專利名稱：：確定電力線劣化的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到確定電力線劣化的方法及裝置，特別是涉及到通過監(jiān)測(cè)導(dǎo)致電力線接地故障的前兆來判定電力線劣化的一種方法和裝置。電力線路，尤其是配電線路在廣泛區(qū)域內(nèi)裝有大量電力設(shè)備，對(duì)它們進(jìn)行檢修要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，所以就十分需要對(duì)其劣化進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)而確定劣化的范圍，但是目前并未獲得預(yù)測(cè)劣化的實(shí)用技術(shù)。對(duì)此，在題為“接地故障范圍的顯示裝置”的日本專利公報(bào)第57-20779號(hào)(1982)中業(yè)已得知，其中，接地故障的范圍被確定，不過在故障發(fā)生之后才進(jìn)行顯示。按照上述現(xiàn)有技術(shù)的接地故障范圍顯示裝置安裝在配電線路的適當(dāng)位置，且當(dāng)一個(gè)高頻濾波器的輸出高于某一電平時(shí)確定發(fā)生接地故障，該高頻濾波器設(shè)在一個(gè)在這些位置檢測(cè)得的接地故障信號(hào)(零相信號(hào))的輸入回路中，但存在以下問題1。因?yàn)樵撗b置在發(fā)生接地故障后才工作，所以不能預(yù)測(cè)接地故障;2。因?yàn)樵谘b置裝設(shè)處進(jìn)行顯示，所以在檢修人員巡視發(fā)現(xiàn)它以前不能發(fā)覺這些裝置工作，而且可能花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間才發(fā)現(xiàn)它;3。因?yàn)楫?dāng)高頻信號(hào)電平高于預(yù)定值時(shí)顯示裝置工作，就可能有多個(gè)顯示裝置工作，從而不可能確定故障的位置?？紤]上述情況，本發(fā)明的目的是監(jiān)測(cè)導(dǎo)致接地故障的前兆，并預(yù)先確定其劣化。本發(fā)明的另一個(gè)目的是確定劣化位置。根據(jù)本發(fā)明，為預(yù)測(cè)一條電力線的劣化，是根據(jù)這樣的事實(shí)預(yù)測(cè)的在三相電力線中監(jiān)測(cè)到的零相信號(hào)的市電頻率分量幅值已經(jīng)不變化，但是高頻分量的幅值已經(jīng)變化;還有這樣的事實(shí)在三相電力線中監(jiān)測(cè)到的零相信號(hào)里包含一個(gè)單數(shù)脈沖信號(hào)。再有，為了確定劣化位置，在三相電力線的多個(gè)位置處同時(shí)監(jiān)測(cè)零相信號(hào)高頻分量的幅值變化，并且根據(jù)其幅值確定劣化位置。在本發(fā)明中當(dāng)監(jiān)測(cè)到劣化的前兆時(shí)，就能夠預(yù)測(cè)接地故障的發(fā)生。再有，通過監(jiān)測(cè)在整個(gè)電力線上的前兆，能夠確定故障的位置。根據(jù)本發(fā)明因?yàn)槠錁?gòu)成使得傳感器檢測(cè)由于劣化造成的在零相信號(hào)中包含的高頻分量的變化，并且傳感器的信息被測(cè)定裝置所收集，則能夠確定劣化區(qū)域。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，運(yùn)行人員在系統(tǒng)發(fā)生故障后立即巡視現(xiàn)場(chǎng)，從地面直接觀察配電線，搜尋劣化點(diǎn)，這化費(fèi)了大量的時(shí)間和費(fèi)用;然而本發(fā)明提供了這樣的方法1。在發(fā)生故障前檢測(cè)劣化現(xiàn)象;2。因?yàn)榇_定了劣化區(qū)域，通過檢修劣化部分和設(shè)備零件就能防止事故;3。甚至在意外故障的情況下，也能確定故障點(diǎn)的范圍，并且能提高檢修工作的效率以及防止再發(fā)生故障。