架空線路接地故障的檢測裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種架空線路接地故障的檢測裝置及系統(tǒng)。其中，該檢測裝置包括：采集裝置，包括三個采集器，分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，用于采集架空線路的三條引流線的電流信號；轉換器，與采集裝置電連接，用于對三條引流線的電流信號進行同步采樣處理以獲取與之相對應的數字信號；控制器，與轉換器連接，用于對數字信號進行傅立葉變換以獲取零序電流，且在零序電流為非零的情況下，發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。通過本發(fā)明的檢測裝置及系統(tǒng)，實現(xiàn)了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。
【專利說明】架空線路接地故障的檢測裝置及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力領域，具體而言，涉及一種架空線路接地故障的檢測裝置及系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]由于供電架空線路涉及的地理范圍很廣，為保證在架空線路發(fā)生故障時電力搶修人員能快速找到線路的故障點，縮短搶修時間，沿架空線路普遍安裝架空線故障指示器。分別將架空線故障指示器直接安裝在三相線路上，三相上的架空線故障指示器各自獨立工作，只能檢測單相電流，一般情況下無法區(qū)分負荷電流和故障電流。在指示相間短路故障時，與電纜型指示器工作原理相同，可以采用電流定值方式或電流突變方式。但在指示接地故障時，由于通常情況下架空線故障指示器無法檢測零序電流，故而無法通過檢測零序電流的方法來判斷接地故障。
[0003]對于小電流接地系統(tǒng)，當線路發(fā)生單相接地故障時，故障點流過的暫態(tài)電流一般會大于電網正常運行時的單相對地電流，并有一個突變過程，同時諧波電流增大，尤其是五次諧波。通過判斷接地暫態(tài)電流首半波的相位、大小或五次諧波，就能一定程度上判斷單相接地故障，但這種方法準確性并不高，尤其是對于消弧線圈接地的系統(tǒng)。而且對于架空線故障指示器而言，因為無法測量零序電流，很難從單相電流之中分離出接地電流，就更無法判斷單相接地故障了。
[0004]針對現(xiàn)有技術中由于故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致?lián)屝奕藛T不能快速定位故障點的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內容】

[0005]針對相關技術由于故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致?lián)屝奕藛T不能快速定位故障點的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種架空線路接地故障的檢測裝置及系統(tǒng)，以解決上述問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種架空線路接地故障的檢測裝置，該裝置包括:采集裝置，包括三個采集器，分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，用于采集架空線路的三條引流線的電流信號；轉換器，與采集裝置電連接，用于對三條引流線的電流信號進行同步采樣處理以獲取與之相對應的數字信號；控制器，與轉換器連接，用于對數字信號進行傅立葉變換以獲取零序電流，且在零序電流為非零的情況下，發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。
[0007]進一步地，控制器包括:第一計算器，與轉換器建立連接，用于將數字信號進行傅立葉變換，以獲取一個或多個轉換參數；第一處理器，與第一計算器建立連接，用于檢測轉換參數是否包括零序電流；第二處理器，與第一處理器連接，用于在轉換參數中包括零序電流的情況下，判斷零序電流是否為零；輸出裝置，與第二處理器連接，用于在零序電流為非零的情況下發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。[0008]進一步地，轉換器包括:采樣裝置，與采集裝置建立電連接，用于對采集到的電流信號按照預定采樣頻率進行同步采樣處理，以獲取離散信號；第二計算器，與采樣裝置建立連接，用于對離散信號進行矢量運算，以獲取數字信號。
[0009]進一步地，采樣裝置包括:第三處理器，與采集裝置連接，用于將三條引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步后的電流信號；第四處理器，與第三處理器連接，用于對時間同步后的電流信號進行采樣處理，以獲取離散信號。
[0010]進一步地，采集器包括:一個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用于采集該引流線的電流信號；太陽能電池板，與故障指示器建立連接，用于將接收到的太陽能轉化為電能，并向故障指示器提供電能。
[0011]進一步地，采集器還包括:一個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用于采集該引流線的電流信號；互感線圈，連接于故障指示器和對應的引流線之間，用于從該引流線中獲取電能，并向故障指示器提供電能。
[0012]進一步地，轉換器還包括:獲取裝置，與采集裝置建立連接，用于獲取采集裝置采集到的三條弓I流線的電流信號。
[0013]進一步地，轉換器包括模數轉換器。
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的另一個方面，提供了一種架空線路接地故障的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:至少一條架空線路，每條架空線路包括檢測裝置。
[0015]通過本發(fā)明架空線路接地故障的檢測裝置及系統(tǒng)，采用檢測裝置的采集器可以實時測量架空線路的三條引流線的電流，轉換器對采集到的電流信號進行同步采樣，然后控制器并對采樣后的數字信號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現(xiàn)有技術中由于故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致?lián)屝奕藛T不能快速定位故障點的問題，實現(xiàn)了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1是根據本發(fā)明實施例的檢測裝置的結構示意圖；
