本發(fā)明涉及供電線(xiàn)路故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種暫態(tài)錄波指示器。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)線(xiàn)路的兩種主要形式是：鋪設(shè)在地下的電纜線(xiàn)路和采用桿塔架設(shè)的架空線(xiàn)路。對(duì)于大城市特別是主城區(qū)的配電網(wǎng)線(xiàn)路，基本上以地下電纜為主，通常采用經(jīng)小電阻接地方式，這樣在發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以產(chǎn)生較大的持續(xù)工頻(50hz)故障相電流和工頻零序電流，接地故障檢測(cè)定位比較容易。對(duì)于大城市非主城區(qū)、中小城市、城鄉(xiāng)結(jié)合部及廣大農(nóng)村、牧區(qū)的配電網(wǎng)線(xiàn)路，仍然以架空線(xiàn)配電網(wǎng)為主，通常采用不接地和經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，產(chǎn)生的持續(xù)工頻故障相電流和工頻零序電流幅度較小，這也是小電流接地方式名稱(chēng)的由來(lái)。

單相接地故障是小電流接地配電網(wǎng)所有故障中發(fā)生最頻繁的一種，約占所有故障的50％～80％。在發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間單相接地故障后，必須盡快找到單相接地故障點(diǎn)，排除故障。否則接地故障產(chǎn)生的過(guò)電壓，可以導(dǎo)致電纜爆炸、電壓互感器pt燒毀、母線(xiàn)燒毀等電力系統(tǒng)事故。同時(shí)接地線(xiàn)路如果當(dāng)作正常線(xiàn)路長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)給當(dāng)?shù)鼐用?、家畜安全帶?lái)極大的隱患。

如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01510311336.4的架空線(xiàn)路故障定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括故障指示器、集中器子站和主站，故障指示器包括mcu、電流互感器、電容分壓器、信號(hào)檢測(cè)電路、esam安全芯片和微功率無(wú)線(xiàn)子節(jié)點(diǎn)；集中器子站包括通信終端、微功率無(wú)線(xiàn)中心節(jié)點(diǎn)、gprs遠(yuǎn)程通信模塊；主站包括gis系統(tǒng)、mis系統(tǒng)和監(jiān)控端。方法包括以下步驟：采集并計(jì)算出電流和電壓信號(hào)；判斷短路故障通過(guò)七次諧波加首半波判斷接地故障；標(biāo)記故障地點(diǎn)并通知巡檢人員。達(dá)到了判斷準(zhǔn)確，而且抗干擾能力強(qiáng)，安全性高，可以有效輔助電網(wǎng)維護(hù)工作，提升電網(wǎng)自動(dòng)化水平。但是存在以下缺點(diǎn)：電流互感器在測(cè)量的線(xiàn)性度、帶寬、暫態(tài)響應(yīng)上性能不高，特別是在大電流時(shí)鐵磁性材料會(huì)飽和；拾取配電網(wǎng)線(xiàn)路電流信號(hào)能力弱；測(cè)量電流精度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種暫態(tài)錄波指示器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種暫態(tài)錄波指示器，包括msp430fr697xpm/rgc、電流電場(chǎng)采集單元以及外部取電及內(nèi)供電單元，所述電流電場(chǎng)采集單元包括電子電流采集器，該電子電流采集器的一端連接運(yùn)放lmv611u(3，4)引腳，該運(yùn)放lmv611u的(1，4)引腳間短接電阻r，且1引腳并接兩個(gè)相同的運(yùn)放lmv61u1；運(yùn)放lmv61u1的(1，4)引腳間短接由電容r和電容c并聯(lián)的rc電路，其1引腳分別通過(guò)i1、i2連接到msp430fr697xpm/rgc；

外部取電及內(nèi)供電單元包括并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管z3及瞬變抑制二極管z4，其并聯(lián)結(jié)點(diǎn)接msp430fr697xpm/rgc，同時(shí)還通過(guò)電阻r1、二極管d1、電阻r2連接至運(yùn)放tlv3401u2的3引腳，運(yùn)放tlv3401u2的3引腳還連接接地的電容c7、電阻r5，電阻r1的兩端連接有mos管v1及與mos管v1串聯(lián)的電阻r3，電阻r3與運(yùn)放tlv3401u2的輸出端連接；結(jié)并聯(lián)點(diǎn)還連接有鉗壓二極管z2以及由二極管d2、二極管d3、二極管d4、二極管d5，該整流橋通過(guò)高導(dǎo)磁ct取電傳感器連接架空線(xiàn)路。