進(jìn)而，檢測(cè)零相信號(hào)的高頻分量中的瞬時(shí)變化，因此它根本不受負(fù)荷的影響，再有，能作為一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，而與電力線載波系統(tǒng)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)無關(guān)。圖1是表示本發(fā)明示意結(jié)構(gòu)的視圖;圖2是解釋本發(fā)明中接地故障前兆的視圖;圖3是表示當(dāng)已經(jīng)發(fā)生一個(gè)接地故障時(shí)的零相信號(hào)的視圖;圖4是將前兆與故障現(xiàn)象進(jìn)行比較的視圖;圖5至圖7是傳感器例子的視圖;圖8至圖11是表示確定劣化區(qū)域原理的視圖;圖12至14是表示在測(cè)定設(shè)備中進(jìn)行預(yù)測(cè)的視圖;圖15是表示能夠與本發(fā)明濾波器一起使用頻帶的視圖;圖16是解釋改變正常斷開點(diǎn)的視圖。下面介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在介紹之前先解釋什么是導(dǎo)致一條電力線接地故障的前兆，也就是什么是前兆，而且它應(yīng)該從現(xiàn)有技術(shù)中敘述的接地故障的現(xiàn)象進(jìn)行明確的判斷。對(duì)此，對(duì)一條作為電力線路的配電線進(jìn)行如下的說明。圖2表示在一個(gè)變電站中測(cè)量到的零相電壓V0的狀態(tài);在該電壓中，在某一時(shí)段內(nèi)，監(jiān)測(cè)圖2(Ⅰ)波形(在零相電壓基波上疊加上脈沖)后再監(jiān)測(cè)相鄰的圖2(Ⅱ)的波形，且其后，進(jìn)而在某一時(shí)段內(nèi)再監(jiān)測(cè)相似的圖2(Ⅲ)的波形。在產(chǎn)生這些非周期波形后，就要考慮到，實(shí)際的接地故障將最終發(fā)生，但是，圖2中的脈沖幅值不具有隨時(shí)間而增加的這樣一種關(guān)系，所產(chǎn)生的相位是任意的，且在產(chǎn)生的周波中識(shí)別不出周期。因此，在波形V0中包含的前兆脈沖狀波形中的基本量中包括有高頻分量。由于高頻分量通過一條配電線傳導(dǎo)時(shí)要衰減，則可考慮，通過監(jiān)測(cè)接近接地故障位置的零相電壓V0，可較早地察覺到脈沖信號(hào)的發(fā)生。這里，作為一個(gè)前兆實(shí)例將脈沖狀波形V0示于圖2中，脈沖狀V0發(fā)生的時(shí)間可能持續(xù)幾個(gè)周波;或者考慮，基本高頻分量與基波周期比較，其波形的短時(shí)疊加被重復(fù)，產(chǎn)生至劣化的逐漸過渡。圖3(a)、(b)表示作為現(xiàn)有技術(shù)的日本專利公報(bào)第57-20779(1982)中所述的接地故障的波形，其中高頻波是接連產(chǎn)生的。對(duì)此，可鑒別零相電流中類似的前兆。將接地故障的前兆波形與接地故障波形進(jìn)行比較，可注意到存在以下關(guān)系。作為配電線設(shè)備劣化前兆的一個(gè)例子，該前兆的特征是產(chǎn)生帶有單數(shù)脈沖狀波形的零相信號(hào)。也就是如圖4中的1所示，其橫座標(biāo)表示頻率，而縱座標(biāo)表示幅值;在出現(xiàn)劣化前兆時(shí)有這樣一個(gè)特征，即市電頻率分量的幅值按其原值不變，而只有脈沖信號(hào)(高頻分量)有較大變化，同時(shí)在劣化末期(接地故障時(shí))，高頻分量還增加，甚至市電頻率分量相應(yīng)增加，如圖2中2所示。于是，對(duì)于設(shè)備劣化而言，在零相信號(hào)中市電頻率分量和高頻分量的變化程度一般呈現(xiàn)以下現(xiàn)象。表1</tables>進(jìn)而將圖1(a)與(b)、(c)比較，在劣化后期，甚至在遠(yuǎn)處都可監(jiān)測(cè)到它，但在早期只能在劣化點(diǎn)附近才能監(jiān)測(cè)它;這種現(xiàn)象說明這樣的事實(shí);有一個(gè)線路特性，即高頻波從其發(fā)生點(diǎn)起隨著距離增加而衰減。