(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211058590.4 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 国网河南省电力公司开封供电公司 地址 475000 河南省开封市金明大道电力 大厦 (72)发明人 孟凡斌　南钰　郑罡　郝婧　 王方苏　秦泽华　王宏研　 (74)专利代理 机构 郑州图钉专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 41164 专利代理师 石路 (51)Int.Cl. G01R 31/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种高压 输电线路故障预警方法 (57)摘要 本发明涉及一种高压输电线路故障预警方 法， 它包括监控系统， 监控系统包括前端采集单 元、 网络传输单元和监控中心， 前端采集单元包 括感知监测系统、 故障分析系统和检修运维系 统， 感知监测系统包括监控子站和服务器， 故障 分析系统包括数字故障指示器、 故障录波器、 数 据采集器和接地电压报警装置， 检修运维系统包 括预警单元； 本发明具有结构简单、 实现在线故 障监测及预警、 实现多方位、 多元化故障监测、 提 高供电可靠性的优点。 权利要求书4页 说明书12页 附图5页 CN 115542074 A 2022.12.30 CN 115542074 A 1.一种高压输电线路故障预警方法， 它 包括监控系统， 其特征在于： 所述的监控系统包 括前端采集单元、 网络传输单元和监控中心， 所述的前端采集单元包括感知监测系统、 故障 分析系统和检修运维系统， 所述的感知监测系统包括监控子站和 服务器， 所述的故障分析 系统包括数字故障指示器、 故障录波器、 数据采集器和接地电压报警装置， 所述的检修运 维 系统包括预警单 元。 2.如权利要求1所述的一种高压输电线路故障预警方法， 其特征在于： 所述的故障分析 系统的数字故障指示器采用LPK2 ‑A型指示器， 所述的故障录波器采用RCS ‑904A型录波器， 所述的数据采集器采用LPK ‑DCU3型采集器， 所述的接地电压报警装置采用LPK2 ‑U型报警装 置， 所述的数据采集器与接地电压报警装置通过 无线跳频通信。 3.如权利要求2所述的一种高压输电线路故障预警方法， 其特征在于： 所述的故障分析 系统根据线路发生故障时， 线路中会流过稳态和暂态故障电流并且线路电压会发生改变的 暂态现象判断线路是否发生故障， 具体为： 1)永久性相间短路故障检测判据 线路发生相间永久性短路时， 相当于两个电源直接短接， 变电站和故障点连接的回路 上会流过很大的电流， 同时变电所的继电保护装置会按照速断、 过流定值启动保护， 使得线 路跳闸断电； 永久性短路故障采用自适应负荷电流的过流突变判 据时， 应有四个条件： a)线 路正常运行有电流或有电压超过30秒钟； b)线路中出现100A以上的突变电流， 或者短路电 流超过人工设定的短路故障检测参数， 包括速断、 过流定值参数， 定值范围为100 ‑2000A/ 20‑3000ms； c)大电流持续时间不超 过10秒钟， 即0.02s≤ΔT≤10s， ΔT为电流突变时间； d) 10秒钟后电路处于停电无电流、 无电压状态； 以上四个条件同时满足， 数字故障指示器判断 该位置的线路后面出现永久性或瞬时性短路故障； 2)单相接地故障检测判据 线路发生单相接地时， 根据不同的接地条件， 例如金属性接地、 高阻接地， 会出现多种 复杂的暂态现象， 包括出现线路对地的分布电容放电电流、 接地线路对地电压下降、 接地线 路出现五次和七次等高次谐波增大， 以及该线路零序电流增大， 综合以上情况， 单相接地判 据为： a)线路正常运行有电流或有电压超过30秒钟； b)线路中有突然增大的杂散电容放电 电流， 并超过设定的接地故障检测参数， 如暂态接地电流增量定值； c)接地线路电压降低， 并超过设定的接地 故障检测参数， 如 线路对地电压下降比例、 对地电压下降延时； d)接地线 路依然处于供电有电流状态； 以上四个条件同时满足， 数字故障指示器判断该位置的后面 有单相接地故障； 对于三相电缆场合， 可以通过监测稳态零序电流大小来检测单相 接地故 障， 同时通过捕捉暂态零序电流的大小来辅助判断单相 接地故障， 三相电缆接地故障判据 为： 零序电流速断或过流启动0.60A/0 ‑9.99s； 出厂默认为速断10A/500ms、 过流5A/1s； 暂态 零序电流增量启动： 0 ‑100A/0.01 ‑3ms， 本地不指示， 只上报接地故障电流， 出厂默认参数为 零序暂态电流增量 为30A； 3)过流 雷击、 外破、 线路瞬时故障等原因， 造成线路瞬时过流跳闸， 但又恢 复正常供电， 没有造 成永久短路， 其 故障判据与永久性 故障判据一致， 瞬时性 故障动作以后， 可以通过主站系统 遥控复归， 不必等到二十四小时以后才定时复归。 