專利名稱：自適應(yīng)故障指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自適應(yīng)故障指示器。
背景技術(shù)：
在配電網(wǎng)中，線網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電氣線路或設(shè)備運(yùn)行方式多變，由于電纜絕緣層老化 或發(fā)生破損，或電氣連接不良等原因，都可能造成電氣線路或設(shè)備發(fā)生故障，對(duì)于供電可靠 性的影響巨大。在線路維護(hù)和故障檢修時(shí)，維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)故障地點(diǎn)、判斷故障性質(zhì)費(fèi)時(shí)費(fèi) 力，造成故障處理和檢修的工作量很大。在電力系統(tǒng)中，通常采用故障指示器來指示故障線 路，以供檢修人員使用。但是，目前使用的故障指示器，多只能對(duì)單一故障進(jìn)行指示，對(duì)供檢 修人員判斷故障性質(zhì)的適應(yīng)性較差。故障指示器自動(dòng)化性能差，由于沒有接口，無法與配網(wǎng) 主站系統(tǒng)連接，不能快速、自動(dòng)定位故障，與實(shí)施故障隔離等自動(dòng)化裝置不能協(xié)同動(dòng)作等問 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種對(duì)接地故障、短路故障
均可以進(jìn)行判斷、快速自動(dòng)定位和顯示，并可以與配電網(wǎng)主站系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)施與故障隔
離自動(dòng)化裝置協(xié)同動(dòng)作，大大降低檢修人員工作量的自適應(yīng)故障指示器。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的自適應(yīng)故障指示器，包括殼體，所述殼體內(nèi)安裝有
傳感器單元、取樣單元和控制單元，所述殼體上方安裝有翻牌指示器，所述殼體采用透光材
料做成，所述殼體內(nèi)還安裝有取樣單元、顯示單元、故障信號(hào)輸出單元和用于與系統(tǒng)總站相
連的通訊單元，所述傳感器單元和取樣單元分別與信號(hào)調(diào)理單元和控制單元依次相連，所
述控制單元與顯示單元、故障信號(hào)輸出單元、通訊單元分別相連，所述顯示單元和故障信號(hào)
輸出單元與所述翻牌指示器相連，所述傳感器單元將用戶電路的強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄z測(cè)信號(hào)
輸出至所述信號(hào)調(diào)理單元，所述信號(hào)調(diào)理單元將所述檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為用戶線路的電壓、電
流和接地三種信號(hào)輸出至所述控制單元，所述控制單元判斷故障發(fā)生與否，以及故障類別，
故障時(shí)間，故障信息的保存和復(fù)位，并分別輸出故障顯示信號(hào)至所述顯示單元、輸出故障控
制信號(hào)至所述故障信號(hào)輸出單元、輸出故障信息數(shù)據(jù)至所述通訊單元，所述通訊單元與系
統(tǒng)總站實(shí)時(shí)通訊，所述故障信號(hào)輸出單元輸出全程翻牌信號(hào)至所述翻牌指示器，所述顯示
單元輸出夜間發(fā)光指示信號(hào)至所述夜間發(fā)光裝置，其中，所述控制單元設(shè)有 采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集檢測(cè)信號(hào)； 故障判別模塊用于判斷故障發(fā)生與否，以及故障類別，故障時(shí)間，故障信息的保 存和復(fù)位； 故障信號(hào)輸出模塊用于輸出故障顯示信號(hào)和故障控制信號(hào)；
通訊模塊用于上傳故障信息并接受系統(tǒng)總站的控制。 本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器，其中所述傳感器單元由電流互感器CT構(gòu)成，所述電流 互感器CT串接在用戶電路中。
本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器，其中所述信號(hào)調(diào)理單元設(shè)有與所述電流互感器二次線 圈串接的第一電阻，所述取樣單元設(shè)有第一電容、第二電阻、第二電容和第三電容，所述第 一電容、第二電阻、第二電容和第三電容依次串接后與用戶電路10KV電源并接，所述第一 電阻上的電壓接至低通濾波器，所述低通濾波器輸出電流信號(hào)；所述第二電阻上的電壓接 至第一濾波器，所述第一濾波器輸出接地電流信號(hào)；所述第二電容上的電壓接至第二濾波 器，所述第二濾波器輸出電壓信號(hào)；所述第二電容上的電壓接至高通濾波器，所述高通濾波 器輸出接地電壓信號(hào)，所述接地電流信號(hào)和接地電壓信號(hào)組成所述接地信號(hào)。