進(jìn)而可以說，與市電頻率周期相比，發(fā)生脈沖的周期是足夠長(zhǎng)的。本發(fā)明就是根據(jù)上述前兆作出的。本發(fā)明裝置的安裝情況將參考圖1在下邊說明。在圖1(a)中，T是一臺(tái)配電變壓器，B是一個(gè)配電變電站中的配電母線，其中，配電線斷路器F·CB1～F·CBn連接數(shù)條配電出線。像樹枝狀延伸的配電線F11，F(xiàn)12，F(xiàn)13，…Fn連到斷路器F·CB端部。也就是，分支線F12，F(xiàn)13，等等按照?qǐng)D示要求連到干線F11上。如圖所示，傳感器1，1′，1″…裝在這些配電線上任意位置，且來自這些傳感器輸出的零相信號(hào)(基于零相電壓或零相電流且被傳遞或從它們中按要求分出來的電氣量)，通過一個(gè)信息傳送線2傳遞到測(cè)定設(shè)備3。再有，傳感器4具有和傳感器1類似的功能，它合適地裝設(shè)在配電母線上，并且將由主線路分出來的電量傳送到測(cè)定設(shè)備3。在這樣一種結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明，在配電系統(tǒng)各點(diǎn)得到的零相信號(hào)被收集在一處，并假定，在配電線F1-Fn的某部分有一個(gè)劣化的配電線，在下面要詳細(xì)說明。對(duì)此，作為將信息傳送到測(cè)定設(shè)備3的傳輸線2，可以是一條專用的通訊線，或者是一條利用電力線的載波系統(tǒng)的線路，或者采用經(jīng)過無線通道的通訊裝置。圖1(b)表示一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子，在該結(jié)構(gòu)中圖1(a)的系統(tǒng)由有線通訊線路連接，其中終端設(shè)備10，10′，10″…包括傳感器1，1′，1″…檢測(cè)零相信號(hào)的功能，對(duì)高壓配電線F11上的各開關(guān)SW都設(shè)置了這些終端設(shè)備，并且在每個(gè)終端設(shè)備10，變電站中的二次終端設(shè)備100(包括傳感器4等)以及主站30(其中包括測(cè)定設(shè)備3)之間構(gòu)成一條通信線2。主站30由一個(gè)調(diào)制解調(diào)器31、一個(gè)發(fā)射接收部分32、一個(gè)信號(hào)母線39、一個(gè)連接部分33、33′、一個(gè)打印機(jī)34、一個(gè)CRT35，一個(gè)鍵盤36，一個(gè)CRT操作臺(tái)37，一個(gè)操作員控制臺(tái)38等等構(gòu)成，并且30經(jīng)過一個(gè)連接部分33′與一個(gè)配電計(jì)算機(jī)相連。于是，在終端站10檢測(cè)到的信息被送進(jìn)主設(shè)備30的計(jì)算機(jī)，并且在CRT35、打印機(jī)34上輸出，同時(shí)來自計(jì)算機(jī)，鍵盤36、CRT37、操作員控制臺(tái)38等的指令被傳送到終端站10，從而實(shí)現(xiàn)了開關(guān)SW控制，預(yù)定入口檢出的檢測(cè)等等。圖1(c)表示一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用了通過配電線傳遞信號(hào)的一種已知的方法，并且高壓配電線F11被用作通信線2。在這種情況下，一個(gè)終端站10包括一個(gè)遠(yuǎn)方控制終端站10a，該終端站10a包括用于絕緣和信號(hào)檢測(cè)的傳感器1和高壓耦合器10b，該終端站10設(shè)在相應(yīng)于開關(guān)SW的極上。在該變電站中，對(duì)每一條配電線F11-Fn都設(shè)置了一個(gè)用于絕緣和檢測(cè)信號(hào)的高壓耦合器，并把它與一個(gè)中繼裝置相連。