離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]供電線路故障80%以上屬于接地故障。接地故障大致分為電阻接地和弧光接地兩類。在中高壓供電線路中，弧光接地比例遠(yuǎn)高于電阻接地的比例。
[0003]現(xiàn)有的接地故障測(cè)距方法大多是在線檢測(cè)，即故障測(cè)距設(shè)備一直掛在電網(wǎng)上，檢測(cè)到接地故障后，立即啟動(dòng)設(shè)備的測(cè)距功能，完成故障測(cè)距。在線故障測(cè)距時(shí)，故障線路還未脫離電網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，比如分支和用戶較多時(shí)，測(cè)距結(jié)果往往不可信。特別是，在故障線路停電維修階段，在線故障測(cè)距設(shè)備完全沒有用武之地。
[0004]現(xiàn)有的故障測(cè)距原理可分為阻抗法和行波法兩種。信號(hào)注入法、相量法、阻抗法和模量分析等都屬阻抗法。這種方法根據(jù)故障狀態(tài)下的電流和電壓特性計(jì)算線路阻抗，從而計(jì)算故障距離。設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。但這種方法在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題:1、交流電壓擊穿條件下，故障點(diǎn)的阻抗非線性嚴(yán)重，影響測(cè)量精度；2、用戶負(fù)載對(duì)測(cè)量過程產(chǎn)生很大的干擾；3、故障線路和正常線路連接在一起，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致測(cè)距結(jié)果偏差很大；4、接地故障大多數(shù)情況是弧光閃絡(luò)故障，故障點(diǎn)不能用簡(jiǎn)單的線性電阻來表示。這些因素極大地影響著阻抗法的測(cè)距效果?；谛胁ㄔ淼母鞣N方法，如單端行波，雙端行波，小波分析，小波與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，模擬退火混合算法等，通過測(cè)量故障行波傳輸時(shí)間來計(jì)算故障距離，該法在單回路長(zhǎng)距離的輸電線路上獲得成功應(yīng)用。當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用于多分支線路(比如配網(wǎng)系統(tǒng))故障測(cè)距時(shí)，效果并不理想。行波在傳輸過程中受線路分支的影響很大，信號(hào)多次反射融合，畸變嚴(yán)重，檢測(cè)行波的波頭比較困難。另外，行波測(cè)距設(shè)備復(fù)雜，難于普及到中低壓供電系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)離線測(cè)距和動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)距、提高測(cè)距精度和可靠性、保障工作人員的安全、解決弧光接地時(shí)難于維持故障狀態(tài)穩(wěn)定的難題、計(jì)算程序簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、精度高的離線式配網(wǎng)弧光接地故障測(cè)距裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，包括高壓直流電流發(fā)生單元、控制計(jì)算單元、電流采樣單元和電壓采樣單元，高壓直流電流發(fā)生單元的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路，接地端連接地；電流采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端或接地端，輸出端連接控制計(jì)算單元；電壓采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端，輸出端連接控制計(jì)算單元；控制計(jì)算單元還連接高壓直流電流發(fā)生單元的控制端。
[0008]還包括連接控制計(jì)算單元的顯示單元。
[0009]還包括串聯(lián)在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電感，以及并聯(lián)在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電容。
[0010]所述高壓直流電流發(fā)生單元包括整流濾波單元、高頻逆變升壓?jiǎn)卧透邏赫鲉卧?，整流濾波單元的輸入端連接供電電源，輸出端依次連接高頻逆變升壓?jiǎn)卧透邏赫鲉卧?br>[0011]所述控制計(jì)算單元采用TMS320F28系列的DSP芯片。
[0012]所述高頻逆變升壓?jiǎn)卧蒊GBT構(gòu)成的全橋逆變電路和高頻升壓變壓器組成。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0014]1、實(shí)現(xiàn)離線測(cè)距和動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)距；
[0015]2、故障線路脫離電網(wǎng)后，干擾大大降低，有利于提高測(cè)距精度。離線式測(cè)距可多次重復(fù)，特別是測(cè)量點(diǎn)可移動(dòng)，通過在不同的地點(diǎn)測(cè)距，逐步逼近故障點(diǎn)，可靠度更好。
[0016]3、離線式故障測(cè)距可以保障工作人員的安全，更符合實(shí)際工作的要求。
[0017]4、動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)距解決了弧光接地時(shí)難于維持故障狀態(tài)穩(wěn)定的難題，測(cè)距更容易實(shí)現(xiàn)，計(jì)算程序簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快，精度高。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置接入故障線路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1:高壓直流電流發(fā)生單元，2:故障線路，3:故障點(diǎn)，4:整流濾波單元，5:高頻逆變升壓?jiǎn)卧?高壓整流單元，7:控制計(jì)算單元，8:電流采樣單元，9:電壓采樣單元，10:顯示單元，11:本實(shí)用新型離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。
[0022]如圖1所示，包括高壓直流電流發(fā)生單元1、控制計(jì)算單元7、電流采樣單元8和電壓采樣單元9，高壓直流電流發(fā)生單元I的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路2，接地端連接地；電流采樣單元8的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端或接地端，輸出端連接控制計(jì)算單元7 ;電壓采樣單元9的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端，輸出端連接控制計(jì)算單元7 ;控制計(jì)算單元7還連接高壓直流電流發(fā)生單元I的控制端。O
[0023]還包括連接控制計(jì)算單元7的顯示單元10。