優(yōu)選的，還包括高精度系統(tǒng)時(shí)鐘以及輔助系統(tǒng)時(shí)鐘，該高精度系統(tǒng)時(shí)鐘包括電容c4、電容c5及晶振iz1，電容c4、電容c5分別接到msp430fr697xpm/rgc，晶振iz1短接在電容c4、電容c5之間；輔助系統(tǒng)時(shí)鐘包括電容c9、電容c10及晶振iz2，電容c9、電容c10分別接到msp430fr697xpm/rgc，晶振iz2短接在電容c9、電容c10之間。

優(yōu)選的，還包括外設(shè)接口單元；該外設(shè)接口單元通過(guò)電阻r12連接于msp430fr697xpm/rgc，其包括uart口、i2c、spi及jatg接口。

優(yōu)選的，還包括外設(shè)接口單元；該外設(shè)接口單元通過(guò)電阻r12連接于msp430fr697xpm/rgc，其包括uart口、i2c、spi及jatg接口。

優(yōu)選的，所述mcu、同步主機(jī)以及同步從機(jī)均以msp430f6972芯片為控制核心。

優(yōu)選的，所述mcu、同步主機(jī)以及同步從機(jī)均以msp430f6972芯片為控制核心。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)電流電場(chǎng)采集單元在線(xiàn)取電能力強(qiáng)，取電電流5a可正常工作；(2)外部取電及內(nèi)供電單元的運(yùn)放tlv3401與msp430fr697xpm/rgc配合，實(shí)現(xiàn)±1％的高精度測(cè)量電流；(3)同步rf單元在msp430fr697xpm/rgc的協(xié)調(diào)下進(jìn)行工作，三相電的a、b、c每間隔5s與mcu、同步主機(jī)、同步從機(jī)進(jìn)行同步對(duì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)三相同步對(duì)時(shí)精度達(dá)±50μs；(4)實(shí)現(xiàn)了小電流接地系統(tǒng)接地故障，特別是瞬時(shí)性接地故障、復(fù)雜間歇性接地故障、高阻接地故障的準(zhǔn)確定位；(5)復(fù)雜故障過(guò)程通過(guò)錄波波形進(jìn)行回溯反演，為故障分析提供了強(qiáng)有力的依據(jù)；(6)線(xiàn)路異常狀態(tài)提前發(fā)出預(yù)警。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明msp430fr697xpm/rgc示意圖；

圖3為本發(fā)明電流電場(chǎng)采集單元電路圖；

圖4為本發(fā)明外部取電及內(nèi)供電單元電路圖；

圖5為本發(fā)明msp430fr697xpm/rgc電路圖；

圖6為本發(fā)明零輸入情況下電子式電流互感器輸出信號(hào)圖；

圖7為本發(fā)明零輸入情況下電子式電流互感器輸出信號(hào)的直方圖；

圖8為本發(fā)明電子式電流互感器測(cè)量線(xiàn)性度；

圖9為本發(fā)明電子式電流互感器典型測(cè)量誤差；

圖10為本發(fā)明線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、線(xiàn)路最大負(fù)荷電流小于100a比對(duì)結(jié)果圖；

圖11為本發(fā)明圖10直方圖；

圖12為本發(fā)明線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、線(xiàn)路最大負(fù)荷電流100a～200a比對(duì)結(jié)果圖；

圖13為本發(fā)明圖12直方圖；

圖14為本發(fā)明線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、線(xiàn)路最大負(fù)荷電流大于200a比對(duì)結(jié)果圖；

圖15為本發(fā)明圖14直方圖；

圖16為本發(fā)明線(xiàn)路出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)的零序電流合成結(jié)果圖；