這需要在變電站和主站30(其中設(shè)有測(cè)定設(shè)備3)之間以高速率大量傳輸信號(hào)，且它們由通信電纜連接。主站30，與由傳輸單元TU構(gòu)成的一個(gè)遠(yuǎn)方控制設(shè)備一起，包括中央處理單元CPU、一個(gè)操作盤OP等等，還有一個(gè)輸出各種信息和輸入各種條目的CRT單元41，一個(gè)用于顯示例如配電系統(tǒng)的線路帶電狀態(tài)的配電系統(tǒng)盤42，一個(gè)配電計(jì)算機(jī)等等。如圖1(b)中的相似的信號(hào)輸入，輸出顯示以及切換操作也可以由圖1(c)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行。對(duì)此，由圖1(b)主站裝備的設(shè)備結(jié)構(gòu)與圖1(c)不同，但是并不是說分別提供了輸入、顯示、輸出的功能和信息操作任何設(shè)備結(jié)構(gòu)都是令人滿意的。對(duì)于采用有線通訊線的結(jié)構(gòu)在下面將說明。圖5(1)表示在終端站10內(nèi)傳感器1的一個(gè)實(shí)施例，該站10以分散方式裝于配電線上，且可注意到零相電壓V0的波形，該電壓V0包括高頻分量。就是說，原零相電壓V0包括市電頻率分量或較低次(包括三次、五次)的高頻分量，同時(shí)幾乎不包括高次分量，但應(yīng)注意到，當(dāng)已發(fā)生異常情況(如輕微接地故障)時(shí)，其波形變成具有陡峭的峰值。就是說，當(dāng)接地故障已發(fā)生一個(gè)短時(shí)間時(shí)，零相電壓V0僅在該時(shí)間內(nèi)變得非常高，且當(dāng)接地故障已經(jīng)消失時(shí)，它就變成和以前一樣的低電平的波形。大量的高頻分量包括在僅在該短時(shí)間內(nèi)高的零相電壓波形內(nèi);同時(shí)，由于設(shè)備劣化，輕微接地故障不會(huì)持續(xù)，而一旦發(fā)生即停止，而且他頻繁地出現(xiàn)非常高的峰值V0(針狀)。所以，在圖5(Ⅰ)中所示的例子其構(gòu)成是為了抓住非常高的信號(hào)V0峰值的高度，靠一個(gè)濾波器不能將高頻分量值分別分離出來并相互比較。圖5(Ⅰ)表示以分散方式裝于配電線上結(jié)構(gòu)的例子。在配電線F及地之間的電壓由分壓器電容C1、C2被送入一個(gè)任意高的電壓中，且通過在零相輸入回路4中的向量相加運(yùn)算獲得零相電壓V0。這里，如圖5(Ⅱ)(a)所示，當(dāng)在時(shí)間t1的零相電壓中存在一個(gè)脈沖狀變化的幅值V1時(shí)，通過將該零相電壓信號(hào)V0直接送入減法器20的一個(gè)輸入端;還送入圖5(Ⅱ)b所示的輸出，其中脈沖狀電壓波形通過低通濾波器(LPF)被除掉，該濾波器分離出基波及低次的較高諧波且從零相電壓V0除去低次頻率分量(基波及低次的較高諧波)，在減法器20輸出僅獲得脈沖狀變化的電壓V1，如圖5(Ⅱ)(c)所示。該電壓的脈沖狀變化量，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)數(shù)字化，變化電壓V1的幅值由峰值保持器21、22保持住，如圖5(Ⅱ)(d)所示。在電壓的脈沖狀變化有正、有負(fù)的情況下，正的變化部分通過峰值保持器21輸出，而負(fù)的變化部分通過峰值保持器22輸出。當(dāng)峰值保持器的輸出變得比起動(dòng)檢測(cè)器5內(nèi)整定的檢測(cè)電平高時(shí)，起始檢測(cè)器5就對(duì)CPU發(fā)出一個(gè)起動(dòng)信號(hào)。在該CPU中，模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換是靠該起動(dòng)信號(hào)進(jìn)行的，其數(shù)字值比例于變化電壓V1的幅值，且被取出并儲(chǔ)存起來;在一個(gè)預(yù)定時(shí)間以后，在時(shí)間t2靠一個(gè)復(fù)歸信號(hào)將峰值保持器復(fù)歸到初始狀態(tài)。