專利名稱：電力線路故障檢測與定位裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化技術領域，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：
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、科學技術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。這就要求當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，運行人員能夠迅速準確地判斷故障區(qū)域，識別真正的故障元件，以便將其隔離并為后續(xù)的故障恢復提供可靠的依據(jù)，從而恢復非故障區(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)結構上的復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，當觸發(fā)電路收到暫態(tài)電流信號后觸發(fā)翻轉，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構，電壓互感器的一次側繞組為星形連接，電壓互感器的二次側繞組接成星形，電壓互感器的二次側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，說明該裝置的負荷側線路接地；否則線路無接地。當電力線路發(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，說明負荷側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)段的基礎上，找到與故障點相關的2個反射波，并由這2個波的最大相關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)結構圖。
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)段的基礎上，利用與故障點相關的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。當波的傳播速度已知時，根據(jù)線路的結構和各區(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方案均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
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，當觸發(fā)電路收到暫態(tài)電流信號后觸發(fā)翻轉， 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構，電壓互感器的一次側繞組為星形連接，電壓互感器的二次側繞組接成星形， 電壓互感器的二次側繞組接成開口三角形。
5.根據(jù)權利要求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，說明該裝置的負荷側線路接地；否則線路無接地。
7.根據(jù)權利要求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，說明負荷側線路上有相間短路故障。
8.根據(jù)權利要求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)段的基礎上，找到與故障點相關的2個反射波，并由這2個波的最大相關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)自動化技術領域，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)段的基礎上，找到與故障點相關的2個反射波，并由這2個波的最大相關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)先權日2012年3月8日
發(fā)明者陳海勇 申請人:南京理工大學常熟研究院有限公司