为对待测高压线电流或电压相 位进行采样的装置。可以采用电流互感器或者电压互感器接入待测高压线。具体采样过程 中可以通过测量电流互感器或者电压互感器感应产到的电压或电流值的变化情况，得到电 流或电压相位。本端测量器11和对端测量器12分别接入故障分析模块2，故障分析模块2根据本 端电流相位采样模块和对端电流相位采样模块，同一时间分别采集到的电流相位信息的相 位差值大小判断出待测高压线的故障情况。故障分析模块2连接故障信号输出模块3，向外 界输出待测高压线的故障情况。故障分析模块2设有一相位比较模块，本端电流相位采样模块和对端电流相位采 样模块分别接入相位比较模块，相位比较模块中设置有一警戒值，当本端电流相位采样模 块和对端电流相位采样模块之间的相位差大于警戒值时，相位比较模块视为待测高压线的故障。因为在待测高压线故障时两端的电流相位信息会不再一致，因此通过故障分析模 块2对两个电流相位信息进行比较可以得出待测高压线是否出现故障的结论。本发明是利 用检测实时电流的相位而进行判断的，可以克服各种故障时所产生的过度电阻以及频率变 化带来的影响。本端电流相位采样模块和对端电流相位采样模块，分别通过电流互感器接 入待测高压线，与待测高压线没有任何电气连接，可以更好的保证原有系统的正常运行，进 一步保证安全工作。故障信号输出模块3包括一通信模块，通信模块的信号输入端连接故 障分析模块，通信模块的信号输出端连接一无线信号发射天线。以便通过无线信号向外界 发送信息。故障信号输出模块3采用无线信号发送模块。故障分析模块2通过无线信号发送 模块向外界发送包括故障信息在内的信息。无线信号发送模块向外界发送的信息中还可以 包括位置信息、故障类型等信息。无线信号发送模块可以采用基于手机网路的无线通信模 块。现场工作人员只需通过短信接收的方式，即可准确快速的查找线路故障发生的位置，极 大的减少了由于巡线查找故障点的时间，缩短了停电时间。实施示例使用本发明来检测相邻两个杆塔Α、杆塔B之间的待测高压线是否故障。故障检 测定位装置的本端测量器11设置在杆塔A处，对端测量器12设置在杆塔B处，故障分析模 块2和故障信号输出模块3设置在杆塔A或杆塔B中任意一处，假设故障分析模块2中的 警戒值为90度。当线路正常运行时，本端测量器11和对端测量器12测得的电流相位分别为Φ1、 Φ2，并将ΦΙ、Φ2分别传送给故障分析模块2，故障分析模块2计算电流相位差值Ψ =Φ1-Φ2 0，电流相位差值Ψ小于警戒值90度，此时故障信号输出模块3不发报警信号；当杆塔A和杆塔B之外的高压线路故障时，由于本端测量器11和对端测量 器12的电流方向相同，因此两者所测得的电流相位方向一致，此时电流相位差值Ψ = ΦΑ-ΦΒ ^ 0，也不会误发报警信号；当故障发生在杆塔A和杆塔B之间时，由于流经本端测量器11和对端测量器12 的电流相位相反，此时两者所测的电流相位相差180度，即电流相位差值Ψ = ΦΑ-ΦΒ = 180度，电流相位差值Ψ大于警戒值90度，此时触发报警信号，故障分析模块2将报警信号 传送给故障信号输出模块3，故障信号输出模块通过手机短信的方式将报警信号、故障位置 等信息发送到工作人员的手机，完成远程报警。故障分析模块2在检测到故障信息时，通过无线通信模块向外界发送包括故障信 息在内的信息。平时没有故障时减少信息发送量，以节省资源。故障分析模块2设有一自 我检测模块，自我检测模块通过检测所述故障分析模块工作状态生成自我状态信息，定时 通过无线通信模块向外界发送包括自我工作状态在内的信息。以便外界设备获知各个故障 分析模块2的工作状态，以便在各个故障分析模块2出现故障时及时检修。自我状态信息发送功能中所发送的信息中含有各个故障分析模块2的特征码，以 便于外界设备识别不同的故障分析模块2，并且同时验证各个故障分析模块2发送信息的 准确性。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说 明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这 些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求