4.如权利要求1所述的一种高压输电线路故障预警方法， 其特征在于： 所述的监控子站权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115542074 A 2包括监控主机和数据采集单元， 所述的监控主机包括GPRS/4G网络通信模块、 充电控制器、 激光扫描探测器、 视频在线监测器和声表面波传感器， 所述的声表面波传感器包括谐振器 型声表面波温度传感器和延迟线型声表面波温度传感器。 5.如权利要求4所述的一种高压输电线路故障预警方法， 其特征在于： 所述的数据采集 单元包括杆塔倾斜在线监测单元、 绝缘子泄漏电流在线监测单元、 导线温度在线监测单元、 舞动在线监测单元、 微气象在线监测单元、 绝缘子弧垂/风偏在线监测单元、 导线弧垂/风偏 在线监测单元、 覆冰在线监测单元、 微风振动在线监测单元、 远程视频在线监测单元、 CT取 电在线监测单元、 视频在线监测单元、 雷击在线监测单元、 接地电阻在线监测单元、 防外破 在线监测单元、 绝缘子污秽度在 线监测单元、 故障定位在线监测单元、 接地环 流在线监测单 元、 防山火在线监测单 元、 驱鸟在线监测单 元。 6.如权利要求5所述的一种高压输电线路故障预警方法， 其特征在于： 所述的杆塔倾斜 在线监测单元采用FH ‑9001型监测单元， 所述的绝缘子泄漏电流在 线监测单元采用FH ‑9002 型监测单元， 所述的导线温度在 线监测单元采用FH ‑9003型监测单元， 所述的舞动在 线监测 单元采用FH ‑9004型监测单元， 所述的微气象在线监测单元采用FH ‑9005型监测单元， 所述 的绝缘子弧垂/风偏在 线监测单元、 导线弧垂/风偏在 线监测单元采用FH ‑9006型监测单元， 所述的覆冰在 线监测单元采用FH ‑9007型监测单元， 所述的微风振动在 线监测单元采用FH ‑ 9008型监测单元， 所述的远程视频在线监测单元采用FH ‑9009型监测单元， 所述的CT取电在 线监测单元采用FH ‑9009‑CT型监测单元， 所述的雷击在线监测单元采用FH ‑900B型监测单 元， 所述的接地电阻在线监测单元采用FH ‑900C型监测单元， 所述的防外破在 线监测单元采 用FH‑900D型监测单元， 所述的绝缘子污秽度在线监测单元采用FH ‑900E型监测单元， 所述 的故障定位在 线监测单元采用FH ‑900F型监测单元， 所述的接地环 流在线监测单元采用FH ‑ 900L型监测单元， 所述的防山火在 线监测单元采用FH ‑900M型监测单元， 所述的驱鸟在 线监 测单元采用FH ‑900N型监测单 元。 7.如权利要求1 ‑6任一项权利要求所述的一种高压输电线路故障预警方法， 其特征在 于： 所述的方法包括以下步骤： S1： 前端采集设备部署在电力杆塔； S2： 前端采集单元负责采集高压输电线路的运行数据， 并将其通过网络传输单元发送 给监控中心， 实现输电线路 的远程视频、 微气象、 覆冰、 杆塔倾斜、 弧垂/风偏、 防盗报警、 雷 击、 舞动等线路情况实时监测， 大幅提升高压输电线路在线监测的精准性以及决策处置的 智能化水平； S3： 激光扫描探测器及视频在线监测器部署在市区杆塔， 实现双重探测保护， 二十四小 时实时探测线路保护区内闯入物体， 经过处理的信号通过智能物体算法， 解算出区域内是 否出现超高车辆； 并智能联动摄像机抓拍照片/录像， 通过网络传输单元上传到监控中心， 用户也将通过手机短信收到设备发来的外破告警信息； S4： 监控中心根据接收到的数据， 分析高压输电线路状态并生成报告和图形图像数据, 发送至监控大屏显示； S5： 监控中心根据报告对高压 输电线路故障预警处 理； S6： 建立高压 输电线路交叉跨越在线监测与预警系统； S7： 建立高压 输电线路运行状态管控及综合评价系统。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115542074 A 3