技术领域
[0001] 本
发明属于
电子技术领域，尤其涉及一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法。
背景技术
[0002] 随着国家经济的高速发展，电
力系统的规模也在日益壮大，网络结构变得越来越复杂，并且用户对供电的
稳定性要求也越来越高，这都需要不断加强电力系统的升级，在系统运行过程中避免故障的发生，即使发生故障，也要在故障发生后迅速、准确的找到故障发生的
位置，进而迅速排除故障，确保电力系统的安全运行，将损失降到最小。
[0003] 近年来，由于气象灾害、线路老化和外力破坏等原因,断线故障呈多发态势。断线故障会导致负荷侧三相
电压、
电流不再对称,产生的负序、零序分量会对各类负荷特别是旋转设备造成严重损害。此外断线故障还会伴随接地故障形成复杂故障,易导致火灾和人畜触电危害，甚至发展为相间
短路故障,扩大停电范围。
[0004] 线路发生断线通常以单相断线为主，包括了断线后两端悬空都不接地、断线后电源侧金属性接地、断线后负荷端金属性接地，发生断线后端口前后端各相电压如下表1所示。
[0005] 表1：
[0006]
[0007] 实际断线接地时因为接地点一般都非金属，接地
电阻都比较高，所以各相电
压实际变化都很微弱，相当于高阻接地，而且接地电阻都会高达几千甚至上万欧姆，现有的各种小电流选线装置或录波型故障指示器都不可能触发断线故障报警，也不可能实现故障区域的
定位。
[0008] 随着小电流接地系统单相接地故障选线和定位方法的研究和发展，近几年出现的以零序电压突变启动的小电流选线装置和基于
电场突变启动的暂态录波型故障指示器被广泛应用。但是这两类装置由于原理上存在
缺陷，所以导致对高阻接地故障检测和定位的实用效果不佳，更难以用来检测断线故障。其主要问题在于：
[0010] 录波型故障指示器采用电场突变作为接地故障的启动元件，当发生高阻或接地故障时，因为
三相电压变化微弱，难以启动故障报警；小电流选线装置以零序电压作为启动元件，同样因为零序电压变化微弱，难以触发故障报警。
[0012] 录波型故障指示器的三相同步精度很低，接近100微秒，合成的零序电流和负序电流误差太大，无法用于断线特征的准确判断。
[0013] 3)都采用本地信号，信息不全
[0014] 以零序电压突变启动的小电流选线装置、和基于电场突变启动的暂态录波型故障指示器都采用本地信号，利用单点的零序功率方向来选线和定位，无法利用广域的信息来实现故障定位，准确率不高。
[0015] 因此，虽然多年来新的接地故障定位技术层出不穷，但是配
电网中断线接地故障的检测和定位仍然是一个一直未能很好解决的难题。
发明内容
[0016] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，在于解决目前配电网中断线故障的难题。
[0017] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0018] 一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，通过实时监测广域同步智能传感器周期性上报的
三相电流幅值和
相位，在发生明显的断线故障特征时，即调取具备断线特征的故障线路沿线安装的所有广域同步智能传感器在当前时刻的三相电流
波形，并进行自动核实和确认，最终实现断线故障的检测和定位。
[0019] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，包括以下步骤：
[0020] 步骤1：根据断线故障检测的实时性要求，统一设置广域同步智能传感器的上报周期；
[0021] 步骤2：实时监测广域同步智能传感器周期性上报的三相电流幅值和相位；
[0022] 步骤3：如发生明显的断线故障特征时，则从该故障线路上所有的广域同步智能传感器获取当前时刻的三相电流波形，并自动完成断线故障的确认；
[0023] 步骤4：在确认符合断线特征时，实现断线故障区域的定位；
[0024] 步骤5：如未发现，则退出当前故障分析，等待下一次广域同步智能传感器周期上报并重复2-4步骤。
[0025] 优选地，所述的基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，在所述步骤4之后，断线故障定位结果和相关录波波形可以上传到配电自动化主站或
物联网云平台。
[0026] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所有广域同步智能传感器上报的三相电流和相位的信息为同一时刻。