1.一种超高压线路故障检测定位方法，其特征在于包括如下步骤(1)同时分别对处于通电状态下的待测高压线的两端电流相位信息进行采样，获得电 流相位信息分别为Φ1、Φ2;(2)对两个电流相位信息进行求差，获得差值Ψ，ΒΡΨ= Φ1-Φ2 ；(3)设定一关于Ψ的警戒值，当Ψ高于警戒值时认为所述待测高压线故障；(4)在判断出所述待测高压线故障后，向外界发送故障信息。
2.根据权利要求1所述的一种超高压线路故障检测定位方法，其特征在于，Ψ的警戒 值设定为90度。
3.根据权利要求1或2所述的一种超高压线路故障检测定位方法，其特征在于，在步骤 (4)中，向外界发送故障信息的方式为通过手机网络发送故障信息。
4.一种故障检测定位装置包括一故障分析模块和一故障信号输出模块，其特征在于， 所述故障分析模块设有一故障检测模块，所述故障检测模块包括一用于设置在待测高压线 一端的本端测量器，所述本端测量器包括一本端电流相位采样模块，所述本端电流相位采 样模块接入所述待测高压线一端；所述故障检测模块还包括一用于设置在待测高压线另一端的对端测量器，所述对端测 量器包括一对端电流相位采样模块，所述对端电流相位采样模块接入所述待测高压线另一 端；所述本端测量器和对端测量器分别接入所述故障分析模块，所述故障分析模块根据所 述本端电流相位采样模块和所述对端电流相位采样模块，同一时间分别采集到的电流相位 信息的相位差值大小判断出所述待测高压线的故障情况；所述故障分析模块连接所述故障信号输出模块，向外界输出所述待测高压线的故障情况。
5.根据权利要求4所述的故障检测定位装置，其特征在于，所述本端电流相位采样模 块和对端电流相位采样模块，为对所述待测高压线电压相位进行采样的装置；所述本端电 压相位采样模块和对端电压相位采样模块，分别通过电压互感器接入所述待测高压线。
6.根据权利要求4所述的故障检测定位装置，其特征在于，所述本端电流相位采样模 块和对端电流相位采样模块，为对所述待测高压线电流相位进行采样的装置；所述本端电 流相位采样模块和对端电流相位采样模块，分别通过电流互感器接入所述待测高压线。
7.根据权利要求4所述的故障检测定位装置，其特征在于，所述故障信号输出模块包 括一无线信号发送模块。
8.根据权利要求7所述的故障检测定位装置，其特征在于，在所述故障分析模块检测 到警戒值Ψ高于警戒值时，生成故障信息，并向所述无线通信模块发送所述故障信息，所 述无线通信模块向外界发送包括故障信息在内的信息。
9.根据权利要求8所述的故障检测定位装置，其特征在于，所述故障分析模块设有一 自我检测模块，所述自我检测模块通过检测所述故障分析模块工作状态生成自我状态信 息，并定时通过所述无线通信模块向外界发送包括自我工作状态在内的信息。
10.根据权利要求9所述的故障检测定位装置，其特征在于，所述自我状态信息发送中 所发送的信息中含有各个所述故障分析模块设置的特征码，以便于外界设备识别不同的所 述故障分析模块，并且同时验证各个所述故障分析模块发送信息的准确性。
全文摘要
本发明涉及电力监测领域，具体涉及一种超高压线路故障检测定位方法及故障检测定位装置，包括同时分别对待测高压线的两端电流相位信息采样，获得Ф1、Ф2；求差，获得差值Ψ＝Ф1-Ф2；设定警戒值，当Ψ高于警戒值时认为待测高压线故障；在判断出待测高压线故障后，向外界发送故障信息。故障检测定位装置包括故障检测模块、故障分析模块和故障信号输出模块，故障检测模块，包括本端测量器，故障检测模块还包括对端测量器，本端测量器和对端测量器分别接入故障分析模块，故障分析模块连接故障信号输出模块。本发明对高压线路的故障检测具有简单、精准、快速等优点，能够有效减少线路寻查的工作量，缩短故障修复时间。
文档编号G01R31/08GK102087330SQ20101056195
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘振海, 刘新平, 杨曦明, 胡凌靖, 鲍晓华 申请人:上海市电力公司超高压输变电公司, 上海电力带电作业技术开发有限公司