一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，包括安裝于用于架設(shè)配電線路的電桿上的電桿式故障指示器；所述電桿式故障指示器檢測本地零序電流和零序電壓，并在所述本地零序電流/零序電壓的值達到預(yù)先存儲的零序電流門限值/零序電壓門限值后進行單相接地報警。本實用新型提供的裝置無需安裝在配電線路上，該裝置能對配電線路的單相接地情況進行實時監(jiān)控，并在出線故障時快速地、精確地定位單相接地故障的位置，從而為快速排除故障，恢復(fù)供電提供有力支撐。
【專利說明】一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]架空配電線路廣泛分布在城市和農(nóng)村廣大區(qū)域，大部分網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期較早，設(shè)備老化嚴重，且容易受到自然環(huán)境干擾以及人為因素干擾，因此在運行過程中，線路容易發(fā)生單相接地故障，影響線路正常供電。因此，需要一種能夠檢測線路發(fā)生單相接地故障的方案。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的單相接地故障檢測主要有以下兩種方式:
[0004]1、基于瞬時信號法的單相接地故障檢測方案，該方案主要是監(jiān)測線路發(fā)生單相接地瞬間線路對地電容充放電引起的一種高頻電流信號，檢測指示器監(jiān)測到該特征信號后，作為線路發(fā)生單相接地故障的依據(jù)之一；
[0005]2、基于注入信號法的單相接地故障檢測方案，其原理是當線路發(fā)生單相接地故障后，由一種專門的信號發(fā)生裝置向IOKV線路注入一種工頻脈沖式電流信號，一般為50A以內(nèi)，檢測指示器檢測到該特征脈沖信號后，作為其判斷后端發(fā)生單相接地故障的依據(jù)之一。
[0006]但是，上述兩種方案都需要在線路上安裝指示器，增加了配電線路安裝的復(fù)雜性，也不能實時地精確定位故障點位置。
[0007]綜上所述，需要一種能夠快速定位線路上發(fā)生單相接地故障的精確位置且無需安裝在配電線路上的單相接地故障檢測裝置，以便能夠及時排除故障，恢復(fù)供電，提高供電系統(tǒng)的可靠性。
實用新型內(nèi)容`
[0008]本實用新型提供一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中單相接地故障檢測指示器需要安裝在線路上且故障檢測不夠快速，故障點定位不夠準確的問題。本實用新型提供的基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置不僅能夠?qū)芸张潆娋€路的單相接地故障進行實時監(jiān)測并在故障時進行快速報警，且該裝置無需安裝在配電線路上，安裝更為簡便，此外，該裝置還能對單相接地故障位置進行精確定位，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。
[0009]本實用新型提供的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，包括安裝于用于架設(shè)配電線路的電桿上的電桿式故障指示器；所述電桿式故障指示器檢測本地零序電流和零序電壓，并在所述本地零序電流/零序電壓的值達到預(yù)先存儲的零序電流門限值/零序電壓門限值后進行單相接地報警。
[0010]優(yōu)選地，所述電桿式故障指示器包括:零序電流檢測電路、零序電壓檢測電路、控制單元、故障指示模塊和供電模塊；所述零序電流檢測電路的輸出端與所述控制單元連接；所述零序電壓檢測電路的輸出端與所述控制單元連接；所述供電模塊與所述控制單元連接；所述故障指示模塊與所述控制單元連接；所述零序電流檢測電路檢測本地零序電流并將其提供給所述控制單元；所述零序電壓檢測電路檢測本地零序電壓并將其提供給所述控制單元；所述供電模塊用于給所述控制單元供電；所述控制單元將接收到的所述本地零序電流和零序電壓分別進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并判斷當前得到的數(shù)字信號形式的本地零序電流/零序電壓的值是否達到預(yù)定零序電流門限值/零序電壓門限值，若是，則向所述故障指示模塊發(fā)送報警指令；所述故障指示模塊根據(jù)所述控制單元發(fā)來的報警指令進行本地單相接地報警。
