供電線路故障定位儀及故障定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種供電線路故障定位儀及定位方法，定位儀包括電子PT采集單元、電源模塊、時間同步電路、衛(wèi)星信號接收器、衛(wèi)星天線、CT采集單元、高阻變低阻通道、高速采集AD轉換單元、CPU處理器、顯示屏、GPRS模塊、3G天線,所述衛(wèi)星信號接收器與時間同步電路相連，所述時間同步電路與CPU處理器相連，所述電子PT采集單元與高阻變低阻通道相連，高阻變低阻通道與高速采集AD轉換單元相連，CT采集單元與高速采集AD轉換單元相連，所述高速采集AD轉換單元與CPU處理器相連。本發(fā)明實現(xiàn)高頻電壓行波的準確傳變，對于架空線路和地下電纜的故障都能準確定位及測距。
【專利說明】供電線路故障定位儀及故障定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電線路故障定位儀及故障定位方法，屬于電力設備【技術領域】?！颈尘凹夹g】
[0002]目前我國電力部門在IOk步配電網上廣泛采用機電一體化的故障指示器，當發(fā)生故障以后，要派出巡線員沿線路查找動作的故障指示器來確定故障位置。由于配電網分支線路多，查找故障十分不便，往往耗費大量的人力、物力和時間。尤其是地下電纜，其檢測和定位就更加困難。
[0003]國內IOk步?66k步配電網中性點基本是采用非直接接地方式。電力系統(tǒng)規(guī)程規(guī)定在非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時可以工作兩小時。如果是永久性接地，則需要在兩小時內斷開接地線路。在中性點非接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地的故障占所有故障的70%以上。在對故障的檢測方法與手段方面，對于小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，由于沒有明顯的電流變化特征作為接地故障的判據，查找該故障一直是一個世界性的難題。現(xiàn)有技術主要有高次諧波零序分量在線測量法、高次諧波零序分量離線測量法、有功分量法、中性點小電阻接地、注入電流法、暫態(tài)信號測量和計算法、低頻信號注入法等。上述方法中，有的是只適合在變電站使用，有的在線路上使用時，準確度較差，或費用太高，不適合在配電系統(tǒng)中推廣。目前國內投入運行的故障定位選線裝置由于種種原因，效果并不理想。
[0004]申請?zhí)枮?9123488.X的專利文獻公開了一種故障點定位系統(tǒng)，利用“GP止”(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))時鐘對時，在一條線路兩端安裝主站和分站接收故障電壓行波，在主站和分站線路兩端計算故障電壓行波到達的先后來確定故障點。需要指出的是地下電纜發(fā)生故障時，由于電纜呈容性，根據延時效應電壓不會立即產生明顯的下降，經過一定的時間電壓才下降。造成故障檢測儀不能立即獲取故障信息對故障點進行正確的判斷。對于上述電纜故障電壓行波延時給故障判斷帶來的影響，該專利文獻并未提供解決方案。
[0005]對于架空線路的故障電壓行波的傳輸不存在延時效應，但對于行波信號能否有效提取依賴于互感器是否能正確地傳變高頻暫態(tài)量。研究表明，電流互感器可以傳變高達IOOkHz的電流行波信號，但是對于高頻電壓行波的傳變是個難題，目前，在高壓電網上廣泛使用的電容式電壓互感器(C步正)由于截止頻率太低，行波傳變特性不佳，電壓行波定位及測距法的應用受到極大限制。而申請?zhí)枮?9123488.X的專利文獻中并未公開有關高頻電壓行波傳變裝置的技術方案。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種供電線路故障定位儀及故障定位方法，對現(xiàn)有技術進行改進，實現(xiàn)高頻電壓行波的準確傳變，對于架空線路和地下電纜的故障都能準確定位及測距。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn):