圖17為本發(fā)明線(xiàn)路出現(xiàn)勵(lì)兩相瞬時(shí)接地短路時(shí)的零序電流合成結(jié)果圖；

圖18為本發(fā)明線(xiàn)路出現(xiàn)多次弧光接地時(shí)的零序電流合成結(jié)果圖；

圖19為本發(fā)明小電流接地配電網(wǎng)單相接地故障過(guò)程圖；

圖20為本發(fā)明小電流接地配電網(wǎng)單相接地故障高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)分布規(guī)律圖；

圖21為本發(fā)明不接地架空線(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障定位實(shí)例圖；

圖22為本發(fā)明人工接地試驗(yàn)方案圖；

圖23圖22沙沖變線(xiàn)路拓?fù)浜腿斯そ拥卦囼?yàn)定位結(jié)果圖；

圖24為圖22第一次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖25為圖22第一次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖26為圖22第一次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)3的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖27為圖22第一次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖28為圖22第二次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖29為圖22第二次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖30為圖22第二次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)3的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖31為圖22第二次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖32為本發(fā)明實(shí)際單相接地故障沙沖變線(xiàn)路拓?fù)浜蛦蜗嘟拥毓收隙ㄎ唤Y(jié)果圖；

圖33為圖32實(shí)際單相接地故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖34為圖32實(shí)際單相接地故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖35為圖32實(shí)際單相接地故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的故障瞬間前后的錄波波形圖；

圖36為圖32實(shí)際單相接地故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的故障瞬間前后的錄波波形圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1～36，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

一種暫態(tài)錄波指示器，包括msp430fr697xpm/rgc、電流電場(chǎng)采集單元以及外部取電及內(nèi)供電單元，所述電流電場(chǎng)采集單元包括電子電流采集器，該電子電流采集器的一端連接運(yùn)放lmv611u(3，4)引腳，另一端取電，該運(yùn)放lmv611u的(1，4)引腳間短接電阻r，且1引腳并接兩個(gè)相同的運(yùn)放lmv61u1；運(yùn)放lmv61u1的(1，4)引腳間短接由電容r和電容c并聯(lián)的rc電路，其1引腳分別通過(guò)i1、i2連接到msp430fr697xpm/rgc，運(yùn)放lmv611u、運(yùn)放lmv61u1的2引腳均接地，5引腳均分別通過(guò)三個(gè)相同規(guī)格的電容c接地；

外部取電及內(nèi)供電單元包括并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管z3及瞬變抑制二極管z4，其另一端分別接地，其并聯(lián)結(jié)點(diǎn)接msp430fr697xpm/rgc，同時(shí)還通過(guò)電阻r1、二極管d1、電阻r2連接至運(yùn)放tlv3401u2的3引腳，運(yùn)放tlv3401u2的3引腳還連接接地的電容c7、電阻r5，電阻r1的兩端連接有mos管v1及與mos管v1串聯(lián)的電阻r3，運(yùn)放tlv3401u2的2引腳接地，4引腳接msp430fr697xpm/rgc的v_ref端，5引腳通過(guò)電容c6接地，電阻r3與運(yùn)放tlv3401u2的輸出端連接，mos管v1的一端接地；結(jié)并聯(lián)點(diǎn)還連接有鉗壓二極管z2以及由二極管d2、二極管d3、二極管d4、二極管d5，鉗壓二極管z2的一端接地，整流橋的一端接地，該整流橋通過(guò)高導(dǎo)磁ct取電傳感器連接架空線(xiàn)路。

還包括高精度系統(tǒng)時(shí)鐘以及輔助系統(tǒng)時(shí)鐘，該高精度系統(tǒng)時(shí)鐘包括電容c4、電容c5及晶振iz1，電容c4、電容c5分別接到msp430fr697xpm/rgc，晶振iz1短接在電容c4、電容c5之間；輔助系統(tǒng)時(shí)鐘包括電容c9、電容c10及晶振iz2，電容c9、電容c10分別接到msp430fr697xpm/rgc，晶振iz2短接在電容c9、電容c10之間。

還包括同步rf單元，該同步rf單元連接于msp430fr697xpm/rgc，其包括mcu，該mcu與同步主機(jī)串口通信連接，同步主機(jī)無(wú)線(xiàn)通信連接同步從機(jī)，同步從機(jī)與mcu串口通信連接。