在CPU內(nèi)收集的數(shù)據(jù)，與已經(jīng)檢測(cè)它們的各傳感器指定的號(hào)數(shù)、檢測(cè)次數(shù)等等，一起通過通訊部分6和通訊電纜2傳送到主站30內(nèi)的測(cè)定設(shè)備3。在該實(shí)施例中，CPU實(shí)施A/D轉(zhuǎn)換的計(jì)時(shí)被確定，以便用起動(dòng)檢測(cè)器5的輸出進(jìn)行起動(dòng)，但是，A/D轉(zhuǎn)換可以在一個(gè)預(yù)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，而與起動(dòng)檢測(cè)器5無關(guān)，或者起動(dòng)信號(hào)可以經(jīng)過通訊電纜2和通訊部分6從另一個(gè)位置接收。進(jìn)而通過提供在CPU內(nèi)的時(shí)鐘功能，并把送入的次數(shù)信息同時(shí)加到輸入數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存它們能實(shí)現(xiàn)在多處獲得符合數(shù)據(jù)。按照現(xiàn)有技術(shù)，日本專利申請(qǐng)?jiān)缙诠_第1-8246號(hào)(1989)“收集配電系統(tǒng)信息的方法”，可最有效地獲得它，當(dāng)然它可能用其它技術(shù)達(dá)到。圖5表示一個(gè)注意到脈沖狀電壓波形峰值高度的實(shí)施例，同時(shí)在圖6中所示的另一個(gè)實(shí)施例注意到高頻分量。圖6示出傳感器1結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子。為了通過在地和配電線之間分壓取出一個(gè)電壓，可采用圖5中的電容器，但最好采用由一個(gè)電容C1和一個(gè)電阻R組成的分壓電路結(jié)構(gòu)，并且具有如圖6所示的不同特征，以構(gòu)成本發(fā)明最有效的實(shí)施例。在一個(gè)高通濾波器HPF之后設(shè)置了所需要數(shù)量的帶通濾波器BPF1，BPF2…，它們的帶通特征為僅分離出一個(gè)任意的頻帶，而高通濾波器HPF分離出在輸出的零相電壓信號(hào)V0中包含的高頻分量，并且這些輸出量在A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字轉(zhuǎn)換后送入CPU。需要時(shí)，收集的數(shù)據(jù)中所需要的數(shù)據(jù)，通過通訊部分6和通訊線2傳送到主站30內(nèi)測(cè)定設(shè)備3。此處，收集代表數(shù)據(jù)的計(jì)時(shí)可以用圖5的起動(dòng)檢測(cè)器5確定，或由通過通訊線2在另一處接收一個(gè)起動(dòng)信號(hào)確定。下邊，參考圖7(a)介紹為在配電線上進(jìn)行分散設(shè)置而設(shè)計(jì)的傳感器1的另一個(gè)實(shí)施例。傳感器1的構(gòu)成要裝設(shè)兩組分壓器電路，在配電線和地之間取出分壓電壓，且能夠從零相電壓分壓電路4和4′獲得饋線F1和F2的零相電壓，其方法是在開關(guān)SW兩側(cè)連接分壓電路，以在配電線上的饋線F1和F2之間進(jìn)行連接或斷開，如圖7(a)所示。電壓變化檢測(cè)電路23和23′由低通濾波器LPF和對(duì)圖5解釋過的減法器20構(gòu)成，且設(shè)計(jì)成僅發(fā)出電壓陡峭的變化。數(shù)據(jù)處理部分25由對(duì)圖5解釋過的峰值保持器21和22和一個(gè)部分構(gòu)成，該部分將來自經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的那些信號(hào)數(shù)字化，且收集在CPU中的值。差值檢測(cè)器24加在電壓變化檢測(cè)電路23、23′的輸出端，獲得在兩個(gè)入口之間的差值，并將CPU內(nèi)的數(shù)據(jù)收集在數(shù)據(jù)處理部分25內(nèi)。