CN108717151A - 一种电网故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网故障检测系统，包括：分布在所述电网中的多个电网测量装置，每个所述电网测量装置包括电流测量传感器和电压测量传感器中的至少一个，所述电网测量装置是用于测量电流测量值和电压测量值中的至少一个以形成具有它们各自发生时间的多个测量值；至少一个计算设备，其通信地耦合到所述多个电网测量装置并且被配置为从所述多个电网测量装置接收所述多个测量值以及它们各自的发生时间；其中所述至少一个计算设备被配置为根据至少一个规则分析所述测量值以检测电网故障，其中所述规则被配置为将故障类型与所述测量值中的至少一个相关联。

Description

一种电网故障检测系统

技术领域

本发明涉及供配电领域，具体而言，涉及一种电网故障检测系统。

背景技术

电力系统由发电机、变压器、母线、输配电线路及用电设备组成。各电气元件及系统通常处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态。随着电力系统的规模越来越大，结构越来越复杂，故障产生不可避免。而在整个电力生产过程中，最常发生、危险最严重的故障是短路故障。短路故障发生的原因有电气设备绝缘材料老化或机械损伤，雷击引起过电压,自然灾害引起杆塔倒地或断线，鸟兽跨接导线引起短路、运行人员误操作等，给电力系统的安全运行带来了一些新的问题。电力系统故障特征指反映故障征兆的信号经过加工处理后所得的反映设备与系统的故障种类、部位与程度的综合量。电力系统故障的基本特征有:①电流增大，即连接短路点与电源的电气设备中的电流增大。②电压下降，即故障点四周电气设备上的电压降低，而且距故障点的电气距离越近，电压下降越严重,甚至降为零。③线路始端电压，电流间的相位差将发生变化。④线路始端电压与电流间的比值，即测量阻抗将发生变化。

其中输电线路是电网的基本组成部分，由于其分布范围广，常面临各种复杂地理环境和气候环境的影响，当不利环境条件导致线路运行故障时，就会直接影响线路的安全可靠运行，严重时甚至会造成大面积停电事故。输电线路的故障主要有雷击跳闸故障、外力破坏故障、鸟害故障、线路覆冰及导线的断股、损伤和闪络烧伤故障等。

母线是电能集中和分配的重要设备，是电力系统的重要组成原件之一。母线发生故障，将使接于母线的所有元件被迫切除，造成大面积用户停电，电气设备遭到严重破坏，甚至使电力系统稳定运行破坏，导致电力系统瓦解，后果是十分严重的。

而在电网故障中，有些故障属于规律性的故障，例如线缆的晃动、线缆的腐蚀，典型的：线缆固定的摆动触碰到附近的树枝，连接头逐渐的腐蚀导致电流规律变化，绝缘老化导致固定的泄露电流等。现在本领域还没有文献披露对于以上故障的研究监测的手段。

发明内容

本发明提出了一种电网故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：分布在所述电网中的多个电网测量装置，每个所述电网测量装置包括电流测量传感器和电压测量传感器中的至少一个，所述电网测量装置是用于测量电流测量值和电压测量值中的至少一个以形成具有它们各自发生时间的多个测量值；至少一个计算设备，其通信地耦合到所述多个电网测量装置并且被配置为从所述多个电网测量装置接收所述多个测量值以及它们各自的发生时间；其中所述至少一个计算设备被配置为根据至少一个规则分析所述测量值以检测电网故障，其中所述规则被配置为将故障类型与所述测量值中的至少一个相关联。

进一步的，其中所述规则包括以下中的至少一个：单个电网测量装置的多个测量，所述测量基本上在相同时间内执行；由单个电网测量装置进行多次测量，所述测量在不同时间执行；以及由多个电网测量装置进行的多个测量，所述测量基本上在相同的时间执行。

进一步的，其中，所述多个电网测量装置中的至少一个附加地包括：至少一个传感器，被配置为测量电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，和电缆角度；并且其中所述规则另外包括将所述电流测量值和所述电压测量值中的至少一个与所述电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，电缆角度相关联地存储提供给所述计算装置。

进一步的，其中所述故障是以下中的至少一个：所述电网的电缆被物体接触；在所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀；所述电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏。

进一步的，其中所述规则还包括：测量至少两个电网测量装置的测量之间的差异；检测所述差异的时间依赖变化；并将故障与所述时间相关变化相关联。

进一步的，其中所述时间依赖变化是单调的或者连续循环的或者周期重复的。

进一步的，其中至少两个电网测量装置分别检测到所述时间相关变化，并且其中所述至少两个电网测量装置检测到不同值的时间相关变化。

进一步的，如果其中所述时间相关的变化是周期重复的，则判定所述故障是电网中有电缆与物体接触；如果其中所述时间相关变化是单调的，并且所述故障是电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏；如果所述时间相关变化是连续循环的，则判定所述故障是所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀。

进一步的，所述计算装置通过所述电网通信地耦合到所述多个电网测量装置，并且所述计算装置位于所述电网一点，从所述一点出发所述多个电网测量装置基本等距离地分别沿所述电网的各支路均匀分布，每一个电网测量装置还可以用于执行所述的测量并将测量结果储存传递给上游的电网测量装置。