本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器，其中所述通訊單元設(shè)有GPRS模塊，所述控制單元通過 所述GPRS模塊與所述系統(tǒng)主站無線相連。 本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器的優(yōu)點(diǎn)在于由于裝置設(shè)置了傳感器單元、取樣單元、信 號(hào)調(diào)理單元、控制單元、顯示單元、故障信號(hào)輸出單元和用于與系統(tǒng)總站相連的通訊單元， 控制單元可以實(shí)現(xiàn)可靠識(shí)別接地故障、短路故障發(fā)生的線路；不僅可翻牌指示故障，顯示單 元還可在夜間發(fā)光指示故障；故障信號(hào)輸出單元和通訊單元在與系統(tǒng)總站的通訊中，可主 動(dòng)實(shí)時(shí)報(bào)告故障數(shù)據(jù)，供主站系統(tǒng)集中采集，準(zhǔn)確、快速判斷故障具體位置，實(shí)施與故障隔 離自動(dòng)化裝置協(xié)同動(dòng)作，方便及時(shí)排除故障恢復(fù)供電，提高了供電可靠性，降低檢修人員工


圖1為本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器的方框圖；
圖2是傳感器單元的電路原理圖；
圖3是取樣單元的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例說明本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器。 參照?qǐng)D1 ，本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器，包括殼體，殼體內(nèi)安裝有傳感器單元1 、取樣 單元2、信號(hào)調(diào)理單元3、控制單元7、顯示單元8、故障信號(hào)輸出單元9和用于與系統(tǒng)總站12 相連的通訊單元10。 殼體采用透光材料做成，殼體上方安裝有翻牌指示器ll，翻牌指示器11設(shè)有夜間 發(fā)光裝置。電源包括電壓變換、穩(wěn)壓、電池及電池管理等電路對(duì)裝置實(shí)現(xiàn)可靠供電。
傳感器單元1和取樣單元2分別與信號(hào)調(diào)理單元3、控制單元7依次相連，控制單 元7與顯示單元8、故障信號(hào)輸出單元9、通訊單元10分別相連，顯示單元8和故障信號(hào)輸 出單元9與翻牌指示器11分別相連，傳感器單元1和取樣單元2將用戶電路的強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn) 變?yōu)殡娏鞑杉盘?hào)輸出至信號(hào)調(diào)理單元3，信號(hào)調(diào)理單元3將電流采集信號(hào)轉(zhuǎn)換為用戶線 路的電壓、電流和接地三種信號(hào)4-6輸出至控制單元7，控制單元7判斷故障發(fā)生與否，以及 故障類別，故障時(shí)間，故障信息的保存和復(fù)位，并分別輸出故障顯示信號(hào)至顯示單元8、輸出 故障控制信號(hào)至故障信號(hào)輸出單元9、輸出故障信息數(shù)據(jù)至通訊單元IO，故障信號(hào)輸出單 元9輸出全程翻牌信號(hào)至翻牌指示器11，顯示單元8輸出夜間發(fā)光指示信號(hào)至夜間發(fā)光裝 置，通訊單元10與系統(tǒng)總站12實(shí)時(shí)通訊。 在本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器中，傳感器單元1采用電流互感器CT，電流互感器CT
4安裝在用戶電路中，實(shí)時(shí)將用戶線路的電流經(jīng)電流互感器CT變換后變換為弱電檢測(cè)信號(hào) 并通過低通濾波后供信號(hào)調(diào)理單元3使用。取樣單元2設(shè)有第一電容Cl、第二電阻Rll、第 二電容C2和第三電容C3。第一電容Cl、第二電阻Rll、第二電容C2和第三電容C3依次串 接后與用戶電路10KV電源并接。信號(hào)調(diào)理單元3將傳感器單元1和取樣單元2輸出的檢 測(cè)信號(hào)變換為表示線路故障的電流信號(hào)4、電壓信號(hào)5和接地信號(hào)6。 其中，參照?qǐng)D2，信號(hào)調(diào)理單元3將第一電阻R10上的電壓接至低通濾波器，低通濾 波器輸出電流信號(hào)4。 參照?qǐng)D3，AD1為接地電流信號(hào)6-1，直接由第二電阻R11上的電壓經(jīng)濾波得到。即 第二電阻R11上的電壓接至第一濾波器，第一濾波器輸出電流信號(hào)6-1。