所收集的數(shù)據(jù)經(jīng)通訊部分6和通訊線2被傳送到測(cè)定設(shè)備3，其方式與對(duì)圖5的說明相同。對(duì)于該實(shí)施例開關(guān)SW為“通”及“斷”的情況，在下邊予以解釋。當(dāng)開關(guān)為“通”時(shí)當(dāng)電壓變化檢測(cè)電路23和23′輸出幅值相同時(shí)，差值檢測(cè)器24的差值輸出為零。但是，在兩個(gè)電路組成的系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)收集電路二者之一有任何問題時(shí)，在差值檢測(cè)器24中就產(chǎn)生輸出，因而就能對(duì)兩個(gè)收集電路正常進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)開關(guān)為“斷”時(shí)電壓變化檢測(cè)電路23和23′的輸出是分別獨(dú)立的，且當(dāng)尚未發(fā)生劣化時(shí)兩個(gè)輸出實(shí)質(zhì)上都沒有。而當(dāng)在兩個(gè)饋線之一發(fā)生了輕微接地故障時(shí)，僅能有效地輸出它們的變化。特別是原始噪聲(如遠(yuǎn)方打雷的噪聲)不作為差值輸出，這是因?yàn)樗鼈冞M(jìn)入到兩條配電線中，只是在其中一條配電線中發(fā)生輕微故障時(shí)能夠高靈敏地得到。在這種情況下，配電線F1和F2可以是相同的系統(tǒng)(相同頻帶)或不同系統(tǒng)。下邊將參考圖7(b)解釋分散設(shè)置在配電線上的另一個(gè)實(shí)施例。與圖7(b)所示該傳感器1的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)在于差動(dòng)電路26和檢測(cè)器27，而其余部分以同樣方式工作。當(dāng)開關(guān)SW斷開時(shí)，零相電壓輸出電路4和4′的輸出被加到差電路26中，且獲得這兩個(gè)入口之間的差值，并將其送到檢測(cè)器27。設(shè)置檢測(cè)器27使得只輸出電壓變化信號(hào)，其中那些低次頻率分量由低通濾波器LPF和減法器除掉，就像在電壓變化檢測(cè)電路23中一樣。在該實(shí)施例中，如果饋線F1和F2的頻帶相同，差電路就只輸出由于劣化造成的電壓變化，這是因?yàn)榈痛晤l率分量在零相電壓輸出電路4和4′的輸出中是完全相等的，于是一開始檢測(cè)電平就能很低，且得到一個(gè)高靈敏度的檢測(cè)器。這表明可以獲得不受零相信號(hào)影響的高靈敏度檢測(cè)器，甚至在使用低頻信號(hào)的電力載波系統(tǒng)中，例如應(yīng)用零相載波輸電系統(tǒng)中。為此，為了取出圖5到圖7中配電線和地之間的分壓，對(duì)于圖5之每相設(shè)置電容器，對(duì)圖6和7中每相中設(shè)置一個(gè)電容和一個(gè)可變電阻的串聯(lián)電路。因此，可以如下進(jìn)行;即在這種結(jié)構(gòu)中，對(duì)于每一相構(gòu)成一個(gè)電容器的串聯(lián)電路，同時(shí)設(shè)置一個(gè)可變電阻R與地側(cè)電容器C并聯(lián)，于是，借助C與R并聯(lián)連接，可以做成對(duì)高頻分量按串聯(lián)電容器電路工作，而對(duì)比較低頻的分量由C+R電路工作。參考圖5到圖7已經(jīng)敘述了設(shè)在該配電線上的傳感器1的結(jié)構(gòu)，其中，在圖6和圖7(b)中使用濾波器HPF和BPF，以輸出包含在零相電壓信號(hào)中的脈沖狀分量，由這些濾波器檢測(cè)的頻帶要求排除在配電線周圍環(huán)境中存在的其他頻率分量。就是說，按照本發(fā)明，伴隨著劣化產(chǎn)生的微小信號(hào)被檢測(cè)到時(shí)，存在于配電線周圍環(huán)境中各種電波的噪聲等等不應(yīng)被檢測(cè)到。