還包括外設(shè)接口單元；該外設(shè)接口單元通過(guò)電阻r12連接于msp430fr697xpm/rgc，其包括uart口、i2c、spi及jatg接口。

所述mcu、同步主機(jī)以及同步從機(jī)均以msp430f6972芯片為控制核心。

電流電場(chǎng)采集單元在線(xiàn)取電能力強(qiáng)，取電電流5a可正常工作；外部取電及內(nèi)供電單元的運(yùn)放tlv3401與msp430fr697xpm/rgc配合，實(shí)現(xiàn)±1％的高精度測(cè)量電流；同步rf單元在msp430fr697xpm/rgc的協(xié)調(diào)下進(jìn)行工作，三相電的a、b、c每間隔5s與mcu、同步主機(jī)、同步從機(jī)進(jìn)行同步對(duì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)三相同步對(duì)時(shí)精度達(dá)±50μs；實(shí)現(xiàn)了小電流接地系統(tǒng)接地故障，特別是瞬時(shí)性接地故障、復(fù)雜間歇性接地故障、高阻接地故障的準(zhǔn)確定位；復(fù)雜故障過(guò)程通過(guò)錄波波形進(jìn)行回溯反演，為故障分析提供了強(qiáng)有力的依據(jù)；線(xiàn)路異常狀態(tài)提前發(fā)出預(yù)警。

電流電場(chǎng)采集單元，中央處理單元即msp430fr697xpm/rgc，同步rf單元，高精度系統(tǒng)時(shí)鐘通過(guò)外外部取電及內(nèi)供電單元提供電源，高精度系統(tǒng)時(shí)鐘為中央處理單元提供穩(wěn)定的工作時(shí)序和精度的時(shí)鐘，電流電場(chǎng)采集單元及同步rf單元在中央處理單元的協(xié)調(diào)下進(jìn)行工作，三相交流電a，b，c三相每間隔5s與mcu、同步主機(jī)、同步從機(jī)進(jìn)行同步對(duì)時(shí)同步對(duì)時(shí)。電流電場(chǎng)采集單元采取到電流電場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸給中央處理單元，經(jīng)中央處理單元分析，整理后通過(guò)rf同步單元傳輸?shù)絤cu。

為了更好地拾取配電網(wǎng)線(xiàn)路電流信號(hào)，線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器采用電子式電流互感器測(cè)量電流即為高導(dǎo)磁ct取電傳感器。電子式電流互感器具有低噪聲、高線(xiàn)性度、高精度和高帶寬的特點(diǎn)。

為了能準(zhǔn)確記錄配電網(wǎng)線(xiàn)路上的暫態(tài)電流信號(hào)，線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器采用4khz采樣率對(duì)線(xiàn)路電流信號(hào)進(jìn)行采集，可以記錄帶寬在2khz以?xún)?nèi)的信號(hào)。

為了能記錄下故障發(fā)生瞬時(shí)前后的線(xiàn)路電流和線(xiàn)路對(duì)地電場(chǎng)波形，線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器采用電流突變和電場(chǎng)突變作為觸發(fā)條件，啟動(dòng)錄波。

為了能在架空線(xiàn)上獲得零序電流，線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器通過(guò)三相之間進(jìn)行高精度同步對(duì)時(shí)，通過(guò)時(shí)間精確同步的三相電流信號(hào)直接疊加來(lái)生成零序電流，時(shí)間同步誤差可以控制在±50us以?xún)?nèi)，三相相角誤差在±0.9°。

線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器電源部分包括自取電主電源和備用電池兩部分組成，通過(guò)電源管理進(jìn)行切換。自取電主電源由取電ct和功率控制部分組成，用于從線(xiàn)路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中獲取能量；傳統(tǒng)的ct取電存在以下問(wèn)題：

(1)線(xiàn)路電流小時(shí)取電ct取到的功率不夠；

(2)線(xiàn)路電流大時(shí)取電ct飽和，輸出電壓高，取電條件惡劣；

(3)短路大電流時(shí)取電ct容易損壞。

線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器自取電主電源采用如下方式解決上述問(wèn)題：

(1)設(shè)計(jì)特制的取電ct，從線(xiàn)路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中獲取能量的能力強(qiáng)、效率高，而且體積更小；