[0024]還包括串聯(lián)在高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端的電感L，以及并聯(lián)在高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端的電容C。
[0025]所述高壓直流電流發(fā)生單元I包括整流濾波單元4、高頻逆變升壓?jiǎn)卧?和高壓整流單元6，整流濾波單元4的輸入端連接供電電源，輸出端依次連接高頻逆變升壓?jiǎn)卧?和高壓整流單元6。
[0026]所述控制計(jì)算單元7采用TMS320F28系列的DSP芯片。
[0027]所述高頻逆變升壓?jiǎn)卧?由IGBT構(gòu)成的全橋逆變電路和高頻升壓變壓器組成。
[0028]電流采樣單元8和電壓采樣單元9分別采用高速電流采樣模塊和高速電壓采樣模塊。
[0029]本實(shí)用新型的工作原理:
[0030]如圖2所示，在供電線路發(fā)生故障從供電系統(tǒng)分離后，本實(shí)用新型離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置11接入線路故障2，用高壓直流電流發(fā)生單元I向故障線路2注入直流電流，逐步升高線路對(duì)地電壓，使故障點(diǎn)3重新?lián)舸?，故障點(diǎn)3由高阻狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。線路分布電容會(huì)通過擊穿點(diǎn)猛烈放電，形成很大的放電脈沖電流，同時(shí)故障線路2上的電壓急劇下降。故障擊穿過程通?？梢灾貜?fù)，放電過程中電流和電壓的變化幅度都比較大，這些都是利于測(cè)量的因素。電流采樣單元8和電壓采樣單元9分別對(duì)擊穿過程中的電流和電壓采樣，并輸出到控制計(jì)算單元7，控制計(jì)算單元7根據(jù)采樣系列和事先設(shè)定的線路動(dòng)態(tài)模型，辨識(shí)模型參數(shù)，計(jì)算故障距離，測(cè)量結(jié)果送顯示單元10顯示。由于故障擊穿過程持續(xù)時(shí)間較短，通常僅持續(xù)幾百微秒至幾十毫秒，所以不能用穩(wěn)態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)分析方法來分析計(jì)算故障點(diǎn)距離?？蓪⒕€路看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，建立線路的動(dòng)態(tài)模型。構(gòu)建故障線路動(dòng)態(tài)模型的方法很多，可以是由電阻、電感和電容組成的電路模型，或者是反映故障線路電流電壓關(guān)系的傳遞函數(shù)模型。用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)方法，比如最小二乘法或卡爾曼動(dòng)態(tài)濾波方法。根據(jù)電流和電壓采樣系列，辨識(shí)線路動(dòng)態(tài)模型參數(shù)，然后，根據(jù)模型參數(shù)計(jì)算出故障距離。
[0031]高壓直流電流發(fā)生器I的輸出電流設(shè)定在10毫安至500毫安，最大輸出電壓不小于10千伏。
[0032]采樣系列的起點(diǎn)從電壓采樣值下降到電壓最大值的90%時(shí)開始，采樣系列的終點(diǎn)，在電壓采樣值下降到電壓最大值的10%時(shí)結(jié)束，采樣周期為I至100微秒。
[0033]高速電流采樣單元8由霍爾電流傳感器構(gòu)成，其接在裝置的電流輸出端(高端)，也可以接在裝置的地線端(低端)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，其特征在于:包括高壓直流電流發(fā)生單元、控制計(jì)算單元、電流采樣單元和電壓采樣單元，高壓直流電流發(fā)生單元的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路，接地端連接地；電流采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端或接地端，輸出端連接控制計(jì)算單元；電壓采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端，輸出端連接控制計(jì)算單元；控制計(jì)算單元還連接高壓直流電流發(fā)生單元的控制端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，其特征在于:還包括連接控制計(jì)算單元的顯示單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，其特征在于:還包括串聯(lián)在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電感，以及并聯(lián)在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電容。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，其特征在于:所述高壓直流電流發(fā)生單元包括整流濾波單元、高頻逆變升壓?jiǎn)卧透邏赫鲉卧鳛V波單元的輸入端連接供電電源，輸出端依次連接高頻逆變升壓?jiǎn)卧透邏赫鲉卧?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，其特征在于:所述控制計(jì)算單元采用TMS320F28系列的DSP芯片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，其特征在于:所述高頻逆變升壓?jiǎn)卧蒊GBT構(gòu)成的全橋逆變電路和高頻升壓變壓器組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了離線式配網(wǎng)接地故障測(cè)距裝置，包括高壓直流電流發(fā)生單元、控制計(jì)算單元、電流采樣單元和電壓采樣單元，高壓直流電流發(fā)生單元的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路，接地端連接地；電流采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端或接地端，輸出端連接控制計(jì)算單元；電壓采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端，輸出端連接控制計(jì)算單元；控制計(jì)算單元還連接高壓直流電流發(fā)生單元的控制端。本實(shí)用新型的裝置實(shí)現(xiàn)離線測(cè)距和動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)距、提高測(cè)距精度和可靠性、保障工作人員的安全、解決弧光接地時(shí)難于維持故障狀態(tài)穩(wěn)定的難題、計(jì)算程序簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、精度高。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號(hào)】CN204649890
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520308083
【發(fā)明人】劉隆華, 黃啟哲, 李民強(qiáng), 黃洪全, 盧紹成, 鄧春明, 李步錦, 韋唯, 危秋珍
【申請(qǐng)人】廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司河池供電局, 廣西大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日