本发明所取得的有益技术效果是：

提供了一种对电缆固定或者说周期性规律故障进行分析的手段。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一。

本实施例提出了一种电网故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：分布在所述电网中的多个电网测量装置，每个所述电网测量装置包括电流测量传感器和电压测量传感器中的至少一个，所述电网测量装置是用于测量电流测量值和电压测量值中的至少一个以形成具有它们各自发生时间的多个测量值；至少一个计算设备，其通信地耦合到所述多个电网测量装置并且被配置为从所述多个电网测量装置接收所述多个测量值以及它们各自的发生时间；其中所述至少一个计算设备被配置为根据至少一个规则分析所述测量值以检测电网故障，其中所述规则被配置为将故障类型与所述测量值中的至少一个相关联。其中所述规则包括以下中的至少一个：单个电网测量装置的多个测量，所述测量基本上在相同时间内执行；由单个电网测量装置进行多次测量，所述测量在不同时间执行；以及由多个电网测量装置进行的多个测量，所述测量基本上在相同的时间执行。

其中，所述多个电网测量装置中的至少一个附加地包括：至少一个传感器，被配置为测量电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，和电缆角度；并且其中所述规则另外包括将所述电流测量值和所述电压测量值中的至少一个与所述电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，电缆角度相关联地存储提供给所述计算装置。这样工程人员可以在收到故障报告的同时，进行线缆实际环境的分析，从而对故障的产生做出更详细具体的报告。

其中所述故障是以下中的至少一个：所述电网的电缆被物体接触；在所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀；所述电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏。其中所述规则还包括：测量至少两个电网测量装置的测量之间的差异；检测所述差异的时间依赖变化；并将故障与所述时间相关变化相关联。

其中所述时间依赖变化是单调的或者连续循环的或者周期重复的。

进一步的，其中至少两个电网测量装置分别检测到所述时间相关变化，并且其中所述至少两个电网测量装置检测到不同值的时间相关变化。如果其中所述时间相关的变化是周期重复的，则判定所述故障是电网中有电缆与物体接触；如果其中所述时间相关变化是单调的，并且所述故障是电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏；如果所述时间相关变化是连续循环的，则判定所述故障是所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀。所述计算装置通过所述电网通信地耦合到所述多个电网测量装置，并且所述计算装置位于所述电网一点，从所述一点出发所述多个电网测量装置基本等距离地分别沿所述电网的各支路均匀分布，每一个电网测量装置还可以用于执行所述的测量并将测量结果储存传递给上游的电网测量装置。

实施例二。

在本实施例中，将所述系统以一种计算机软件系统的形式构造，其包括具备处理器的硬件系统，并且包括当由至少一个处理器执行时使所述处理器执行操作的指令，所述操作包括：定义电网的至少一个故障类型；定义用于检测所述至少一个故障类型的至少一个规则，所述规则将所述故障类型与至少一种类型的测量相关联；执行多个测量，所述测量由分布在所述电网中的多个电网测量装置执行，所述电网测量装置包括电流测量传感器和电压测量传感器中的至少一个，所述电网测量装置可操作以测量至少一个的电流测量和电压测量以形成多个测量及其各自的发生时间；以及根据所述至少一个规则分析所述测量以检测故障。其中所述测量包括以下中的至少一个：绝对值，值的变化和值的变化率，电压，电流和功率中的至少一个的瞬时变化，一个瞬间，一个尖峰和一个波动。其中所述规则包括以下中的至少一个：单个电网测量装置的多个测量，所述测量基本上在相同时间内执行；由单个电网测量装置进行多次测量，所述测量在不同时间执行；以及由多个电网测量装置进行的多个测量，所述测量基本上在相同的时间执行。

其中还包括：测量电缆温度，风速，湿度，电缆运动，电缆高度，电缆压低和电缆角度中的至少一个；其中所述根据所述至少一个规则分析所述测量以检测故障包括将所述电流测量和所述电压测量中的至少一个与电缆温度，风速，湿度，电缆运动，电缆高度的所述测量中的至少一个相关联，电缆压低，电缆角度和时间。所述故障是以下中的至少一个：所述电网的电缆被物体接触；在所述电缆中产生腐蚀；在夹具中发生腐蚀；所述电缆的损坏的绝缘体；产生与所述电缆相关的电流泄漏等等。

实施例三。

本实施例提出了一种电网故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：分布在所述电网中的多个电网测量装置，每个所述电网测量装置包括电流测量传感器和电压测量传感器中的至少一个，所述电网测量装置是用于测量电流测量值和电压测量值中的至少一个以形成具有它们各自发生时间的多个测量值；至少一个计算设备，其通信地耦合到所述多个电网测量装置并且被配置为从所述多个电网测量装置接收所述多个测量值以及它们各自的发生时间；其中所述至少一个计算设备被配置为根据至少一个规则分析所述测量值以检测电网故障，其中所述规则被配置为将故障类型与所述测量值中的至少一个相关联。其中所述规则包括以下中的至少一个：单个电网测量装置的多个测量，所述测量基本上在相同时间内执行；由单个电网测量装置进行多次测量，所述测量在不同时间执行；以及由多个电网测量装置进行的多个测量，所述测量基本上在相同的时间执行。