(2)線(xiàn)路電流小時(shí)，通過(guò)功率控制可取到足夠的功率，僅需10安培線(xiàn)路電流，就可以支持配電網(wǎng)線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器全功能正常工作；

(3)線(xiàn)路電流大時(shí)，通過(guò)功率控制可使取電ct不飽和，改善取電條件，仍然能夠取到充足的能源；

(4)短路大電流時(shí)，通過(guò)功率控制可迅速停止取電，避免取電ct在巨大電流沖擊下?lián)p壞。

當(dāng)自取電主電源取電功率足夠時(shí)，線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器使用自取電主電源作為供電電源；當(dāng)自取電主電源取電功率不夠時(shí)，線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器使用備用電池作為供電電源作為補(bǔ)充，備用電池正常工作電壓3.6v，容量達(dá)到8ah，可以供配電網(wǎng)線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器工作三個(gè)月。

當(dāng)待測(cè)電流為零時(shí)，對(duì)于電子式電流互感器來(lái)說(shuō)，最理想情況下輸出應(yīng)該也為零，但實(shí)際上由于電子式電流互感器本身的噪聲和adc固有的量化噪聲，電子式電流互感器輸出不為零，這個(gè)零輸入情況下輸出信號(hào)決定了電子式電流互感器對(duì)電流的分辨能力。

參閱圖6顯示了一個(gè)典型的零輸入情況下電子式電流互感器輸出信號(hào)。在本實(shí)施例后續(xù)部分，如無(wú)特殊說(shuō)明，對(duì)于電流信號(hào)，圖上橫軸為采樣點(diǎn)序號(hào)，采樣率為4khz，縱軸為電流值，單位為a。

零輸入情況下電子式電流互感器輸出信號(hào)的原始采樣值做直方圖分析，參閱圖7，可以發(fā)現(xiàn)原始采樣值的分布呈現(xiàn)近似正態(tài)分布，為一近似零均值正態(tài)分布，這說(shuō)明電子式電流互感器本身的噪聲和adc固有的量化噪聲，接近白噪聲。零輸入情況下電子式電流互感器輸出信號(hào)的方差為0.28a左右，這一數(shù)值反映了配電網(wǎng)在線(xiàn)錄波監(jiān)測(cè)器電子式電流互感器出色的電流分辨能力。

使用配電網(wǎng)在線(xiàn)錄波監(jiān)測(cè)器的電子式電流互感器，測(cè)量如下電流值交流電流：20a，25a，30a，200a，300a，400a，500a，600a，700a，一個(gè)典型的測(cè)量值和真實(shí)值之間的關(guān)系參閱圖8，相應(yīng)的測(cè)量誤差參閱圖9?？梢园l(fā)現(xiàn)電子式電流互感器具有較高的測(cè)量線(xiàn)性度，而且精度等級(jí)可以達(dá)到1級(jí)。

將線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器安裝在架空線(xiàn)柱上開(kāi)關(guān)附近，用電子式電流互感器線(xiàn)路電流有效值測(cè)量結(jié)果和柱上開(kāi)關(guān)內(nèi)電流互感器測(cè)量結(jié)果比對(duì)，結(jié)果如下：

1.線(xiàn)路最大負(fù)荷電流小于100a；在國(guó)網(wǎng)北京平谷供電公司山東莊站北屯路2號(hào)桿前安裝的線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和山東莊站北屯224開(kāi)關(guān)負(fù)荷電流測(cè)量值比對(duì)結(jié)果參閱圖10。山東莊站北屯路2號(hào)桿線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器(圖10中②處線(xiàn))和開(kāi)關(guān)電流測(cè)量結(jié)果基本趨勢(shì)保持同步，誤差分布為正態(tài)分布，平均誤差為1.1a，造成這一隨機(jī)誤差的原因是因?yàn)閮烧叩臏y(cè)量時(shí)間同步誤差在秒級(jí)。以y軸原點(diǎn)為參考：接近值30的線(xiàn)為山東莊站北屯路2號(hào)桿線(xiàn)路，接近值20的線(xiàn)為山東莊站北屯224開(kāi)關(guān)。

