電力電纜故障選線裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電力設(shè)備故障監(jiān)測領(lǐng)域，所監(jiān)測的電力電纜為小電流系統(tǒng)中運行的各電壓等級電纜。能夠提供電力電纜接地故障的故障選線和報警。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電力傳輸和分配的電纜稱為電力電纜。
[0003]隨著社會的進步和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，電纜用量在整個電力傳輸線路中所占的比例日益提高，電纜與架空線路相比，具有下列主要優(yōu)點:
[0004]1.送電可靠性高，不易受周圍環(huán)境和污染的影響；
[0005]2.線間絕緣距離小，占地少，無干擾電波；
[0006]3.地下敷設(shè)時，不占地面與空間，既安全可靠，又不易暴露目標(biāo)。
[0007]電力電纜故障選線裝置是一種電力行業(yè)使用的保護設(shè)備。該設(shè)備適用于3KV—66KV中性點不接地或中性點經(jīng)電阻、消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地故障線路選線，裝置用于電力系統(tǒng)的變電站、發(fā)電廠、水電站及化工、采油、冶金、煤炭、鐵路等大型廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)，能夠指示出發(fā)生單相接地故障的線路。
[0008]在實際應(yīng)用中，針對電力電纜的特點，常采用以下幾種方法實現(xiàn)電纜故障選線:由于直流分量法，損耗電流諧波分量法和局部放電法，都有各自的優(yōu)點和適用的具體情況。下面就幾種方法做一簡介:
[0009](I)零序電流比幅法選線裝置
[0010]當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時。流過故障線路的穩(wěn)態(tài)零序電流在數(shù)值上等所有非故障線路對地電容電流之和。故障線路上的零序電流最大，通過零序電流幅值大小比較就可以找出故障線路。在以往實現(xiàn)上，采用“絕對整定值”原理，利用零序電流1與整定值Iz做比較，整定值Iz—般大于系統(tǒng)內(nèi)任一條1小于整定值Iz，極化繼電器不動作;如果1大于整定值ZI，極化繼電器動作，信號顯示該回路的編號，選線完成。但是由于系統(tǒng)可能存在某條線路的電容電流大于其它線路電容電流之和的情況，當(dāng)這條線路發(fā)生接地故障時，就會出線拒動的情況。
[0011](2)五次諧波法選線裝置
[0012]對于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，五次諧波分量算法的提出在一定程度上解決了中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障的選線問題。電力系統(tǒng)由于變壓器、線路等設(shè)備的非線性影響，線路電流中存在著諧波分量其中五次諧波含量最大發(fā)生單相接地故障時諧波分量還會有一定程度的增加。對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，消弧線圈對五次諧波所呈現(xiàn)的感抗是基波的5倍，而線路分布電容對五次諧波所呈現(xiàn)的容抗卻是基波的1/5，因此消弧線圈對五次諧波的補償作用很小，可以忽略其影響。因此，故障線路的五次諧波零序電流幅值比非故障線路大且方向相反，由此可以選擇故障線路。為了進一步提高靈敏度，可將各線路的3，5，7次等諧波分量的平方求和后進行幅值比較，幅值最大的線路選為故障線路。但是五次諧波的含量占基波的比例很小，且考慮到負(fù)荷中的五次諧波源、電流互感器的不平衡電流和過渡電阻的大小，都會在一定程度上影響選線的準(zhǔn)確性。多次諧波平方和法雖然能在一定程度上克服單次諧波信號小的缺點，但并不能從根本上解決問題。
[0013](3)暫態(tài)能量法選線裝置