[0027] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所述广域同步智能传感器采用感应自取能供电，内含定位导航单元，为全球定位系统或北斗卫星
导航系统。
[0028] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所述广域同步智能传感器的
采样频率不低于12.8kHz或15.36kHz，采样位宽不低于 16比特。
[0029] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所述广域同步智能传感器的测量精度不低于0.5级。
[0030] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所述广域同步智能传感器都采用高速无线通信实现数据传输。
[0031] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所述广域同步智能传感器的上报周期时间设置范围在1秒至1小时。
[0032] 优选地，所述的一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，所述断线故障特征为三相电流最大值大于有效电流
门限5A、三相电流最小值小于停电电流门限1A和电流较大两相
相位差-180的绝对值小于10度。
[0033] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
[0034] 1、本发明中的广域同步智能传感器采用感应取电，完全自供电，无需外接独立供电电源。无需布线拉线，施工省时省力，保证了可在任意地点、任何位置安装获得任意时刻的测量数据。
[0035] 2、本发明通过实时监测广域同步智能传感器周期性上报的三相电流幅值和相位，一旦发生明显的断线故障特征，系统就能快速完成自动核实和确认，实现断线故障的检测和定位。并指导远程控制智能
开关实现故障隔离，防止人身伤害事故。
[0036] 3、本发明的广域同步智能传感器
采样频率不低于12.8kHz(50Hz电网)或 15.36kHz(60Hz电网)，可以确保无失真的还原原始暂态信号。
[0037] 4、本发明基于定位导航单元，包括全球定位系统或北斗
卫星导航系统，可实现自动频率校准，保证了线路各测量点电流之间的同步误差不超过20微秒。
[0038] 5、本发明的广域同步智能传感器支持至少1小时的录波缓存，可以消除无线网络短时不稳定导致通信中断的影响。
[0039] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照
说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳
实施例并配合
附图详细说明如后。
附图说明
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0041] 图1是为本发明的线路安装广域同步智能传感器示意图。
[0042] 图2为本发明的断线故障示意图。
[0043] 图3为本发明的断线故障检测和定位流程示意图。
[0044] 图4a和4b均为本发明的断线故障区域定位原理图。
[0045] 图5为本发明的实施例一的断线故障三相电流波形图。
具体实施方式
[0046] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0047] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 实施例
[0049] 如图3所示，
[0050] 一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，通过实时监测广域同步智能传感器周期性上报的三相电流幅值和相位，在发生明显的断线故障特征，即调取具备断线特征的故障线路沿线安装的所有广域同步智能传感器在当前时刻的三相电流波形，并进行自动核实和确认，最终实现断线故障的检测和定位。
[0051] 在上述的实施例的
基础上，一种基于广域同步智能传感器的断线故障检测方法，包括以下步骤：
[0052] 步骤1：根据断线故障检测的实时性要求，统一设置广域同步智能传感器的上报周期，一般设置在5分钟；
[0053] 步骤2：实时监测广域同步智能传感器周期性上报的三相电流幅值和相位，来检测是否存在明显的断线故障特征；
[0054] 步骤3：如果存在具备明显断线特征，则从该故障线路上所有的广域同步智能传感器获取当前时刻的三相电流波形，自动完成断线故障的确认。
[0055] 步骤4：在确认符合断线特征后，则实现断线故障区域的定位。
