專利名稱：輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)的6千伏到66千伏輸電線路通常用架空線或電力電纜，輸電線路故障通常都 是由斷續(xù)性弧光接地，發(fā)展到連續(xù)穩(wěn)定的弧光接地，最后變?yōu)橛谰媒拥亍９收习l(fā)展過程可以 是幾秒鐘，也可能是幾個(gè)小時(shí)，難于事前確定。為避免故障擴(kuò)大，通常會(huì)在故障發(fā)生后很短 時(shí)間內(nèi)停止供電，查找故障點(diǎn)，更換故障部件，排除故障后恢復(fù)供電。電網(wǎng)停電以后，弧光接 地故障也隨即消失，查找故障部位變得困難而費(fèi)時(shí)，所以，在電網(wǎng)停電以后，計(jì)算故障點(diǎn)的 距離并進(jìn)行故障追蹤定位，對(duì)縮短故障排除時(shí)間，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，有重要意義。中國(guó)專利C擬650145Y提出了一種“直流開路，交流尋蹤”的方法，故障線路停電 后，利用高壓直流發(fā)生器將故障點(diǎn)重新?lián)舸?，再注入交流信?hào)，用探測(cè)器沿線路尋蹤，直到 找到故障點(diǎn)。該方法有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有以下兩方面的不足1.該方法沒有故障距離計(jì)算 功能，靠人工巡線查找故障，時(shí)間較長(zhǎng)，2.按常規(guī)方法設(shè)計(jì)高壓直流發(fā)生器，功率容量太大， 成本過高，技術(shù)上也難于實(shí)現(xiàn)。以10千伏線路為例，重新?lián)舸┕收宵c(diǎn)通常需要14000伏高 壓，維持故障狀態(tài)需要5安培以上電流，按照常規(guī)方法設(shè)計(jì)，高壓直流發(fā)生器容量將達(dá)到70 千瓦。對(duì)35千伏和66千伏供電系統(tǒng)，高壓直流發(fā)生器功率容量將更大，更難于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種在故障線路停電的情況下，能計(jì)算故障點(diǎn) 的距離并進(jìn)行故障追蹤定位的新方法。一種輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置，由高壓直流電流發(fā)生器，故障距離測(cè)算 單元，探測(cè)尋蹤單元組成，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障停止供電后，在故障相和地之間注入高壓直流電 流，重新?lián)舸┕收宵c(diǎn)，為測(cè)距和尋蹤創(chuàng)造條件，其特征是用2個(gè)以上(包含2個(gè))小功率 直流電流發(fā)生器，組合成一個(gè)高電壓直流電流發(fā)生器，合理配備各個(gè)小功率電流發(fā)生器的 參數(shù)，有的輸出高電壓，但輸出電流較小，有的輸出大電流，但輸出電壓較低，既滿足使用要 求，又大大減少裝置的總?cè)萘?，組合方式有多種選擇，可以是并聯(lián)方式、串聯(lián)方式，也可以采 用串并混合方式。引發(fā)弧光故障通常需要很高的電壓，而弧光故障發(fā)生后，維持穩(wěn)定的弧光接地狀 態(tài)，需要5安培以上的電流，而相應(yīng)的電壓值卻很低。根據(jù)弧光故障的這一特點(diǎn)，可以將 高壓直流發(fā)生器分成兩個(gè)以上(含2個(gè))小功率電流發(fā)生器，這些小功率電流發(fā)生器的性 能各不相同有的用于產(chǎn)生高電壓，但輸出電流較??；有的用于產(chǎn)生大電流，但輸出電壓較 低，這樣的多個(gè)小功率電流發(fā)生器按一定的方式連接在一起，既能有很高的電壓，重新?lián)舸?故障點(diǎn)，又能有較大的電流，維持穩(wěn)定的弧光接地狀態(tài)，為故障點(diǎn)測(cè)距和故障點(diǎn)尋蹤定位創(chuàng) 造條件。仍以10千伏線路為例，可設(shè)計(jì)兩個(gè)小功率電流發(fā)生器，一個(gè)小功率電流發(fā)生器的 基本指標(biāo)設(shè)計(jì)為電壓14000伏，電流100毫安，容量為1. 4千瓦；另一個(gè)小功率電流發(fā)生器
3的基本指標(biāo)設(shè)定為電壓500伏，電流5安，容量為2. 5千瓦，兩個(gè)小功率電流發(fā)生器并聯(lián)或 串聯(lián)在一起，滿足維持弧光故障的條件，總?cè)萘恐挥?. 9千瓦，比用單一的高壓直流發(fā)生器 容量要小得多，工程上更容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)三個(gè)小功率電流發(fā)生器，第一個(gè)小功率 電流發(fā)生器的指標(biāo)設(shè)計(jì)為電壓14000伏，電流10毫安，容量為140瓦；第二個(gè)小功率電流 發(fā)生器的指標(biāo)設(shè)計(jì)為電壓3000伏，電流100毫安，容量為300瓦；第三個(gè)小功率電流發(fā)生 器的指標(biāo)設(shè)計(jì)為電壓500伏，電流5安，容量為2. 5千瓦；總?cè)萘繛?. 9千瓦。