[0018]圖2是根據本發(fā)明實施例的檢測裝置的安裝示意圖；以及
[0019]圖3是根據本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的詳細結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0021]圖1是根據本發(fā)明實施例的檢測裝置的結構示意圖。圖2是根據本發(fā)明實施例的檢測裝置的安裝示意圖。如圖1和圖2所示，該裝置可以包括:采集裝置10，包括三個采集器，分別與架空線路中的三條引流線電連接，用于采集架空線路的三條引流線的電流信號；轉換器30，與采集裝置10電連接，用于對三條引流線的電流信號進行同步采樣處理以獲取與之相對應的數字信號；控制器50，與轉換器30連接，用于對數字信號進行傅立葉變換以獲取零序電流，且在零序電流為非零的情況下，發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。
[0022]采用本申請的架空線路接地故障的檢測裝置，通過將采集裝置中的三個采集器分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，采集架空線路的三條引流線的電流信號，然后轉換器對三條引流線的電流信號進行同步采樣處理，以獲取與之相對應的數字信號，最后控制器對獲取到的數字信號進行傅立葉變換，以獲取以個或多個轉換參數，其中，在轉換參數中包括零序電流，且在零序電流為非零的情況下，控制器發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。然而在現(xiàn)有技術中，由于故障指示器單獨安裝在線路上，單獨工作，并且出于絕緣的考慮，又不能在三個單獨的故障指示器之間連接信號線，因而通過故障指示器無法測量零序電流，從而無法判斷單相接地故障。本申請的檢測裝置，通過采集器可以實時測量架空線路的三條引流線的電流，轉換器對采集到的電流信號進行同步采樣，然后控制器并對采樣后的數字信號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現(xiàn)有技術中由于故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致?lián)屝奕藛T不能快速定位故障點的問題，實現(xiàn)了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。
[0023]其中，架空線路的三條引流線可以是一條輸電線路的三相，分別為A相、B相以及C相，如圖2所示，將采集裝置10安裝在架空線路上，將轉換器30和控制器50安裝在支撐桿上。具體地，將三個采集器設置為一組分別采集A相、B相以及C相的實時電流信號，然后通過轉換器30對采集到的三相電流信號進行同步采樣處理，獲取到相對應的數字信號，然后對數字信號進行傅立葉變換，計算得出包括正序分量、負序分量、零序電流以及諧波分量的轉換參數，之后控制器50對這些轉換參數進行處理，在這些參數中的零序電流為非零的情況下，該架空線路存在接地故障。其中，支撐桿可以是電線桿，轉換器30和控制器50可以安裝在同一個通訊終端上。
[0024]在本申請的上述實施例中，控制器50可以包括:第一計算器，與轉換器30建立連接，用于將數字信號進行傅立葉變換，以獲取一個或多個轉換參數；第一處理器，與第一計算器建立連接，用于檢測轉換參數是否包括零序電流；第二處理器，與第一處理器連接，用于在轉換參數中包括零序電流的情況下，判斷零序電流是否為零；輸出裝置，與第二處理器連接，用于在零序電流為非零的情況下發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。
[0025]具體地，第一計算器經過轉換器30處理后得到的數字信號進行傅立葉變換，以獲取包括正序分量、負序分量、零序電流以及諧波分量的轉換參數，然后第一處理器檢測轉換參數中是否包括零序電流，在轉換參數中包括零序電流的情況下，第二處理器判斷零序電流是否為零，并在零序電流為零的情況下，發(fā)出架空線路存在接地故障的信號。
[0026]根據本發(fā)明的上述實施例，轉換器30可以包括:采樣裝置，與采集裝置10建立電連接，用于對采集到的電流信號按照預定采樣頻率進行同步采樣處理，以獲取離散信號；第二計算器，與采樣裝置建立連接，用于對離散信號進行矢量運算，以獲取數字信號。
[0027]根據本申請的上述實施例，采樣裝置可以包括:第三處理器，與采集裝置10連接，用于將三條引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步后的電流信號；第四處理器，與第三處理器連接，用于對時間同步后的電流信號進行采樣處理，以獲取離散信號。
[0028]具體地，第三處理器將獲取到的三條引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步后的電流信號，然后第四處理器對時間同步后的電流信號進行采樣，獲取離散信號。其中，時間同步精度一般能夠達到50微秒，每個周期采樣每個周期采樣64個點進行FFT計算。通過第三處理器的精確的時間同步算法，保證三相電流采樣能夠準確、同步地完成。
[0029]根據本發(fā)明的上述實施例，采集器可以包括:一個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用于采集該引流線的電流信號；太陽能電池板，與故障指示器建立連接，用于將接收到的太陽能轉化為電能，并向故障指示器提供電能。其中，故障指示器，白天翻牌指示故障，夜間閃燈指示故障；若使用無線手持終端，還可以保存故障的歷史記錄。
[0030]采集器還可以包括:一個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用于采集該引流線的電流信號；互感線圈，連接于故障指示器和對應的引流線之間，用于從該引流線中獲取電能，并向故障指示器提供電能。其中，互感線圈采用高導磁率的鐵芯，配合微功耗的電路設計，使故障指示器在線路電流大于IOA即可正常工作。并且，在故障指示器中內置超級電容或輔助電池(可以用于夜間指示)，使用壽命可達8年以上。
[0031]在本申請的上述實施例中，轉換器30還可以包括:獲取裝置，與采集裝置10建立連接，用于獲取采集裝置10采集到的三條引流線的電流信號。
[0032]具體地，如圖2所示，獲取裝置可以采用短距離無線通信技術，實現(xiàn)采集裝置10與轉換器30的無線通訊。其中，無線通訊技術可以采用藍牙技術，采用微功率無線通信芯片，三個故障指示器自動組網，自動時間同步及傳輸數據。
