技术领域
[0001] 本
专利涉及故障检测方法，具体说是一种基于北斗授时与电力配网相 结合的故障检测方法。
背景技术
[0002] 建设现代
电网的过程中都用到了
物联网等技术，但对其应用的侧重点 则各有不同。在欧洲，提升供电安全性、节能减排、发展低
碳经济是各国 积极发展
智能电网的主要原因，在这种驱动力下，欧洲电力行业对物联网 的应用更倾向于清洁
能源和环保方向；在日本，
可再生能源接入、节能降 耗和需求响应是日本发展智能电网的主要驱动力，日本电力行业对于物联 网的应用主要在于对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监 控等领域；近些年来，随着电力配网状态监测技术的发展应用，状态监测 技术更加朝着智能化和系统化的方向发展，各种新型的先进技术也逐渐普 及开来。由于我国电力部
门的传统管理，重点放在电力生产、传输与运营 上，因此未来还需进一步加强对低压及用户侧电力配网运行状态的监测， 及时对电力配网故障进行有效的诊断，科学评估电力配网的健康
水平，促 进整个电力系统的安全稳定运行。
[0003] 以往电力配网状态监测采用的大多都是人工监测方式，比如人工巡视 检修等方式。值班人员对电力配网的检查多半是通过线缆设施的外观和仪 表进行检测，发现了异常问题及时上报进行处理。随着国民经济的发展和 科学技术水平的提升，计算机技术和传感技术逐渐应用在电力配网状态监 测过程中，从根本上提升了电力配网状态监测的水平，显著促进了电力配 网的自动化发展。但是在采集数据的应用上，各个终端设备在
基础数据的 采集和回传中，只是针对一定时间周期内的数据进行了回传，不能保证在 监测中的数据时间轴和事件逻辑过程记录，无法满足事件发生时间分析， 从而不能找到电力配网的运行规律，无法从本质上将电力配网状态监测水 平提升。
[0004] 电力配网在正常运行过程中经常会受到各种因素的影响，不仅包括配 网自身的因素，还有外界自然因素的影响，这些因素会给电力配网带来不 同程度的影响，极大影响电力配网运行的安全性和可靠性。电力配网长期 在高负荷的环境下运行，会增加其损耗，降低配网的绝缘性能和强度，带 来较大的安全隐患，并且电力配网运行故障问题的出现是一个缓慢的过程， 所以对电力设备的运行状态进行精准的实时监测非常必要，有利于电力设 备的安全稳定运行。
[0005] 传统的录波型线路故障指示器或其他监测设备主要作为电力配网的故 障报警用途，对于报警的实时时间
精度要求不高。但对于某些时间要求精 度高的应用场景(如线路上多点的实时状态如
电流、
电压相互对比)则不 满足要求；目前，国网目前普遍采用安装在各处的计量、综保等装置获取 各处的供电状态数据，这些数据满足于当前的电网营销管理调度需要。但 仍然存在一些问题无法通过现有数据得到解决，如线损的在线判断、跳闸 的在线判断(下级保护没有跳、直接上级保护跳闸)、线路异常的在线定 位等。因此，在专变配网的多点
数据采集(录波)过程中，各监测点需要 采集时间上具有的同步技术。
[0006] 传统的线路故障指示器，可以判断出配网存在的线路异常问题(如电 流、电压瞬间超出
阈值)并远程报警。这种线路故障指示器只能发现问题， 而无法进行故障
定位。
发明内容
[0007] 本发明的目的是基于北斗授时技术的时间同步，通过在供电线路(电 缆)两段架构物理
感知连接，监测线路入口端电流/电压
波形和出口端电流 /电压波形，通过示波图显示得到的不同结果，我们可以判断得出不同波形 故障情况表现，从而快速精准的监测出如电压暂降、谐波、接地、回路切 换等监测现象或故障点源头，通过物联感知在线监测端，迅速向管控端发 送紧急状态信息或是线路设备的
缺陷上报。
[0008] 本发明采用的技术方案是：一种基于北斗授时与电力配网相结合的故 障检测方法，其特征在于：在电力配网通过线路的人口及出口分别安装同 步采集(录波)装置，同步采集(录波)装置配备高精度基于北斗高精度 时间技术的时间模