設(shè)計(jì)的小功 率電流發(fā)生器越多，各個(gè)小功率電流發(fā)生器的指標(biāo)設(shè)定就越細(xì)，缺點(diǎn)是導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)變得 復(fù)雜。高壓直流電流的產(chǎn)生，通常先用變壓器將較低的交流電壓升高，然后用二極管整 流電路將交流變?yōu)橹绷鳌Ｖ灰獏?shù)合適，多個(gè)電壓等級(jí)的整流電路可以直接(或者用二極 管作隔離元件)并聯(lián)在一起，也可以直接串聯(lián)在一起。為了測(cè)算故障點(diǎn)的距離和進(jìn)行故障尋蹤定位，還需在高壓直流電流上疊加一個(gè)特 定頻率的交流分量，通過測(cè)量和探測(cè)這一交流分量，完成故障點(diǎn)距離計(jì)算和故障尋蹤定位。由弧光接地的電壓電流波形可知，當(dāng)故障點(diǎn)形成穩(wěn)定的弧光接地后，其過渡阻抗 值很小，其微變等效復(fù)阻抗的虛部為零，也即，對(duì)疊加的交流而言，在故障回路中，只有故障 線路本身包含電抗成分，故障點(diǎn)等效電抗為零。由此可得出故障測(cè)距方法如下在高壓直流電流上疊加特定頻率的交流分量，在信號(hào)注入端，檢測(cè)該交流信號(hào)的 電壓和電流，計(jì)算出在該頻率下故障回路復(fù)數(shù)阻抗的虛部，即為電抗值，該電抗值乘于一個(gè) 比例常數(shù)，即得信號(hào)注入點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離，采用多個(gè)小功率直流電流發(fā)生器組合時(shí)， 可以在任何一個(gè)或多個(gè)小功率直流電流發(fā)生器上疊加特定頻率的交流分量。利用疊加的交流信號(hào)進(jìn)行故障尋蹤定位的技術(shù)已經(jīng)很成熟了，此處不再累述。為控制高壓直流電流發(fā)生器輸出的電流，通常會(huì)用電流控制技術(shù)，此時(shí)，只要在電 流控制回路中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，特別是在電流給定直流量上，疊加一個(gè)特定頻率的交流分 量，輸出的實(shí)際高壓直流電流中，就包含有這一特定頻率的交流電流分量，不需額外的產(chǎn)生 交流電流的電路。本發(fā)明裝置通常是在電站內(nèi)使用，其他未停電線路會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生較大的干擾，為 減小干擾，疊加交流信號(hào)的頻率應(yīng)避開電網(wǎng)的基波和諧波頻率。電流測(cè)量通道濾波器和電 壓測(cè)量通道濾波器應(yīng)選用相同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，為校正濾波器特性可能產(chǎn)生的偏移，可采用 實(shí)時(shí)標(biāo)定技術(shù)在測(cè)量裝置中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)阻抗器，在測(cè)量間隙，將特定頻率的交流信號(hào)連接到 標(biāo)準(zhǔn)阻抗器，對(duì)電流測(cè)量通道和電壓測(cè)量通道進(jìn)行幅值和相位標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)阻抗器可以是標(biāo) 準(zhǔn)電阻、電感、電容，或者是三者的組合，但選用標(biāo)準(zhǔn)電阻穩(wěn)定性會(huì)更好，成本也更低。本發(fā)明的特點(diǎn)及技術(shù)效果本發(fā)明有兩個(gè)顯著特點(diǎn)1.用多個(gè)小功率電流發(fā)生器，組合成一個(gè)高電壓直流電 流發(fā)生器，通過合理配備各個(gè)小功率電流發(fā)生器的參數(shù)，既滿足使用要求，又大大減少了裝 置的總?cè)萘?，容易?shí)現(xiàn)和制造；2.在高壓直流上，疊加特定頻率的交流分量，在該頻率下， 直接測(cè)算故障回路的電抗值，該電抗值乘于一個(gè)比例常數(shù)，即得信號(hào)注入點(diǎn)到故障點(diǎn)的距 離，簡(jiǎn)單易行，測(cè)量精度高，對(duì)縮短故障排除時(shí)間，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，有重要意義。


圖1是本發(fā)明裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，采用兩個(gè)小功率直流電流發(fā)生器串聯(lián) 而成，其中變壓器Tl的輸出最大交流電壓峰值設(shè)定為14000伏，最大輸出電流設(shè)定為100 毫安，經(jīng)過橋式整流電路，可產(chǎn)生14000伏直流電壓。變壓器T2的輸出最大交流電壓峰值 設(shè)定為500伏，最大輸出電流設(shè)定為5安，經(jīng)過橋式整流電路，可產(chǎn)生500伏直流電壓。兩 個(gè)小功率直流電流發(fā)生器串聯(lián)后，最大電壓達(dá)到14500伏，最大輸出電流仍為5安，足以重 新?lián)舸┕收宵c(diǎn)并維持穩(wěn)定的故障狀態(tài)。兩個(gè)小功率直流電流發(fā)生器由控制運(yùn)算部件控制， 兩個(gè)橋式整流電路都按5安電流設(shè)計(jì)。