[0008]一種供電線路故障定位儀，包括電子P正采集單元2、電源模塊3、時間同步電路4、衛(wèi)星信號接收器5、衛(wèi)星天線6、C正采集單元7、高阻變低阻通道8、高速采集AD轉換單元9XP此處理器10、顯示屏11、GPR止模塊12、3G天線13主所述電源模塊3給電子P正采集單元2、時間同步電路4、衛(wèi)星信號接收器5、高阻變低阻通道8、高速采集AD轉換單元9、CP此處理器10、顯示屏11、GPR止模塊12供電，所述衛(wèi)星天線6與衛(wèi)星信號接收器5相連，衛(wèi)星信號接收器5與時間同步電路4相連，所述時間同步電路4與CP此處理器10相連，所述電子P正采集單元2與高阻變低阻通道8相連，高阻變低阻通道8與高速采集AD轉換單元9相連，C正采集單元7與高速采集AD轉換單元9相連，所述高速采集AD轉換單元9與CP此處理器10相連，所述顯示屏11、GPR止模塊12分別與CP此處理器10相連，所述3G天線13與GPR止模塊12相連。
[0009]一種供電線路故障定位方法，包括:
[0010]將供電線路故障定位儀安裝于電網每條線路的兩端，并且每條線路至少安裝兩個，對于地下電纜線路瞬時放電故障，采用瞬時電壓電流乘積項極大值方向判定法，即供電線路故障定位儀檢測到電壓電流乘積項發(fā)生突變時，檢出乘積項極大值方向改變的兩測量點間作為故障區(qū)間；
[0011]對于架空線路,計算三相合成零序電壓步O,計算步O的相位角,無故障時,零序電壓步ο向量為零，當發(fā)生接地故障，零序電壓步O相位角發(fā)生突變，根據檢測點兩端相位角的變化判斷故障區(qū)間；
[0012]對于架空線路，也可以采集電流信號，計算三相合成零序電流1，計算1的相位角，無故障時，零序電流1向量為零，當發(fā)生接地故障,零序電流1相位角發(fā)生突變，根據檢測點兩端相位角的變化判斷故障區(qū)間。
[0013]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現(xiàn):
[0014]前述供電線路故障定位儀，其中電子P正采集單元2包括放電管、多個無感電阻，所述多個無感電阻進行串聯(lián)，在串聯(lián)電路的兩端接入高壓，多個無感電阻進行串聯(lián)分壓，在分壓輸出端采用2個電阻進行并聯(lián)，并在分壓輸出端并聯(lián)接入一個放電管；所述高阻變低阻通道8包括2個放大器，電子P正采集單元2將降壓后的信號分別送入高阻變低阻通道8的2個放大器的正相輸入端進行信號的同相差分放大。
[0015]前述供電線路故障定位儀，其中衛(wèi)星信號接收器5接受北斗衛(wèi)星信號。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:實現(xiàn)了架空線路的高頻電壓行波的準確傳變，對于地下電纜的接地故障采用瞬時電壓電流乘積項極大值判斷故障，解決了電壓行波延時影響故障判斷的問題，本發(fā)明對架空線路和地下電纜的故障都能準確定位及測距。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的故障定位儀電路圖；
[0018]圖2是本發(fā)明故障定位儀電子P正采集單元電路圖；
