專利名稱：電力線路故障檢測與定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種電力線路故障檢測與定位裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進步及人民生活水平的不斷提高，人們對電力的需求和依賴性越來越大，對安全穩(wěn)定供電的要求越來越強。然而，由于受到電力系統(tǒng)自身原因和外部干擾的影響，電網(wǎng)事故時有發(fā)生，這不但使電力經(jīng)營企業(yè)的經(jīng)濟效益受到損失， 而且對電力用戶和整個社會都將造成嚴(yán)重的影響。2003年8月14日美加大停電影響了 5000萬人口的供電區(qū)域，造成重大經(jīng)濟損失， 是美國歷史上最嚴(yán)重的停電事故。在美加大停電兩周后，英國倫敦和東南部地區(qū)也發(fā)生了大停電，地鐵線路幾近完全癱瘓，給居民生活造成極大的不便。據(jù)報道，在西歐和日本，也都發(fā)生過由于失穩(wěn)而造成的大面積停電事故。保證連續(xù)可靠的供電已成為電力系統(tǒng)的一個極為重要的目標(biāo)。這就要求當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，運行人員能夠迅速準(zhǔn)確地判斷故障區(qū)域，識別真正的故障元件，以便將其隔離并為后續(xù)的故障恢復(fù)提供可靠的依據(jù)，從而恢復(fù)非故障區(qū)域的正常運行，增強供電的可靠性和連續(xù)性。在我國，隨著電力需求的快速增長，“西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的實施， 我國正在形成一個弱聯(lián)系的全國互聯(lián)大電網(wǎng)。預(yù)計到2020年，我國電網(wǎng)將發(fā)電裝機容量將超過14億千瓦，其中西電東送容量超過I億千瓦。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和運行控制的難度之大在世界范圍內(nèi)也是罕見的，如何保證復(fù)雜大電網(wǎng)的安全運行是一項非常有挑戰(zhàn)性的課題。目前，我國電網(wǎng)一般采用中性點不直接接地的小電流接地系統(tǒng)，單相接地的故障率是最高的。在以架空線為主的線纜混合線路中，由于架空線的電容電流很小，單相接地時的零序電流值也很小?，F(xiàn)有的線路故障指示器產(chǎn)品只采樣電流信號且動作值較大，一般只能指示短路故障。在已公開的技術(shù)方案CN1295254A中，采用了電壓和電流的首半波信號來判別單相接地故障，雖然提高了靈敏度，但由于是瞬態(tài)高頻信號，也還存在穩(wěn)定性和易受干擾的問題。對于電力線路故障測距方法，均采用低壓脈沖法或脈沖電壓法，使所測線路高壓回路直接與測量儀器產(chǎn)生電耦合，通過儀器記錄和顯示線路故障擊穿時產(chǎn)生的暫態(tài)電壓或電流信號波形，并根據(jù)該波形來估計故障距離。到目前為止，現(xiàn)場所使用的測試方法及測試儀器普便存在對操作人員的專業(yè)知識與經(jīng)驗要求高，測量精度低、可靠性和安全性差，測量速度慢等缺陷，而且測量儀器體積大、耗電量多、攜帶不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供安全可靠的電力線路故障檢測與定位裝置，不但能夠正確判斷短路故障電流的通路，而且還能正確判斷單相接地故障電流的通路，從而解決了各種故障線路區(qū)段和支線的定位問題。本發(fā)明公開一種電力線路故障檢測與定位裝置，如圖I所示，包括以下部分電壓互感器、電流互感器、CPU電路、數(shù)據(jù)三態(tài)門、數(shù)據(jù)采集單元、信號電纜、電源電路、故障鑒別電路、信號指示電路；電源電路、故障鑒別電路、信號指示電路之間連接，三根單芯高壓電纜穿過電流互感器，電壓互感器二次側(cè)繞組通過信號電纜連接到電源電路和故障鑒別電路， 電流互感器的二次側(cè)繞組通過信號電纜連接到故障鑒別電路。數(shù)據(jù)采集單元包括地址計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)電路和控制電路， 用于記錄檢測電流互感器檢測出的電纜中的暫態(tài)信號。地址計數(shù)器的時鐘端由控制電路內(nèi)的時間定時器進行控制，當(dāng)觸發(fā)電路收到暫態(tài)電流信號后觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，啟動定時器，以控制地址計數(shù)器對暫態(tài)電流信號的記錄。電壓互感器為三芯五柱結(jié)構(gòu)，電壓互感器的一次側(cè)繞組為星形連接，電壓互感器的二次側(cè)繞組接成星形，電壓互感器的二次側(cè)繞組接成開口三角形。電力線路發(fā)生單相接地時，線路上所有電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)繞組分別產(chǎn)生零序電壓和零序電流，其中零序電壓都相同，但故障線路和非故障線路的零序電流方向則是相反的。零序電壓、零序電流經(jīng)信號電纜連接到故障鑒別電路，故障電路將采集到穩(wěn)態(tài)的零序電壓、零序電流信號進行零序方向鑒別后，由信號指示電路發(fā)出故障信號，說明該裝置的負(fù)荷側(cè)線路接地；否則線路無接地。當(dāng)電力線路發(fā)生相間短路時，故障線路上的電流互感器的二次側(cè)繞組產(chǎn)生很大的電流信號，該電流進入到信號箱中的故障鑒別電路，經(jīng)鑒別后由信號指示電路發(fā)出故障信號，說明負(fù)荷側(cè)線路上有相間短路故障。