[0033]在本申請的上述實施例中，轉換器30可以包括模數轉換器。
[0034]本申請?zhí)峁┝艘环N架空線路接地故障的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括:至少一條架空線路，每條架空線路可以包括檢測裝置。
[0035]采用本發(fā)明的架空線路接地故障的檢測系統(tǒng)，通過在架空線路上裝置檢測裝置，檢測裝置可以實時采集架空線路的三條引流線的電流信號，并采集到的電流信號進行同步采樣，然后對采樣后的數字信號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現(xiàn)有技術中由于故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致?lián)屝奕藛T不能快速定位故障點的問題，實現(xiàn)了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。
[0036]圖3是根據本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的詳細結構示意圖。如圖3所示，接地故障點在P3及P4檢測裝置之間，C相接地，那么經過Pl及P3指示器的線路零序電流比較大，而經過P2和P4指示器線路的零序電流很小，通過測量零序電流的大小或突變量就能準確地判斷是否接地。在對架空線路檢測短路故障的時候，除需要檢測三相電流外，還要結合和零序電流的大小來判斷故障點的位置。具體地，架空線小電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，零序電流較大，通常在100A-1000A之間，遠大于電容電流，因此只要能準確地測量出零序電流，就可以準確地判斷單相接地故障。
[0037]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實現(xiàn)了如下技術效果:通過在架空線路上裝置檢測裝置，檢測裝置可以實時采集架空線路的三條引流線的電流信號，并采集到的電流信號進行同步采樣，然后對采樣后的數字信號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現(xiàn)有技術中由于故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致?lián)屝奕藛T不能快速定位故障點的問題，實現(xiàn)了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。使用本申請的裝置及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對架空線路相間短路及單相接地故障區(qū)間的自動判斷功能，使供電部門能夠快速找到線路故障點，提高工作效率，縮短事故搶修時間。
[0038]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種架空線路接地故障的檢測裝置，其特征在于，包括: 采集裝置，包括三個采集器，分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，用于采集所述架空線路的三條所述引流線的電流信號； 轉換器，與所述采集裝置電連接，用于對三條所述引流線的電流信號進行同步采樣處理以獲取與之相對應的數字信號； 控制器，與所述轉換器連接，用于對所述數字信號進行傅立葉變換以獲取零序電流，且在所述零序電流為非零的情況下，發(fā)出所述架空線路存在接地故障的信號。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器包括: 第一計算器，與所述轉換器建立連接，用于將所述數字信號進行傅立葉變換，以獲取一個或多個轉換參數； 第一處理器，與所述第一計算器建立連接，用于檢測所述轉換參數是否包括所述零序電流； 第二處理器，與所述第一處理器連接，用于在所述轉換參數中包括所述零序電流的情況下，判斷所述零序電流是否為零； 輸出裝置，與所述第二處理器連接，用于在所述零序電流為非零的情況下發(fā)出所述架空線路存在接地故障的信號。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述轉換器包括: 采樣裝置，與所述采集裝置建立電連接，用于對采集到的所述電流信號按照預定采樣頻率進行同步采樣處理，以獲取離散信號； 第二計算器，與所述采樣裝置建立連接，用于對所述離散信號進行矢量運算，以獲取所述數字信號。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述采樣裝置包括: 第三處理器，與所述采集裝置連接，用于將三條所述引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步后的電流信號； 第四處理器，與所述第三處理器連接，用于對所述時間同步后的電流信號進行采樣處理，以獲取所述離散信號。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述采集器包括: 一個或多個故障指示器，與對應的所述引流線建立電連接，用于采集該引流線的電流信號; 太陽能電池板，與所述故障指示器建立連接，用于將接收到的太陽能轉化為電能，并向所述故障指示器提供所述電能。
6. 根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述采集器還包括: 一個或多個故障指示器，與對應的所述引流線建立電連接，用于采集該引流線的電流信號; 互感線圈，連接于所述故障指示器和對應的所述引流線之間，用于從該引流線中獲取電能，并向所述故障指示器提供所述電能。
7.根據權利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述轉換器還包括: 獲取裝置，與所述采集裝置建立連接，用于獲取所述采集裝置采集到的三條所述引流線的電流信號。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述轉換器包括模數轉換器。
9.一種架空線路接地故障的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:至少一條架空線路，每條所述 架空線路包括權利要求1至8中任一項所述的檢測裝置。
【文檔編號】G01R31/02GK103675569SQ201210328790
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月6日 優(yōu)先權日:2012年9月6日
【發(fā)明者】呂國忠, 馬李峰, 高勝強, 周維維 申請人:國家電網公司, 北京市電力公司