2.線(xiàn)路最大負(fù)荷電流100a～200a；在國(guó)網(wǎng)北京平谷供電公司峪口站西營(yíng)路2號(hào)桿前安裝的線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和峪口站西營(yíng)215開(kāi)關(guān)的負(fù)荷電流測(cè)量值比對(duì)結(jié)果參閱圖11。峪口站西營(yíng)路2號(hào)桿前線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器(即圖12中①處線(xiàn))和開(kāi)關(guān)電流測(cè)量結(jié)果基本趨勢(shì)保持同步，誤差分布為正態(tài)分布，平均誤差為1.1a。以y軸原點(diǎn)為參考：接近值100的線(xiàn)為峪口站西營(yíng)215開(kāi)關(guān)，接近值110的線(xiàn)為峪口站西營(yíng)路2號(hào)桿前線(xiàn)路。

3.線(xiàn)路最大負(fù)荷電流大于200a；

在國(guó)網(wǎng)北京平谷供電公司金海湖站獨(dú)樂(lè)河路2號(hào)桿前安裝的線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和金海湖站獨(dú)樂(lè)河213開(kāi)關(guān)的負(fù)荷電流測(cè)量值比對(duì)結(jié)果參閱圖12。金海湖站獨(dú)樂(lè)河路2號(hào)桿前線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器(即圖14中①處線(xiàn))和開(kāi)關(guān)電流測(cè)量結(jié)果基本趨勢(shì)保持同步，誤差分布為正態(tài)分布，平均誤差為-1.9a。以y軸原點(diǎn)為參考：接近值60的線(xiàn)為金海湖站獨(dú)樂(lè)河213開(kāi)關(guān)，接近值80的線(xiàn)為金海湖站獨(dú)樂(lè)河路2號(hào)桿前線(xiàn)路。

通過(guò)上述測(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)電子式電流互感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)線(xiàn)路電流的測(cè)量精度和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果接近。

三相線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器合成零序電流結(jié)果，進(jìn)一步展示了三相電子式電流互感器的一致性以及三相線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器時(shí)間同步精度，測(cè)試如下：

1.線(xiàn)路出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)的零序電流合成結(jié)果；

參閱圖16，圖中沿x軸方向0～50值區(qū)間段，靠近x軸、x軸之上、x軸之下分別代表a、b、c三相電流，沿著x軸方向線(xiàn)為3倍零序電流3i0，橫軸為采樣點(diǎn)序號(hào)，采樣率4khz，縱軸為電流，單位為a?？梢园l(fā)現(xiàn)盡管線(xiàn)路上出現(xiàn)了波形嚴(yán)重畸變的勵(lì)磁涌流，但是由于是不接地配電網(wǎng)，零序電流應(yīng)該仍然近似為0。

2.線(xiàn)路出現(xiàn)兩相瞬時(shí)接地短路時(shí)的零序電流合成結(jié)果；

參閱圖17(意義及參數(shù)同圖16)，圖中沿x軸方向0值，x軸之下、x軸之上遠(yuǎn)離0值、x軸之上靠近0值分別代表a、b、c三相電流，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)線(xiàn)路正常時(shí)，由于是不接地配電網(wǎng)，零序電流為0，但是當(dāng)線(xiàn)路出現(xiàn)兩相瞬時(shí)接地短路時(shí)，零序電流不為0，出現(xiàn)了明顯的異常，而隨后兩相接地短路消失之后，零序電流又重新恢復(fù)為0。

3.線(xiàn)路出現(xiàn)兩相瞬時(shí)接地短路時(shí)的零序電流合成結(jié)果；

參閱圖18(意義及參數(shù)同圖16)，圖中沿x軸方向0值，x軸之上遠(yuǎn)離0值、x軸之下、x軸之上靠近0值分別代表a、b、c三相電流，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)線(xiàn)路正常時(shí)，由于是不接地配電網(wǎng)，零序電流為0，但是當(dāng)線(xiàn)路出現(xiàn)多次弧光接地時(shí)，每次發(fā)生線(xiàn)路由于非接地相過(guò)電壓導(dǎo)致絕緣擊穿產(chǎn)生弧光放電時(shí)，零序電流不為0，出現(xiàn)了明顯的異常，弧光放電消失之后，由于是不接地配電網(wǎng)，線(xiàn)路上有一很小的工頻零序電流。