[0011]優(yōu)選地，所述零序電流檢測電路包括零序電流傳感器和零序電流放大電路；所述零序電流傳感器的電流輸出端連接所述零序電流放大電路的電流輸入端；所述零序電流傳感器用于感應(yīng)本地零序電流，得到一個值與本地零序電流值成正比的感應(yīng)電流；所述零序電流放大電路用于將所述零序電流傳感器輸出的感應(yīng)電流放大成本地零序電流后提供給所述控制單元。
[0012]優(yōu)選地，所述零序電流傳感器為:由高導(dǎo)磁材料作為鐵芯，并在所述鐵芯上纏繞有漆包線繞線圈。
[0013]優(yōu)選地，所述零序電壓檢測電路包括鋁板、第一電阻、第二電阻和零序電壓放大電路；所述鋁板平行于地面設(shè)置；所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)后一端連接所述鋁板，另一端接地；所述零序電壓放大電路的兩個電壓輸入端分別連接于所述第一電阻兩端，所述零序電壓放大電路用于測量所述第一電阻兩端的電壓并將其放大為本地零序電壓，并將所述本地零序電壓提供給所述控制單元。
[0014]優(yōu)選地，所述電桿式故障指示器的外殼為鐵殼，所述第一電阻和第二電阻的串聯(lián)電路的一端連接所述鋁板，另一端通過所述電桿式故障指示器的外殼接地。
[0015]優(yōu)選地，所述供電模塊包括相互電連接的取電模塊和儲能模塊；所述取電模塊包括太陽能發(fā)電單元和/或風(fēng)力發(fā)電單元和/或電力線取電單元，所述取電模塊用于獲取電能并將其提供給所述儲能模塊；所述儲能模塊還與所述控制單元連接，所述儲能模塊用于存儲所述取電模塊提供的電能并為所述控制單元供電。
[0016]優(yōu)選地，所述儲能模塊包括超級電容和/或鉛酸電池和/或鋰電池。
[0017]優(yōu)選地，上述任一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置用于高12米且用于架設(shè)IOKV配電線路的電桿上，且所述電桿式故障指示器距離地面的高度為4?6米。
[0018]優(yōu)選地，上述任一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置還包括監(jiān)控中心，所述電桿式故障指示器還包括與所述控制單元連接的通信模塊；所述監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)與位于同一電網(wǎng)中的若干個所述電桿式故障指示器中的通信模塊連接；每個所述電桿式故障指示器中的控制單元還用于將當前得到的數(shù)字信號形式的本地零序電流的值通過所述通信模塊發(fā)送給所述監(jiān)控中心，且若所述控制單元已經(jīng)檢測并判斷出線路發(fā)生單相接地故障，則所述控制單元同時還通過本地的通信模塊通知所述監(jiān)控中心本地已單相接地報警；所述監(jiān)控中心用于將當前已單相接地報警的所有電桿式故障指示器形成的線路作為報警線路，若所述報警線路上遠離變電站方向上的最后一個已單相接地報警的電桿式故障指示器的后方相鄰的電桿式故障指示器沒有進行單相接地報警，且所述報警線路上遠離變電站方向上的最后一個已單相接地報警的電桿式故障指示器測得的零序電流大于其后方相鄰的電桿式故障指示器測得的零序電流，則所述監(jiān)控中心將所述報警線路上遠離變電站方向上的最后一個已單相接地報警的電桿式故障指示器與其后方相鄰的電桿式故障指示器之間確定為單相接地故障點位置。
[0019]優(yōu)選地，每個所述電桿式故障指示器中的控制單元還用于將當前得到的數(shù)字信號形式的本地零序電壓的值通過所述通信模塊發(fā)送給所述監(jiān)控中心；所述監(jiān)控中心存儲收到的所有零序電流和零序電壓的值，并通過所述通信模塊向所述控制單元發(fā)送新的零序電流門限值和新的零序電壓門限值；所述控制單元還用于根據(jù)當前收到的新的零序電流門限值和新的零序電壓門限值更新自身預(yù)先存儲的零序電流門限值和零序電壓門限值。。
[0020]本實用新型提供的基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置只需安裝在用于架設(shè)配電線路的電桿上，安裝更為簡便，該裝置基于零序分量法檢測流經(jīng)本地電桿上線路的零序電流值和零序電壓值，只要本地零序電流值/零序電壓值達到根據(jù)經(jīng)驗預(yù)先存儲的零序電流門限值/零序電壓門限值時立刻報警，因此能夠?qū)芸张潆娋€路的單相接地故障進行實時監(jiān)測，并在配電線路出現(xiàn)單相接地故障時進行快速報警。此外，監(jiān)控中心根據(jù)測得的各電桿處的零序電壓值進行統(tǒng)計后對單相接地故障位置進行精確定位，因此能夠使管理人員及時、準確地排除故障，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為零序分量法原理圖；