[0019]圖3是本發(fā)明故障定位儀高阻變低阻通道電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明供電線路故障定位儀包括電子P正采集單元2、電源模塊3、時間同步電路4、衛(wèi)星信號接收器5、衛(wèi)星天線6、C正采集單元7、高阻變低阻通道8、高速采集AD轉換單元9、CP此處理器10、顯示屏11、GPR止模塊12、3G天線13主所述電源模塊3給電子P正采集單元2、時間同步電路4、衛(wèi)星信號接收器5、高阻變低阻通道8、高速采集AD轉換單元9、CP此處理器10、顯示屏11、GPR止模塊12供電，所述衛(wèi)星天線6與衛(wèi)星信號接收器5相連，衛(wèi)星信號接收器5與時間同步電路4相連，所述時間同步電路4與CP此處理器10相連，所述電子P正采集單元2與高阻變低阻通道8相連，高阻變低阻通道8與高速采集AD轉換單元9相連，C正采集單元7與高速采集AD轉換單元9相連，所述高速采集AD轉換單元9與CP此處理器10相連，所述顯示屏11、GPR止模塊12分別與CP此處理器10相連，所述3G天線13與GPR止模塊12相連。如圖2所示，電子P正采集單元2包括放電管D1、無感電阻Rl、R2、R3、R4、R5，所述無感電阻Rl、R2、R3、R4進行串聯(lián)，在串聯(lián)電路的兩端接入高壓，所述無感電阻R1、R2、R3、R4進行串聯(lián)分壓，在分壓輸出端R4兩端再并聯(lián)一個電阻R5及放電管D1，在分壓輸出端采用R4、R5、D1并聯(lián)，是為了防止電阻損壞，高壓進入高阻變低阻通道電路，損壞元器件。如圖3所示，所述高阻變低阻通道8包括2個放大器此1A、此1B，電子P正采集單元2將降壓后的信號分別從P正1-1、P正2-1送入2個放大器的正相輸入端進行信號的同相差分放大。本發(fā)明為了準確提取電壓行波信號，專門設計了電子P正采集單元2，排除了電壓行波經過現(xiàn)有電容式電壓互感器造成的波形畸變。需要說明的是在高阻情況下，高頻信號會產生衰減，必須增加高阻變低阻的通道，以保證故障行波信號的檢測。本發(fā)明的高阻變低阻通道8采用同相差分放大，對行波信號進行了有效放大。
[0022]本發(fā)明的衛(wèi)星信號接收器5接受北斗衛(wèi)星信號，北斗系統(tǒng)是雙星定位，響應速度小于I秒，優(yōu)于GP止系統(tǒng)。衛(wèi)星信號接收器5接收衛(wèi)星時標信號，傳遞給時間同步電路4，將故障定位儀與衛(wèi)星時鐘信號同步，測量數據的準確性得到提升。
[0023]所述電壓行波信號經電子P正采集單元2、高阻變低阻通道8、高速采集AD轉換單元9送至CP此處理器10，電流行波信號經C正采集單元7、高速采集AD轉換單元9送至CP此處理器10。GPR止模塊12用于向電網監(jiān)控系統(tǒng)服務器以短信形式發(fā)送采集的故障信號。
[0024]使用所述供電線路故障儀進行故障定位方法，包括:
[0025]將供電線路故障定位儀安裝于電網每條線路的兩端，并且每條線路至少安裝兩個，當電網某條線路的某個位置發(fā)生故障時，故障點會產生一組故障電壓電流行波向線路兩端傳播，由于采用衛(wèi)星時標信號進行同步，每個供電線路故障定位儀的數據采集時序是同步的，因此可以根據線路故障點兩端的供電線路故障定位儀接受到故障行波的時間差來計算故障點位置，各個供電線路故障定位儀的時間同步電路接受北斗衛(wèi)星系統(tǒng)或GP止衛(wèi)星系統(tǒng)時標信號，使所有供電線路故障定位儀同步，保證測距的準確。
[0026]對于地下電纜線路，非接地系統(tǒng)送電電纜的瞬時放電故障電流比較大主但電壓變化一般不是很大主由于I.步乘積數值較大，故障點方向可以容易地檢出。因此，對于地下電纜線路瞬時放電故障，采用瞬時電壓電流乘積項極大值方向判定法，即供電線路故障定位儀檢測到電壓電流乘積項發(fā)生突變時，將突變前后的測量值送到系統(tǒng)服務器，檢出乘積項極大值方發(fā)生突變，而方向又正負相對的兩測量點間作為故障區(qū)間。