通過(guò)上述零序電流波形實(shí)例，說(shuō)明三相線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器可以通過(guò)高度一致性的電子式電流互感器和高精度時(shí)間同步，獲得架空線(xiàn)的零序電流。

小電流接地配電網(wǎng)單相接地故障過(guò)程中的零序電壓和零序電流信號(hào)參閱圖19。具體過(guò)程如下：

(1)在單相接地故障發(fā)生前，零序電壓u0和零序電流i0為0；

(2)在故障發(fā)生瞬間，由于接地相的相地電壓跌落和非接地相的相地電壓上升，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)幅度不為0的工頻零序電壓，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)幅度為it的暫態(tài)高頻零序電流，持續(xù)時(shí)間很短，一般不超過(guò)20ms；

(3)經(jīng)過(guò)大約20ms的暫態(tài)過(guò)程之后，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過(guò)程，相對(duì)于暫態(tài)高頻零序電流幅度it，穩(wěn)態(tài)工頻零序電流幅度is很小。

通過(guò)上述單相接地故障具體過(guò)程，可以知道為了準(zhǔn)確檢測(cè)定位小電流接地配電網(wǎng)單相接地故障，最好是利用暫態(tài)高頻零序電流信號(hào)。同時(shí)根據(jù)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)錄波結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小電流接地配電網(wǎng)單相接地過(guò)程中產(chǎn)生的高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)，具有參閱圖20的分布規(guī)律：

(1)非故障線(xiàn)路和故障線(xiàn)路的高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)不同；

(2)故障線(xiàn)路上故障點(diǎn)前和故障點(diǎn)后的高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)不同。

智能化配電網(wǎng)架空線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是依據(jù)上述規(guī)律進(jìn)行單相接地故障檢測(cè)定位，具體過(guò)程如下：

1.監(jiān)測(cè)點(diǎn)線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器觸發(fā)錄波；

單相接地故障發(fā)生時(shí)，接地相的相地電壓跌落，導(dǎo)致相地電場(chǎng)也會(huì)跌落，非接地相的相地電壓升高，導(dǎo)致相地電場(chǎng)也會(huì)升高，同時(shí)接地相和非接地相上會(huì)產(chǎn)生高頻暫態(tài)電流，這些異常變化可以觸發(fā)線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器錄波。

2.獲取各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三相線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)器時(shí)間是同步的，這樣可以通過(guò)處理得到各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的零序電流信號(hào)，進(jìn)一步還可以得到高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)。

3.網(wǎng)絡(luò)化分析高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)

參閱圖20的高頻暫態(tài)零序電流信號(hào)在配電網(wǎng)線(xiàn)路上的分布規(guī)律，就可以進(jìn)行單相接地故障的檢測(cè)定位，定位出故障點(diǎn)位于哪兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的區(qū)段。

在國(guó)網(wǎng)北京平谷供電公司安裝的智能化配電網(wǎng)架空線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在平谷大華山站劉店路成功地定位了一次由于絕緣子失效產(chǎn)生的接地故障。該線(xiàn)路采用不接地方式，線(xiàn)路上一共安裝了7套設(shè)備，在接地故障發(fā)生瞬間，7套設(shè)備記錄下了故障瞬間前后的波形。參閱圖21中，每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的波形上部為零序電流，下部為三相電場(chǎng)，a、b、c三相，通過(guò)參閱圖18可以清楚地發(fā)現(xiàn)，c相電場(chǎng)發(fā)生跌落，接地相為c相，同時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2～7的零序電流相似，而和監(jiān)測(cè)點(diǎn)1不相似，可以定位接地故障發(fā)生在監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～2之間，后經(jīng)過(guò)巡線(xiàn)確認(rèn)。

在南網(wǎng)貴州貴陽(yáng)城南供電局安裝的智能化配電網(wǎng)架空線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行了兩次人工接地試驗(yàn)，用來(lái)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)于經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地架空線(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障定位的原理是否可行，在隨后的運(yùn)行過(guò)程中，再次成功定位一次單相接地故障，并指導(dǎo)運(yùn)維班組找到接地故障點(diǎn)排除接地故障。