[0022]圖2為本實用新型實施例提供的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實用新型實施例提供的另一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本實用新型實施例提供的另一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本實用新型實施例提供的另一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本實用新型實施提供的一種電桿式故障指示器在電桿上的安裝位置與導(dǎo)線之間的位置關(guān)系圖；
[0027]圖7為本實用新型實施例提供的另一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8為圖7所示裝置的一個具體實施例。
【具體實施方式】
[0029]為及時發(fā)現(xiàn)并解決空配電線路接地故障問題，本實用新型基于零序分量法提出了一種架空配電線路接地故障指示裝置，為使本實用新型具體實施例的說明更加清楚，下面首先對本實用新型所采用的零序分量法進行介紹。
[0030]目前，我國大部分地區(qū)的配電網(wǎng)都是中性點不接地系統(tǒng)、經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)等小電流接地系統(tǒng)，其特點是線路只有A、B、C三相，沒有中性線，相間電壓為10KV，相線與大地之間電壓在未發(fā)生接地的狀態(tài)下為5.7KV。在未接地的情況下，三相電流Ia、Ib、I。的矢量和以及三相對地電壓Ua0、UM、Uc0的矢量和均為零。當發(fā)生單相接地故障之后，相間電壓仍為ιοκν，但是相線與大地之間的電壓發(fā)生改變，接地相對地電壓為零，未接地相對地電壓為10KV，由此產(chǎn)生了零序電壓，同時三相電流的矢量和不為零，根據(jù)線路長度不同，有不同的零序電流值。
[0031]發(fā)生單相接地故障時，故障點前后零序電流值有很大差別，其原理如圖1所示。目前我國電網(wǎng)變電站IOKV目前一般會帶有7~15條IOKV出線，圖1中為方便表示僅畫了三條出線，為方便說明，將圖1中上側(cè)的那條三相出線稱為線路一，中間側(cè)的那條三相出線稱為線路二，最下側(cè)那條三相出線稱為線路η。圖1結(jié)合電路原理可以分析出:當線路二發(fā)生A相單相接地后，所有的IOKV出線均會出現(xiàn)零序電流，但是不同線路以及不同位置測量到的零序電流值大小相差很大。對于非故障線路，即圖1中的線路一，整條線路的零序電流均為(Ic^Ibl),即線路一上任一位置檢測到的零序電流均為本出線的分布電容電流之和。對于發(fā)生單相接地故障的線路二，故障點之后(故障點的遠離變電站19 一側(cè))的零序電流為(Ic^Ib2)，但是故障點前面(故障點的靠近變電站19側(cè))的零序電流Id則為所有線路的零序電流之和，即為:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，包括安裝于用于架設(shè)配電線路的電桿上的電桿式故障指示器；所述電桿式故障指示器檢測本地零序電流和零序電壓，并在所述本地零序電流/零序電壓的值達到預(yù)先存儲的零序電流門限值/零序電壓門限值后進行單相接地報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述電桿式故障指示器包括:零序電流檢測電路、零序電壓檢測電路、控制單元、故障指示模塊和供電模塊；所述零序電流檢測電路的輸出端與所述控制單元連接；所述零序電壓檢測電路的輸出端與所述控制單元連接；所述供電模塊與所述控制單元連接；所述故障指示模塊與所述控制單元連接； 所述零序電流檢測電路檢測本地零序電流并將其提供給所述控制單元； 所述零序電壓檢測電路檢測本地零序電壓并將其提供給所述控制單元； 所述供電模塊用于給所述控制單元供電； 所述控制單元將接收到的所述本地零序電流和零序電壓分別進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并判斷當前得到的數(shù)字信號形式的本地零序電流/零序電壓的值是否達到預(yù)定零序電流門限值/零序電壓門限值，若是，則向所述故障指示模塊發(fā)送報警指令； 所述故障指示模塊根據(jù)所述控制單元發(fā)來的報警指令進行本地單相接地報警。