[0014]為了有效減小測量誤差和電流互感器不對稱等因素的影響，定義每條線路的零序暫態(tài)能量增量為單相接地故障前后的中性點電壓和線路零序電流的差值乘積在一個工頻周期內(nèi)的積分。監(jiān)視中性點電壓發(fā)現(xiàn)單相接地故障發(fā)生后，分別計算各條線路的暫態(tài)能量增量。如果某一條線路的暫態(tài)能量增量為負(fù)數(shù)，并且絕對值最大，則這條線路為故障線路；如果所有線路的暫態(tài)能量增量均為正，則判斷為母線故障。由于暫態(tài)過程持續(xù)時間較短，實現(xiàn)起來對硬件的要求較高。
[0015](4)S注入法選線裝置
[0016]S注入法選線原理不利用單相接地故障產(chǎn)生的信號。而是向系統(tǒng)注入外部信號進行選線。通常從電壓互感器二次側(cè)注入電流信號，其頻率取在各次諧波之間，從而保證不被工頻分量及高次諧波分量干擾。注人電流信號沿接地線路的接地相流動，并經(jīng)接地點入地，用信號探測裝置對每一條出線進行探測，探測到注入信I號的線路即故障線路。S注入法利用處于不工作狀態(tài)的接地相電壓互感器注入信號，不增加一次設(shè)備，不影響系統(tǒng)運行。但是注入信號法也存在著一些問題:注入信號的功率不夠大。變換到高壓側(cè)的注入信號非常微弱，很難準(zhǔn)確測量;經(jīng)高阻按地對。注入信號微弱面不易檢測;弧光接鮑時諧波含量豐富，注入信號極易受到干擾。
[0017]綜上所述，對于電力電纜故障選線，現(xiàn)有的選線裝置都有各自的局限性。
【實用新型內(nèi)容】
[0018]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種實現(xiàn)電力電纜故障的準(zhǔn)確快速選線，針對于故障線電纜與非故障相電纜瞬時暫態(tài)行波信號反向的特性，提出一種電纜故障選線裝置，對于發(fā)生接地故障的電纜，及時準(zhǔn)確的報警，便于供電部門對故障電纜及時進行處理。
[0019]本實用新型所述的電力電纜故障選線裝置，包括供電電纜，電壓傳感器和電流耦合器，其特征在于:在供電電纜PT二次側(cè)上設(shè)置電壓傳感器，在電纜CT上設(shè)置電流耦合器，電壓傳感器與電流耦合器的輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接FPGA，F(xiàn)PGA連接存儲器和處理器，處理器的通信端通過網(wǎng)絡(luò)連接上位機。
[0020]故障線路的零序電流是從線路流向母線，而非故障線路的零序電流是從母線流向線路，兩者方向相反，或者說兩者反相，本裝置得以實現(xiàn)確定故障回路。通過判斷電纜的零序PT的電壓信號跌落，來判斷電纜是否發(fā)生接地故障;通過判斷電力電纜故障時刻產(chǎn)生的流經(jīng)被測電纜二次側(cè)CT的瞬時電磁暫態(tài)行波信號的波頭方向，來確定電纜故障相。裝置可對多條電力電纜進行故障選線和報警。
[0021]所述的處理器采用ARM。
[0022]所述的A/D轉(zhuǎn)換器包括12路A/D轉(zhuǎn)換器和4路A/D轉(zhuǎn)換器，12路A/D轉(zhuǎn)換器選擇9個端口分別連接電流耦合器，4路A/D轉(zhuǎn)換器分別連接電壓傳感器。
[0023]所述的電流耦合器為閉鎖型電流耦合器。
[0024]所述的處理器通訊端設(shè)置無線傳輸裝置，無線傳輸裝置連接上位機?？梢越档陀芯€網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)成本。
[0025]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是:
[0026]I)可以實現(xiàn)電力電纜的故障選線；
[0027]2)不改變電纜運行方式和結(jié)構(gòu)，在電纜二次側(cè)PT安裝電壓轉(zhuǎn)換模塊，在二次側(cè)CT上安裝電流耦合器，不占用現(xiàn)有系統(tǒng)資源，安全可靠；
[0028]3)可以檢測一條或多條電力電纜，不強制要求在變電站同一母線的所有電力電纜上都安裝選線設(shè)備，因此系統(tǒng)配置靈活；
[0029]4)實現(xiàn)電力電纜故障選線，便于供電部門查找電纜故障。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的電力電纜故障選線裝置原理方框圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:
[0032]如圖1所示，電力電纜故障選線裝置，包括供電電纜，電壓傳感器和電流耦合器，在供電電纜PT二次側(cè)上設(shè)置電壓傳感器，在電纜CT上設(shè)置電流耦合器，電壓傳感器與電流耦合器的輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接FPGA，F(xiàn)PGA連接存儲器和處理器，處理器的通信端通過網(wǎng)絡(luò)連接上位機。
[0033]所述的處理器采用ARM。
[0034]所述的A/D轉(zhuǎn)換器包括12路A/D轉(zhuǎn)換器和4路A/D轉(zhuǎn)換器，12路A/D轉(zhuǎn)換器選擇9個端口分別連接電流耦合器，4路A/D轉(zhuǎn)換器分別連接電壓傳感器。
[0035]所述的電流耦合器為閉鎖型電流耦合器。
[0036]使用時，在電纜PT二次側(cè)上通過電壓傳感器，取得三相電壓信號以及開口三角電壓信號;在電纜CT上通過電流傳感器取得三相電流信號，電壓傳感器與電流耦合器的輸出接入到電纜故障選線裝置上。
[0037]故障線路的零序電流是從線路流向母線，而非故障線路的零序電流是從母線流向線路，兩者方向相反，或者說兩者反相，本裝置得以實現(xiàn)確定故障回路。通過判斷電纜的零序PT的電壓信號跌落，來判斷電纜是夠發(fā)生接地故障;通過判斷電力電纜故障時刻產(chǎn)生的流經(jīng)被測電纜二次側(cè)CT的瞬時電磁暫態(tài)行波信號的波頭方向，來確定電纜故障相。通過網(wǎng)絡(luò)連接的上位機通過本裝置可對多條電力電纜進行故障選線顯示和報警提醒。
【主權(quán)項】
1.一種電力電纜故障選線裝置，包括供電電纜，電壓傳感器和電流耦合器，其特征在于:在供電電纜PT 二次側(cè)上設(shè)置電壓傳感器，在電纜CT上設(shè)置電流耦合器，電壓傳感器與電流耦合器的輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接FPGA，F(xiàn)PGA連接存儲器和處理器，處理器的通信端通過網(wǎng)絡(luò)連接上位機。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電纜故障選線裝置，其特征在于:所述的處理器采用ARM。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電纜故障選線裝置，其特征在于:所述的A/D轉(zhuǎn)換器包括12路々/1)轉(zhuǎn)換器和4路4/1)轉(zhuǎn)換器，12路A/D轉(zhuǎn)換器選擇9個端口分別連接電流耦合器，4路A/D轉(zhuǎn)換器分別連接電壓傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力電纜故障選線裝置，其特征在于:所述的電流耦合器為閉鎖型電流耦合器。
【專利摘要】本實用新型一種電力電纜故障選線裝置，包括供電電纜，電壓傳感器和電流耦合器，在供電電纜PT二次側(cè)上設(shè)置電壓傳感器，在電纜CT上設(shè)置電流耦合器，電壓傳感器與電流耦合器的輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接FPGA，F(xiàn)PGA連接存儲器和處理器，處理器的通信端通過網(wǎng)絡(luò)連接上位機。通過判斷電力電纜發(fā)生接地故障時，產(chǎn)生的流經(jīng)被測電纜二次側(cè)CT的瞬時電磁暫態(tài)行波信號的波頭方向，并且利用特定的計算機分析技術(shù)，對被測的多條電力電纜進行故障選線和報警，本實用新型裝置可以在線檢測一條或多條電力電纜，不強制要求在變電站同一母線的所有電力電纜上都安裝本選線裝置，因此系統(tǒng)配置靈活，安全可靠。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN205246808
【申請?zhí)枴緾N201521031053
【發(fā)明人】王炳國
【申請人】王炳國
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月11日