[0027]對于架空線路,計算三相合成零序電壓步O,計算步O的相位角,無故障時,零序電壓步ο向量為零，當發(fā)生接地故障，零序電壓步O相位角發(fā)生突變，將突變前后的測量值送到系統(tǒng)服務器，根據兩端相位角的變化判斷故障區(qū)間。也可以采集電流信號，計算三相合成零序電流1,計算1的相位角,無故障時,零序電流1向量為零,當發(fā)生接地故障,零序電流1相位角發(fā)生突變，將突變前后的測量值送到系統(tǒng)服務器，根據兩端相位角的變化判斷故障區(qū)間。
[0028]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種供電線路故障定位儀，其特征在于，包括電子PT采集單元(2)、電源模塊(3)、時間同步電路(4)、衛(wèi)星信號接收器(5)、衛(wèi)星天線(6)、CT采集單元(7)、高阻變低阻通道(8)、高速采集AD轉換單元(9)、CPU處理器(10)、顯示屏(11)、GPRS模塊(12)、3G天線(13)，所述電源模塊(3)給電子PT采集單元(2)、時間同步電路(4)、衛(wèi)星信號接收器(5)、高阻變低阻通道(8)、高速采集AD轉換單元(9)、CPU處理器(10)、顯示屏(11)、GPRS模塊(12)供電，所述衛(wèi)星天線(6)與衛(wèi)星信號接收器(5)相連，衛(wèi)星信號接收器(5)與時間同步電路⑷相連，所述時間同步電路⑷與CPU處理器(10)相連，所述電子PT采集單元(2)與高阻變低阻通道(8)相連，高阻變低阻通道(8)與高速采集AD轉換單元(9)相連，CT采集單元(7)與高速采集AD轉換單元(9)相連，所述高速采集AD轉換單元(9)與CPU處理器(10)相連，所述顯示屏(11)、GPRS模塊(12)分別與CPU處理器(10)相連，所述3G天線(13)與GPRS模塊(12)相連。
2.如權利要求1所述的供電線路故障定位儀，其特征在于，所述電子PT采集單元(2)包括放電管、多個無感電阻，所述多個無感電阻進行串聯(lián)，在串聯(lián)電路的兩端接入高壓，多個無感電阻進行串聯(lián)分壓，在分壓輸出端采用2個電阻進行并聯(lián)，并在分壓輸出端并聯(lián)接入一個放電管；所述高阻變低阻通道⑶包括2個放大器，電子PT采集單元⑵將降壓后的信號分別送入高阻變低阻通道(8)的2個放大器的正相輸入端進行信號的同相差分放大。
3.如權利要求1所述的供電線路故障定位儀，其特征在于，所述衛(wèi)星信號接收器(5)接受北斗衛(wèi)星信號。
4.如權利要求1所述的供電線路故障定位儀的故障定位方法，其特征在于，包括: 將供電線路故障定位儀安裝于電網每條線路的兩端，并且每條線路至少安裝兩個，對于地下電纜線路瞬時放電故障，采用瞬時電壓電流乘積項極大值方向判定法，即供電線路故障定位儀檢測到電壓電流乘積項發(fā)生突變時，檢出乘積項極大值方向改變的兩測量點間作為故障區(qū)間； 對于架空線路，計算三相合成零序電壓Vo,計算Vo的相位角,無故障時,零序電壓Vo向量為零，當發(fā)生接地故障，零序電壓Vo相位角發(fā)生突變，根據檢測點兩端相位角的變化判斷故障區(qū)間； 對于架空線路，采集電流信號，計算三相合成零序電流Ιο，計算1的相位角，無故障時，零序電流1向量為零，當發(fā)生接地故障，零序電流1相位角發(fā)生突變，根據檢測點兩端相位角的變化判斷故障區(qū)間。
【文檔編號】G01R31/08GK103884959SQ201310750892
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉浩, 邵長亮, 徐舒, 徐文浩 申請人:江蘇省電力公司鎮(zhèn)江供電公司, 鎮(zhèn)江海貝信息科技有限公司, 鎮(zhèn)江泰利豐電子有限公司