對故障產(chǎn)生的暫態(tài)行波進行檢測，通過識別來自故障點和不連續(xù)點的反射波來確定故障區(qū)段；在確定了故障區(qū)段的基礎(chǔ)上，找到與故障點相關(guān)的2個反射波，并由這2個波的最大相關(guān)時間計算得到故障點到檢測端的距離。本發(fā)明測量精度高、速度快、安全可靠，裝置的體積小、耗電省、攜帶方便。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式識別相繼到達線路終端的行波波頭，可利用它們來確定故障位置。定位工作的第一步是確定故障區(qū)段，在已知故障區(qū)段的基礎(chǔ)上，利用與故障點相關(guān)的2個反射波，再進一步確定故障位置。(I)在線路終端檢測故障。中間某點發(fā)生故障，故障產(chǎn)生的行波遇到阻抗不連續(xù)點時會發(fā)生透射和反射，在膨點能相繼檢測到這些波。當(dāng)波的傳播速度已知時，根據(jù)線路的結(jié)構(gòu)和各區(qū)段的長度，可以確定各個波頭到達檢測端的時刻。如果能檢測到某分支端點的反射波，就可以確定故障在它的下方區(qū)段；如果不能檢測到某分支端點的反射波，就可以確定故障在它的上方區(qū)段，可由此來確定區(qū)間。
(2)用來確定故障區(qū)段的波稱為特征波，在特征波波頭到達檢測端的時刻捕捉波的信息并組成一個大矩陣，根據(jù)大矩陣中的數(shù)據(jù)可以確定故障區(qū)段。(3)在已知故障區(qū)段的前提下，利用與故障相關(guān)的2個反射波，可以確定故障位置。上述實施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于包括電壓互感器、電流互感器、 CPU電路、數(shù)據(jù)三態(tài)門、數(shù)據(jù)采集單元、信號電纜、電源電路、故障鑒別電路、信號指示電路； 電源電路、故障鑒別電路、信號指示電路之間連接，電力線路的三根單芯高壓電纜穿過電流互感器，電壓互感器二次側(cè)繞組通過信號電纜連接到電源電路和故障鑒別電路，電流互感器的二次側(cè)繞組通過信號電纜連接到故障鑒別電路；采用行波法對線路故障進行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集單元包括地址計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)電路和控制電路，用于記錄檢測電流互感器檢測出的電纜中的暫態(tài)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于地址計數(shù)器的時鐘端由控制電路內(nèi)的時間定時器進行控制，當(dāng)觸發(fā)電路收到暫態(tài)電流信號后觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 啟動定時器，以控制地址計數(shù)器對暫態(tài)電流信號的記錄。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于電壓互感器為三芯五柱結(jié)構(gòu)，電壓互感器的一次側(cè)繞組為星形連接，電壓互感器的二次側(cè)繞組接成星形， 電壓互感器的二次側(cè)繞組接成開口三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于電力線路發(fā)生單相接地時，線路上所有電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)繞組分別產(chǎn)生零序電壓和零序電流，其中零序電壓都相同，但故障線路和非故障線路的零序電流方向則是相反的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于零序電壓、零序電流經(jīng)信號電纜連接到故障鑒別電路，故障電路將采集到穩(wěn)態(tài)的零序電壓、零序電流信號進行零序方向鑒別后，由信號指示電路發(fā)出故障信號，說明該裝置的負(fù)荷側(cè)線路接地；否則線路無接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于當(dāng)電力線路發(fā)生相間短路時，故障線路上的電流互感器的二次側(cè)繞組產(chǎn)生很大的電流信號，該電流進入到信號箱中的故障鑒別電路，經(jīng)鑒別后由信號指示電路發(fā)出故障信號，說明負(fù)荷側(cè)線路上有相間短路故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線路故障檢測與定位裝置，其特征在于對故障產(chǎn)生的暫態(tài)行波進行檢測，通過識別來自故障點和不連續(xù)點的反射波來確定故障區(qū)段；在確定了故障區(qū)段的基礎(chǔ)上，找到與故障點相關(guān)的2個反射波，并由這2個波的最大相關(guān)時間計算得到故障點到檢測端的距離。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種電力線路故障檢測與定位裝置。包括電壓互感器、電流互感器、CPU電路、數(shù)據(jù)三態(tài)門、數(shù)據(jù)采集單元、信號電纜、電源電路、故障鑒別電路、信號指示電路。對故障產(chǎn)生的暫態(tài)行波進行檢測，通過識別來自故障點和不連續(xù)點的反射波來確定故障區(qū)段；在確定了故障區(qū)段的基礎(chǔ)上，找到與故障點相關(guān)的2個反射波，并由這2個波的最大相關(guān)時間計算得到故障點到檢測端的距離。該裝置測量精度高、速度快、安全可靠。
文檔編號G01R31/08GK102590695SQ20121006090
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者陳海勇 申請人:南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司