工作過程為在接 地后，線路對(duì)地放電，該電流會(huì)有變化，通過檢測(cè)第二電阻Rll的電壓，可檢測(cè)出該電流變 化，從而檢出電流信號(hào)6-1。 AD2為檢測(cè)線路對(duì)地電壓的基波分量，可用于分析計(jì)算故障和非故障情況下的電 壓，即電壓信號(hào)5。電壓信號(hào)5通過第二電容C2上的電壓經(jīng)濾波得到，即第二電容C2上的 電壓接至第二濾波器，第二濾波器輸出電壓信號(hào)5，在接地后此電壓會(huì)有變化，從而檢出電 壓信號(hào)5。 out信號(hào)為接地信號(hào)6，是分壓電容對(duì)地放電突變電流和電容電壓下降，以及突變 電流和電壓比相得來，其原理是在接地時(shí)電容的電壓接高通濾波后檢出接地產(chǎn)生的電容電 壓變化。第二電容C2上的電壓接至高通濾波器，高通濾波器輸出接地電壓信號(hào)6-2，接地電 流信號(hào)6-l和接地電壓信號(hào)6-2組成接地信號(hào)6。各濾波器為傳統(tǒng)技術(shù)，不做詳述。這三路 信號(hào)供控制單元7的外設(shè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由控制單元7計(jì)算分析得出單相接地故障信息。
本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器的控制單元7設(shè)有低功耗ARM，存儲(chǔ)器、時(shí)鐘、看門狗、晶 振等電路，實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)調(diào)理單元3的三路輸出信號(hào)，將電流、電壓信號(hào)經(jīng)采樣計(jì)算得出線 路的電壓電流值，輸給短路故障判別程序判斷是否有電路出現(xiàn)。短路故障判別程序采用傅 里葉等算法，判斷故障發(fā)生與否，以及故障類別，故障時(shí)間，包括故障信息保存和復(fù)位的故 障判別模塊；輸出故障顯示信號(hào)的顯示模塊；輸出故障控制信號(hào)的故障信號(hào)輸出模塊和上 傳故障信息并接受系統(tǒng)主站12的整定控制的通訊模塊。通訊單元10由GPRS模塊組成，以 短信數(shù)據(jù)與系統(tǒng)主站12通訊。 下面說明控制單元7自適應(yīng)判斷故障的工作過程。 當(dāng)控制單元7接收信號(hào)調(diào)理單元3表示線路故障的電流信號(hào)4、電壓信號(hào)5和接地 信號(hào)6后，由于其接地故障信號(hào)是分壓電容對(duì)地放電突變電流和電容電壓下降，以及突變 電流和電壓比相得來，控制單元7對(duì)采樣接地瞬間的電容電流首半波與接地瞬間的電壓首 半波，比較其相位，當(dāng)采樣接地瞬間的電容電流突變且大于一定數(shù)值，并且與接地瞬間的電 壓首半波同相，同時(shí)導(dǎo)線對(duì)地電壓降低，則判斷線路發(fā)生接地故障，否則線路未發(fā)生接地。
在判斷出現(xiàn)故障時(shí)，翻牌指示器動(dòng)作，在到了閃光指示時(shí)段后，顯示單元輸出夜間 發(fā)光指示信號(hào)至翻牌指示器夜間發(fā)光裝置發(fā)出閃光；同時(shí)啟動(dòng)故障信號(hào)輸出單元9，其動(dòng) 作輸出接點(diǎn)供故障隔離、重合器等配電自動(dòng)化裝置使用，協(xié)同實(shí)現(xiàn)故障處理，實(shí)現(xiàn)故障處理 自動(dòng)化；并同時(shí)啟動(dòng)通訊單元10，向配網(wǎng)系統(tǒng)主站12報(bào)告故障信息；在啟動(dòng)復(fù)歸計(jì)時(shí)到了 設(shè)定的復(fù)歸時(shí)間后，則復(fù)歸上述故障指示信號(hào)。在故障處理完后，控制單元7將關(guān)閉不用部 分的電源，實(shí)現(xiàn)能源消耗最小化。
以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明涉及精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自適應(yīng)故障指示器，包括殼體，所述殼體內(nèi)安裝有傳感器單元(1)和控制單元(7)，所述殼體上方安裝有翻牌指示器(11)，其特征在于所述殼體采用透光材料做成，所述翻牌指示器(11)設(shè)有夜間發(fā)光裝置，所述殼體內(nèi)還安裝有信號(hào)調(diào)理單元(3)、取樣單元(2)、顯示單元(8)、故障信號(hào)輸出單元(9)和用于與系統(tǒng)總站(12)相連的通訊單元(10)，所述傳感器單元(1)和取樣單元(2)分別與信號(hào)調(diào)理單元(3)和控制單元(7)依次相連，所述控制單元(7)與顯示單元(8)、故障信號(hào)輸出單元(9)、通訊單元(10)分別相連，所