電壓測(cè)量通道和電流測(cè)量通道用于測(cè)量疊加交流信 號(hào)的電壓和電流，由控制運(yùn)算部件計(jì)算故障距離，并由顯示器顯示。實(shí)時(shí)標(biāo)定功能是通過標(biāo) 準(zhǔn)電阻和轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，在故障測(cè)距間隙，轉(zhuǎn)換開關(guān)將特定頻率信號(hào)連接到標(biāo)準(zhǔn)電阻，用 于標(biāo)定電壓測(cè)量通道和電流測(cè)量通道。圖2是本發(fā)明裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，采用兩個(gè)小功率直流電流發(fā)生器并聯(lián) 而成，變壓器Tl和T2的設(shè)計(jì)指標(biāo)和實(shí)施例1的相同。兩個(gè)小功率直流電流發(fā)生器并聯(lián)后， 最大電壓達(dá)到14000伏，最大輸出電流為5. 1安，足以重新?lián)舸┕收宵c(diǎn)并維持穩(wěn)定的故障狀 態(tài)。為簡(jiǎn)化和T2相連的橋式整流電路的設(shè)計(jì)，增加了一個(gè)二極管Dl作為隔離元件，并按 14000伏電壓選擇耐壓參數(shù)。其他功能和實(shí)施例1的相同，不再累述。由于高壓直流電流發(fā)生器輸出的電壓很高，單個(gè)的整流二極管難于承受如此高的 電壓，實(shí)施例中所畫的二極管，實(shí)際上是由多個(gè)二極管串聯(lián)而成。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置，由高壓直流電流發(fā)生器，故障距離測(cè)算單 元，探測(cè)尋蹤單元組成，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障停止供電后，在故障相和地之間注入高壓直流電 流，重新?lián)舸┕收宵c(diǎn)，為測(cè)距和尋蹤創(chuàng)造條件，其特征是用2個(gè)以上(包含2個(gè))小功率直 流電流發(fā)生器，組合成一個(gè)高電壓直流電流發(fā)生器，組合方式可以是并聯(lián)方式、串聯(lián)方式， 也可以采用串并混合方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置，其特征是在高壓直流 電流上疊加特定頻率的交流分量，在信號(hào)注入端，檢測(cè)該交流信號(hào)的電壓和電流，計(jì)算出在 該頻率下故障回路復(fù)數(shù)阻抗的虛部，即為電抗值，該電抗值乘于一個(gè)比例常數(shù)，即得信號(hào)注 入點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離，可以在任何一個(gè)或多個(gè)小功率直流電流發(fā)生器上疊加特定頻率 的交流分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置，其特征是在電流控制 回路中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，特別是在電流給定直流量上，疊加一個(gè)特定頻率的交流分量，不需 額外的產(chǎn)生交流電流的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置，其特征是在測(cè)量 裝置中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)阻抗器，在測(cè)量間隙，將特定頻率的交流信號(hào)連接到標(biāo)準(zhǔn)阻抗器，對(duì)電流測(cè) 量通道和電壓測(cè)量通道進(jìn)行幅值和相位標(biāo)定，標(biāo)準(zhǔn)阻抗器可以是標(biāo)準(zhǔn)電阻、電感、電容，或 者是三者的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸電線路故障測(cè)距定位方法和裝置，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。用多個(gè)小功率電流發(fā)生器，組合成一個(gè)高電壓直流電流發(fā)生器，通過合理配備參數(shù)，既能產(chǎn)生足夠高的電壓，重新?lián)舸┕收宵c(diǎn)，又能輸出足夠大的電流維持穩(wěn)定的故障狀態(tài)，為故障測(cè)距和故障尋蹤定位創(chuàng)造條件。在高壓直流上，疊加特定頻率的交流分量，在該頻率下，直接測(cè)算故障回路的電抗值，該電抗值乘于一個(gè)比例常數(shù)，即得信號(hào)注入點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，測(cè)量精度高，裝置總?cè)萘啃?，容易?shí)現(xiàn)和制造，對(duì)縮短故障排除時(shí)間，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，有重要意義。
文檔編號(hào)G01R27/08GK102103179SQ200910114648
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者黃洪全 申請(qǐng)人:黃洪全