1.第一次次人工接地試驗(yàn)

參閱圖22人工接地試驗(yàn)在貴陽(yáng)市城南供電局沙沖變沙調(diào)線(xiàn)上進(jìn)行，使用沙調(diào)線(xiàn)26支線(xiàn)c相線(xiàn)路作為接地線(xiàn)。沙調(diào)線(xiàn)26支上負(fù)荷較少，接地試驗(yàn)過(guò)程中所有負(fù)荷通過(guò)刀閘切除，使用26支8號(hào)桿上安裝的柱上開(kāi)關(guān)，進(jìn)行人工接地和切除。第一次人工接地試驗(yàn)在沙調(diào)線(xiàn)26支10號(hào)桿上使用70皮鋁線(xiàn)，將c相導(dǎo)線(xiàn)直接連接到絕緣子固定橫擔(dān)，短接c相絕緣子來(lái)模擬單相接地故障。

整個(gè)沙沖變線(xiàn)路拓?fù)鋮㈤唸D23，系統(tǒng)包括了20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，人工接地點(diǎn)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)2、3之間，選擇了監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～4的波形，參閱圖24～27，用來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)單相接地故障檢測(cè)定位原理。

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)錄波波形上半部分為電流波形，下半部分為歸一化電場(chǎng)，橫軸是采樣點(diǎn)序號(hào)，采樣率4khz，電流波形縱軸單位為a，其中，圖24，(a)以y軸原點(diǎn)為參考，0值線(xiàn)為零序，靠近50值線(xiàn)為c相，靠近80值線(xiàn)為a相，靠近-100值線(xiàn)為b相；其中，圖25，(b)以y軸原點(diǎn)為參考，0值線(xiàn)為零序，靠近0值線(xiàn)為c相，靠近80值線(xiàn)為a相，靠近-100值線(xiàn)為b相；其中，圖26，(c)以y軸原點(diǎn)為參考，0值線(xiàn)為零序，靠近0值線(xiàn)為a相，靠近20值線(xiàn)為b相，靠近-40值線(xiàn)為c相；其中，圖27，(d)以y軸原點(diǎn)為參考，0值線(xiàn)為零序，靠近1000值線(xiàn)為c相，靠近150值線(xiàn)為b相，靠近-220值線(xiàn)為a相。圖24～27清楚地顯示了高頻暫態(tài)零序電流在線(xiàn)路上的分布規(guī)律：

(1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1和監(jiān)測(cè)點(diǎn)2位于故障路徑上，兩者錄波波形非常相似；

(2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2和監(jiān)測(cè)點(diǎn)3分別位于故障點(diǎn)前后，兩者錄波波形差異非常大；

(3)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1和監(jiān)測(cè)點(diǎn)4分別位于故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路上，兩者錄波波形差異非常大。

2.第二次人工接地試驗(yàn)

第二次人工接地試驗(yàn)在沙調(diào)線(xiàn)26支10號(hào)桿上使用70皮鋁線(xiàn)，將c相導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)一根樹(shù)枝連接到絕緣子固定橫擔(dān)，模擬樹(shù)線(xiàn)引起的單相接地故障。人工接地點(diǎn)在仍然監(jiān)測(cè)點(diǎn)2、3之間，仍然選擇了監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～4的波形，參閱圖28～31，再次清楚的展示了高頻暫態(tài)零序電流在線(xiàn)路上的分布規(guī)律。

3.第三次實(shí)際單相接地故障

第三次實(shí)際單相接地故障定位結(jié)果參閱圖32，單相接地故障接地點(diǎn)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)2、3之間，智能化配電網(wǎng)架空線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)送短信給運(yùn)維班組，經(jīng)實(shí)地巡線(xiàn)確認(rèn)故障點(diǎn)定位成功，引發(fā)單相接地故障的原因是用戶(hù)變壓器絕緣損壞導(dǎo)致單相接地。

參閱圖33～36顯示了圖32中監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～4的錄波波形，說(shuō)明實(shí)際線(xiàn)路單相接地故障過(guò)程中，高頻暫態(tài)零序電流在線(xiàn)路上的分布規(guī)律和原理一致。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。