述顯示單元(8)和故障信號(hào)輸出單元(9)與所述翻牌指示器(11)分別相連，所述傳感器單元(1)和取樣單元(2)將用戶電路的強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄z測(cè)信號(hào)輸出至所述信號(hào)調(diào)理單元(3)，所述信號(hào)調(diào)理單元(3)將所述檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為用戶線路的電壓、電流和接地三種信號(hào)輸出至所述控制單元(7)，所述控制單元(7)判斷故障發(fā)生與否，以及故障類別，故障時(shí)間，故障信息的保存和復(fù)位，并分別輸出故障顯示信號(hào)至所述顯示單元(8)、輸出故障控制信號(hào)至所述故障信號(hào)輸出單元(9)、輸出故障信息數(shù)據(jù)至所述通訊單元(10)，所述故障信號(hào)輸出單元(9)輸出全程翻牌信號(hào)至所述翻牌指示器(11)，所述顯示單元(8)輸出夜間發(fā)光指示信號(hào)至所述夜間發(fā)光裝置，所述通訊單元(10)與系統(tǒng)總站(12)實(shí)時(shí)通訊，其中，所述控制單元(7)設(shè)有采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集檢測(cè)信號(hào)；故障判別模塊用于判斷故障發(fā)生與否，以及故障類別，故障時(shí)間，故障信息的保存和復(fù)位；顯示模塊用于輸出故障顯示信號(hào)；故障信號(hào)輸出模塊用于輸出故障控制信號(hào)；通訊模塊用于上傳故障信息并接受系統(tǒng)總站(12)的控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)故障指示器，其特征在于，所述傳感器單元(l)由電流 互感器(CT)構(gòu)成，所述電流互感器(CT)串接在用戶電路中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)故障指示器，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理單元(3) 設(shè)有與所述電流互感器二次線圈串接的第一電阻(R10)，所述取樣單元(2)設(shè)有第一 電容(Cl)、第二電阻(Rll)、第二電容(C2)和第三電容(C3)，所述第一電容(Cl)、第二電 阻(Rll)、第二電容(C2)和第三電容(C3)依次串接后與用戶電路10KV電源并接，所述第 一電阻(R10)上的電壓接至低通濾波器，所述低通濾波器輸出電流信號(hào)(4);所述第二電 阻(R11)上的電壓接至第一濾波器，所述第一濾波器輸出接地電流信號(hào)(6-1);所述第二電 容(C2)上的電壓接至第二濾波器，所述第二濾波器輸出電壓信號(hào)(5);所述第二電容(C2) 上的電壓接至高通濾波器，所述高通濾波器輸出接地電壓信號(hào)(6-2)，所述接地電流信號(hào) (6-1)和接地電壓信號(hào)(6-2)組成所述接地信號(hào)(6)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)故障指示器，其特征在于，所述通訊單元(10)設(shè)有 GPRS模塊，所述控制單元(7)通過所述GPRS模塊與所述系統(tǒng)主站(12)無線相連。
全文摘要
本發(fā)明自適應(yīng)故障指示器，包括傳感器、取樣、控制、顯示、故障信號(hào)輸出和通訊各單元，傳感器、取樣兩單元輸出檢測(cè)信號(hào)至信號(hào)調(diào)理單元，信號(hào)調(diào)理單元輸出用戶線路的電壓、電流和接地三種信號(hào)至控制單元，控制單元判斷故障發(fā)生、類別、時(shí)間、故障信息的保存和復(fù)位，并分別輸出故障信號(hào)至顯示單元、故障信號(hào)輸出單元和通訊單元，翻牌指示器動(dòng)作疘夜間發(fā)光。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了可靠識(shí)別接地故障和短路故障，可翻牌指示故障，還可在夜間發(fā)光指示故障。與系統(tǒng)總站通訊，可實(shí)時(shí)報(bào)告故障數(shù)據(jù)，供主站系統(tǒng)集中采集，準(zhǔn)確、快速判斷故障具體位置，實(shí)施與故障隔離自動(dòng)化裝置協(xié)同動(dòng)作，方便及時(shí)排除故障恢復(fù)供電，提高了供電可靠性，降低了檢修人員工作量。
文檔編號(hào)G01R31/02GK101738565SQ20101003409
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者袁學(xué)恩, 許專, 趙志興, 趙志宏, 趙志浩, 陸金學(xué) 申請(qǐng)人:北京雙杰電氣股份有限公司