块，在预定的时间点同时录下入口、出口的波型，波型 数据传送到中台/后台，在
数据中心得到的各处数据或波型就可以在同一 时间轴上进行对比分析处理，由此可以得出同一时刻处于电力配网中的供 电状态分析结果，经过波型对比，判断出线路是否存在异常或故障；
[0009] 系统按每天多个时段设置分布在电力配网各处的同步采集(录波)装 置采集数据(录波)，这些数据透过通信网络送往数据中心，巡检系统通 过对所有这些带时间属性的数据(波型)进行分析对比，同时与电力配网 正常状态下的数据(波型)进行对比分析；
[0010] 假设电力配网入口电流I1、电压V1、功率N1，出口电流Io、电压Vo、 功率No，可以计算出通过这段配网的线损功率(N1-No)，如果线损功率 (N1-No)超过规定值，说明这个配网线在故障或隐患,当电流差值(I1-Io) 超过规定值，说明该配网中存在偷电或漏电异常情况；
[0011] 假设电力配网入口电流I1、电压V1、功率N1，出口电流Io、电压 Vo、功率No，当发现电流(I1，Io)或电压(V1，Vo)超出阈值(大于 某个数值或小于某个数值一段时间)，同步采集(录波)装置记录下此时 的电流、电压、出现时刻以及持续时长，送往数据中心报警；
[0012] 根据入口录波波型、出口录波波型，判断线路是否有异常的方式如下：
[0013] (1)如果入口、出口电流/电压波型重叠，说明线路正常；
[0014] (2)如果入口电压波型完整，出口电压波形缺失0.5个波到10个波， 说明线路中间产生了一个暂降；
[0015] (3如果入口电压波型完整，出口电压波形缺少超过10个波，少于30 个波，说明线路中间有双回路切换动作；
[0016] (4)如果入口电压波型杂波较弱，出口电压波形杂波较强，一般情形 下为负载存在谐波干扰；
[0017] (5)如果当线路波型瞬间出现1500Hz到10Mhz的一段杂波，说明线 路中发生了火花事件；
[0018] (6)如果出口电流波形幅度明显小于入口电流波形幅度，表明线路存 在线损。
[0019] 进一步的，所述同步采集装置包括包括
信号采集模块、授时模块、 电源模块、同步采集MCU及网络模块；
[0020] 所述授时模块通过LORA网络或北斗信号接收北斗时间信息并传送 给同步采集MCU；
[0021] 所述同步采集MCU按照设置要求的策略通过信号采集模块获取电 缆的电流、电压波型及相关数据，连同时间一起打包，通过网络模块送 往数据中心；
[0022] 当发现线路出现异常如：暂降、谐波、
雷击、接地等事件发生时， 同步采集MCU把信号采集模块采集到的该事件时间
锁定并打包成报警 报文传送到数据中心。
[0023] 进一步的，所述授时模块包括接收天线、北斗模块、授时MCU、LORA 模块、发射天线及授时电源；
[0024] 北斗模块负责接收北斗高精度授时信号，授时MCU负责把接收到的 北斗时间转换成时间报文并转交给LORA模块；发射天线负责把需要发 送的时间报文通过广播方式发送出去。
[0025] 本发明的有益效果和特点是：
[0026] 通过在供电线路(
电缆)两段架构物理感知连接，监测线路入口端电 流/电压波形和出口端电流/电压波形，通过示波图显示得到的不同结果， 我们可以判断得出不同波形故障情况表现，从而快速精准的监测如电压暂 降、谐波、接地、回路切换等监测现象或故障点源头，通过物联感知在线 监测端，迅速向管控端发送紧急状态信息或是线路设备的缺陷上报，也可 解决营配融合过程中责任边界不清的痛点。
附图说明
[0027] 图1是本发明的较佳
实施例的原理示意图(i为交流电流量，u为交 流电压量，x为离开线缆入口的距离，A为入口同步采集装置，B为出口 同步采集装置，C为入口录波波型，D为出口录波波型)；
[0028] 图2是本发明的较佳实施例的同步采集装置的结构图；
[0029] 图3是本发明的较佳实施例的授时模块的结构图；