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述零序電流檢測電路包括零序電流傳感器和零序電流放大電路；所述零序電流傳感器的電流輸出端連 接所述零序電流放大電路的電流輸入端； 所述零序電流傳感器用于感應(yīng)本地零序電流，得到一個值與本地零序電流值成正比的感應(yīng)電流； 所述零序電流放大電路用于將所述零序電流傳感器輸出的感應(yīng)電流放大成本地零序電流后提供給所述控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述零序電流傳感器為:由高導(dǎo)磁材料作為鐵芯，并在所述鐵芯上纏繞有漆包線線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述零序電壓檢測電路包括鋁板、第一電阻、第二電阻和零序電壓放大電路；所述鋁板平行于地面設(shè)置；所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)后一端連接所述鋁板，另一端接地；所述零序電壓放大電路的兩個電壓輸入端分別連接于所述第一電阻兩端，所述零序電壓放大電路用于測量所述第一電阻兩端的電壓并將其放大為本地零序電壓，并將所述本地零序電壓提供給所述控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述電桿式故障指示器的外殼為鐵殼，所述第一電阻和第二電阻的串聯(lián)電路的一端連接所述鋁板，另一端通過所述電桿式故障指示器的外殼接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述供電模塊包括相互電連接的取電模塊和儲能模塊； 所述取電模塊包括太陽能發(fā)電單元和/或風(fēng)力發(fā)電單元和/或電力線取電單元，所述取電模塊用于獲取電能并將其提供給所述儲能模塊；所述儲能模塊還與所述控制單元連接，所述儲能模塊用于存儲所述取電模塊提供的電能并為所述控制單元供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述儲能模塊包括超級電容和/或鉛酸電池和/或鋰電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，所述電桿高12米，用于架設(shè)IOKV配電線路；所述電桿式故障指示器距離地面的高度為4~6米。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一項所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，該裝置還包括監(jiān)控中心，所述電桿式故障指示器還包括與所述控制單元連接的通信模塊；所述監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)與位于同一電網(wǎng)中的若干個所述電桿式故障指示器中的通信模塊連接； 每個所述電桿式故障指示器中的控制單元還用于將當前得到的數(shù)字信號形式的本地零序電流的值通過所述通信模塊發(fā)送給所述監(jiān)控中心，且若所述控制單元已經(jīng)檢測并判斷出本地線路發(fā)生單相接地故障，則所述控制單元同時還通過本地的通信模塊通知所述監(jiān)控中心本地已單相接地報警； 所述監(jiān)控中心用于將當前已單相接地報警的所有電桿式故障指示器形成的線路作為報警線路，若所述報警線路上遠離變電站方向上的最后一個已單相接地報警的電桿式故障指示器的后方相鄰的電桿式故障指示器沒有進行單相接地報警，且所述報警線路上遠離變電站方向上的最后一個已單相接地報警的電桿式故障指示器測得的零序電流大于其后方相鄰的電桿式故障指示器測得的零序電流，則所述監(jiān)控中心將所述報警線路上遠離變電站方向上的最后一個已單相接地報警的電桿式故障指示器與其后方相鄰的電桿式故障指示器之間確定為單相接地故障點位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于零序分量法的架空配電線路接地故障指示裝置，其特征在于，每個所述電桿式故障指示器中的控制單元還用于將當前得到的數(shù)字信號形式的本地零序電壓的值通過所述通信模塊發(fā)送給所述監(jiān)控中心； 所述監(jiān)控中心存儲收到的所有零序電流和零序電壓的值，并通過所述通信模塊向所述控制單元發(fā)送新的零序電流門限值和新的零序電壓門限值；所述控制單元還用于根據(jù)當前收到的新的零序電流門限值和新的零序電壓門限值更新自身預(yù)先存儲的零序電流門限值和零序電壓門限值。
【文檔編號】G01R31/08GK203587736SQ201320624173
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】王杰 申請人:北京三杰網(wǎng)聯(lián)科技有限公司