其中，所述多个电网测量装置中的至少一个附加地包括：至少一个传感器，被配置为测量电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，和电缆角度；并且其中所述规则另外包括将所述电流测量值和所述电压测量值中的至少一个与所述电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，电缆角度相关联地存储提供给所述计算装置。这样工程人员可以在收到故障报告的同时，进行线缆实际环境的分析，从而对故障的产生做出更详细具体的报告。

其中所述故障是以下中的至少一个：所述电网的电缆被物体接触；在所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀；所述电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏。其中所述规则还包括：测量至少两个电网测量装置的测量之间的差异；检测所述差异的时间依赖变化；并将故障与所述时间相关变化相关联。

其中所述时间依赖变化是单调的或者连续循环的或者周期重复的。

进一步的，其中至少两个电网测量装置分别检测到所述时间相关变化，并且其中所述至少两个电网测量装置检测到不同值的时间相关变化。如果其中所述时间相关的变化是周期重复的，则判定所述故障是电网中有电缆与物体接触；如果其中所述时间相关变化是单调的，并且所述故障是电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏；如果所述时间相关变化是连续循环的，则判定所述故障是所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀。所述计算装置通过所述电网通信地耦合到所述多个电网测量装置，并且所述计算装置位于所述电网一点，从所述一点出发所述多个电网测量装置基本等距离地分别沿所述电网的各支路均匀分布，每一个电网测量装置还可以用于执行所述的测量并将测量结果储存传递给上游的电网测量装置。

在本实施例中其中所述请求包括测量时间并且所述测量时间与由所述每个电网测量装置执行的至少一个测量的时间相关联。其中所述请求的测量结果与由所述第二电网测量装置执行的至少一个测量的所述时间周围的时间段相关联。所述预定时段不大于根据所述电网的电缆中的电信号的速度在所述测量装置检测到所述瞬变和所述近端测量装置之间的所述瞬变的行进时间。其中所述传达所述测量中的至少一个包括多个低分辨率测量；并且其中所述请求包括对多个高分辨率测量的请求。所述分辨率包括所述多个测量的时间重解率和重复率中的至少一个。

并且其还包括检测由第一测量装置检测到的多个瞬态以及所述瞬态的相应测量时间；并且在以下中的至少一个上报告所述瞬变：放置在所述第一测量装置下游的第二测量装置未检测到在由所述第一测量装置检测到的所述瞬变的所述测量时间周围的预定时间段内的瞬态；以及放置在所述第一测量装置下游的第二测量装置在由所述第一测量装置检测的所述瞬变的所述测量时间周围的预定时间段内检测到重复的相反瞬变。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种电网故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：

分布在所述电网中的多个电网测量装置，每个所述电网测量装置包括电流测量传感器和电压测量传感器中的至少一个，所述电网测量装置是用于测量电流测量值和电压测量值中的至少一个以形成具有它们各自发生时间的多个测量值；

至少一个计算设备，其通信地耦合到所述多个电网测量装置并且被配置为从所述多个电网测量装置接收所述多个测量值以及它们各自的发生时间；

其中所述至少一个计算设备被配置为根据至少一个规则分析所述测量值以检测电网故障，其中所述规则被配置为将故障类型与所述测量值中的至少一个相关联。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述规则包括以下中的至少一个：单个电网测量装置的多个测量，所述测量基本上在相同时间内执行；由单个电网测量装置进行多次测量，所述测量在不同时间执行；以及由多个电网测量装置进行的多个测量，所述测量基本上在相同的时间执行。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，其中，所述多个电网测量装置中的至少一个附加地包括：至少一个传感器，被配置为测量电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，和电缆角度；并且其中所述规则另外包括将所述电流测量值和所述电压测量值中的至少一个与所述电缆温度，风速，湿度，电缆位移，电缆高度，电缆角度相关联地存储提供给所述计算装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，其中所述故障是以下中的至少一个：所述电网的电缆被物体接触；在所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀；所述电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中所述规则还包括：测量至少两个电网测量装置的测量之间的差异；检测所述差异的时间依赖变化；并将故障与所述时间相关变化相关联。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中所述时间依赖变化是单调的或者连续循环的或者周期重复的。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其中至少两个电网测量装置分别检测到所述时间相关变化，并且其中所述至少两个电网测量装置检测到不同值的时间相关变化。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，如果其中所述时间相关的变化是周期重复的，则判定所述故障是电网中有电缆与物体接触；如果其中所述时间相关变化是单调的，并且所述故障是电缆绝缘体的损坏而产生电流泄漏；如果所述时间相关变化是连续循环的，则判定所述故障是所述电缆中产生腐蚀或在电缆连接头中发生腐蚀。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述计算装置通过所述电网通信地耦合到所述多个电网测量装置，并且所述计算装置位于所述电网一点，从所述一点出发所述多个电网测量装置基本等距离地分别沿所述电网的各支路均匀分布，每一个电网测量装置还可以用于执行所述的测量并将测量结果储存传递给上游的电网测量装置。