[0030] 图4～图6是本发明的较佳实施例的同步入口、出口录波波型对比图；
具体实施方式
[0031] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 请参考图1，一种基于北斗授时与电力配网相结合的故障检测方法， 在电力配网通过线路的入口及出口分别安装同步采集(录波)装置，同步 采集(录波)装置配备高精度基于北斗高精度时间技术的时间模块，在预 定的时间点同时录下入口、出口的波型，波型数据传送到中台/后台，在数 据中心得到的各处数据或波型就可以在同一时间轴上进行对比分析处理， 由此可以得出同一时刻处于电力配网中的供电状态分析结果，经过波型对 比，判断出线路是否存在异常或故障；
[0033] 系统按每天多个时段设置分布在电力配网各处的同步采集(录波)装 置采集数据(录波)，这些数据透过通信网络送往数据中心，巡检系统通 过对所有这些带时间属性的数据(波型)进行分析对比，同时与电力配网 正常状态下的数据(波型)进行对比分析；
[0034] 假设电力配网入口电流I1、电压V1、功率N1，出口电流Io、电压Vo、 功率No，可以计算出通过这段配网的线损功率(N1-No)，如果线损功率 (N1-No)超过规定值，说明这个配网线在故障或隐患,当电流差值(I1-Io) 超过规定值，说明该配网中存在偷电或漏电异常情况；
[0035] 假设电力配网入口电流I1、电压V1、功率N1，出口电流Io、电压 Vo、功率No，当发现电流(I1，Io)或电压(V1，Vo)超出阈值(大于 某个数值或小于某个数值一段时间)，同步采集(录波)装置记录下此时 的电流、电压、出现时刻以及持续时长，送往数据中心报警；
[0036] 请参考图2，所述同步采集装置包括包括信号采集模块1、授时模块2、 电源模块3、同步采集MCU4及网络模块5；
[0037] 所述授时模块2通过LORA网络或北斗信号接收北斗时间信息并传 送给同步采集MCU4；
[0038] 所述同步采集MCU4按照设置要求的策略通过信号采集模块1获取 电缆的电流、电压波型及相关数据，连同时间一起打包，通过网络模块5 送往数据中心；
[0039] 当发现线路出现异常如：暂降、谐波、雷击、接地等事件发生时， 同步采集MCU4把信号采集模块1采集到的该事件时间锁定并打包成报 警报文传送到数据中心。
[0040] 请参考图3，所述授时模块2包括接收天线21、北斗模块22、授时 MCU23、LORA模块24、发射天线25及授时电源26；
[0041] 北斗模块22负责接收北斗高精度授时信号，授时MCU23负责把接收 到的北斗时间转换成时间报文并转交给LORA模块24；发射天线25负责 把需要发送的时间报文通过广播方式发送出去。
[0042] 请参考图4～图6，根据同步入口录波波型、出口录波波型，判断线路 是否有异常的方式如下：
[0043] 如果入口、出口电流/电压波型重叠，说明线路正常；
[0044] 如果入口电压波型完整，出口电压波形缺失0.5个波到10个波，说明 线路中间产生了一个暂降；
[0045] 如果入口电压波型完整，出口电压波形缺少超过10个波，少于30个 波，说明线路中间有双回路切换动作；
[0046] 如果入口电压波型杂波较弱，出口电压波形杂波较强，一般情形下为 负载存在谐波干扰；
[0047] 如果当线路波型瞬间出现1500Hz到10Mhz的一段杂波，说明线路中 发生了火花事件；
[0048] 如果出口电流波形幅度明显小于入口电流波形幅度，表明线路存在线 损。
[0049] 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，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，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。