[0056] 步骤5：如未发现，则退出当前故障分析，等待下一次广域同步智能传感器周期上报并重复2-4步骤。
[0057] 同时，在步骤4之后，配电自动化主站或物联网云平台，指导远程控制智能开关实现故障隔离，并第一时间安排巡线排除故障后恢复供电。
[0058] 上述的广域同步智能传感器支持对接配电化自动主站或物联网云平台，来实现信息的管理、调度及故障的隔离。
[0059] 本发明中广域同步智能传感器包含3G/4G高速无线通信模
块，来实现高速采样数据的批量传输，解决数据传输的带宽问题。
[0060] 本发明中所述广域同步智能传感器采用感应自取能供电，还包括包含定位导航单元，包括全球定位系统或北斗卫星导航系统，可实现自动频率校准，从而保证了各测量点之间三相电流的精确同步。
[0061] 本发明中所述广域同步智能传感器的采样频率不低于12.8kHz(50Hz电网) 或15.36kHz(60Hz电网)，采样位宽不低于16比特。
[0062] 本发明中所述广域同步智能传感器的测量精度不低于0.5级(0～100A：测量误差小于0.5A；100～630A：测量误差小于0.5％)。
[0063] 本发明中所述广域同步智能传感器的三相之间同步误差小于20微秒。
[0064] 本发明中不同位置安装的广域同步智能传感器之间广域同步误差小于20微秒。
[0065] 本发明中本发明中所述广域同步智能传感器支持缓存1小时的录
波数据。
[0066] 本发明中所述本发明中所述广域同步智能传感器和配电自动化主站或物联网云平台之间采用高速无线通信实现数据传输。
[0067] 本发明中所述断线故障特征为三相电流最大值大于有效电流门限5A，即5A以下轻载线路不做断线判断，防止轻载线路由于负荷本身
波动引起误判；
[0068] 三相电流最小值小于停电电流门限1A，即线路停电时传感器测量最大误差小于该数值；
[0069] 电流较大两相相位差-180的绝对值小于10度，即断线时非故障两相呈现反相特征，相差接近180度，所以相位差-180的绝对值接近0度，为防止线路参数引入的相位误差，门限留一些裕量设置为10。
[0070] 实施例一
[0071] 1、如图1，选定一个变电站，在出线上安装广域同步智能传感器101，并在其上报周期设定在5分钟；
[0072] 2、如图2，当发生断线故障时，根据周期上报三相电流幅值和相位信息进行实时分析，是否满足断线特征；
[0073] 3、如图3，配电自动化主站或物联网云平台调取故障线路上所有广域同步智能传感器在当前时刻的三相电流波形，三相电流波形带有完全相同的时间标签；
[0074] 4、，基于每套广域同步智能传感器的三相电流波形断线故障的确认，如图5 所示，满足则确认是断线，并实现定位。
[0075] 实现定位判定方式如下，包括其一
[0076] 如果出线首套满足断线条件，只能定位在该线路上，无法精确定位，参考图4a，一条主线，中间没有任何分支线，从上述的判断方式，即可得出，1满足断线、则2、3和4肯定同样满足断线，但是断线位置可以在线路用户负荷前任意位置。
[0077] 其二
[0078] 定位在主线某套设备(某杆)之后，主线从出线往末端，逐个设备进行检索是否满足以下条件：
[0079] 1、上游设备不满断线条件；
[0080] 2、下游设备(包括主干、分支线)中有一套满足断线条件；
[0081] 如果满足，则定位在上游设备之后，如图4b，定位点2、4和6三个设备任意一个满足断线(3、5和7必然也断线)，定位点1不满足，就定位在定位点1 之后。
[0082] 本发明至少具有以下优点：
[0083] 1、本发明中的广域同步智能传感器采用感应取电，完全自供电，无需外接独立供电电源。无需布线拉线，施工省时省力，保证了可在任意地点、任何位置安装获得任意时刻的测量数据。
[0084] 2、本发明通过实时监测广域同步智能传感器周期性上报的三相电流幅值和相位，一旦发生明显的断线故障特征，系统就能快速完成自动核实和确认，实现断线故障的检测和定位。并指导远程控制智能开关实现故障隔离，防止人身伤害事故。
[0085] 3、本发明的广域同步智能传感器采样频率不低于12.8kHz(50Hz电网)或 15.36kHz(60Hz电网)，可以确保无失真的还原原始暂态信号。
[0086] 4、本发明基于定位导航单元，包括全球定位系统或北斗卫星导航系统，可实现自动频率校准，保证了线路各测量点电流之间的同步误差不超过20微秒。
[0087] 5、本发明的广域同步智能传感器支持至少1小时的录波缓存，可以消除无线网络短时不稳定导致通信中断的影响。
[0088] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