圖15(a)表示在廣播和通訊中傳統(tǒng)采用的頻帶，按照該傳統(tǒng)用法，采用約300KHz～104HZ的范圍用于該目的;從與它們的噪聲相區(qū)別的觀點(diǎn)看，在這個(gè)頻帶內(nèi)確定本發(fā)明的頻帶并不優(yōu)越。能夠采用104HZ以上范圍，但在配電線上裝設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的濾波器是不適用的。由此，實(shí)際上不應(yīng)超過300KHz，但該范圍實(shí)際上被限制，如圖15(b)所示。就是說，該圖中200～300KHz是電力線載波系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備一個(gè)載波器所用的頻帶，因此應(yīng)確定為在200KHz以下的范圍內(nèi)。進(jìn)而，對(duì)于下限，在5KHz以下范圍內(nèi)配電線噪聲是增加的，則本發(fā)明的頻帶應(yīng)限制在5KHz～200KHz。對(duì)此，因?yàn)樵跒V波器后的放大器當(dāng)超過30KHz時(shí)難于制造，所以考慮這種情況就更希望采用5～30KHz的范圍。對(duì)于圖7(a)、(b)，已說明裝設(shè)有兩個(gè)分壓器電路，且確定哪條饋線已發(fā)生劣化，同時(shí)很明顯，當(dāng)對(duì)圖5或6示的結(jié)構(gòu)在開關(guān)SW兩端安裝兩個(gè)傳感器時(shí)，亦能確定已發(fā)生劣化的饋電線。對(duì)此，在圖7(a)和(b)中的檢測(cè)器24和27可在模擬信號(hào)狀態(tài)下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，且把數(shù)據(jù)收集入25，或可以檢測(cè)預(yù)定值已被超過的情況，并將它用作一個(gè)收集劣化信號(hào)的觸發(fā)(起動(dòng))信號(hào)。就是說，如果在接近對(duì)著電力系統(tǒng)的配電系統(tǒng)端部的開關(guān)的兩個(gè)位置能以高靈敏度檢測(cè)到劣化信號(hào)，借此就可能同時(shí)收集到來自傳感器的數(shù)據(jù)。圖8表示在測(cè)定設(shè)備3中，由圖5～7的方法收集的數(shù)據(jù)測(cè)定配電線劣化段的判定算法。橫座標(biāo)表示各傳感器裝于配電線上的距離關(guān)系，而縱座標(biāo)表示各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)值。零相電壓主要包括從劣化處產(chǎn)生的高頻分量，它沿配電線傳播，而配電線可看作高頻范圍的L、C分布電路，但該零相電壓逐漸衰減。因此，如圖8所示，很明顯，在最近劣化點(diǎn)的點(diǎn)10的數(shù)據(jù)值最大，且隨著到該點(diǎn)距離增加而減小。這可以類似地說成高頻分量的幅值(圖5)或它的峰值(圖6)。圖9表示每個(gè)頻帶高頻分量幅值及衰減情況，按照這個(gè)情況，對(duì)任何頻帶的數(shù)據(jù)組，在接近劣化點(diǎn)的點(diǎn)10處其峰值都最大，頻率越高，配電線的衰減越大，一般在高頻范圍內(nèi)對(duì)L、C分布常數(shù)的電路衰減要小，因此，較低頻帶V0(HEL)的數(shù)據(jù)衰減比高頻帶V0(HFH)數(shù)據(jù)要大。圖10是表示在零相電壓波形中包含的作為劣化信號(hào)的高頻分量比例的典型視圖。在這個(gè)圖中，橫座標(biāo)表示頻率，而縱座標(biāo)表示信號(hào)電平。一般說，考慮劣化有三種形式(a)型，包含的每種頻率比例相同;(b)型，包含的低頻為基本比例，且隨著頻率增高比例加大;(c)型，低頻比例小，且隨著頻率增高比例加大。以后需要在現(xiàn)場(chǎng)和試驗(yàn)方面進(jìn)行研究，去決定那些類型具體相應(yīng)于某一設(shè)備元件劣化的情況。圖11是一個(gè)表示當(dāng)已經(jīng)發(fā)生(a)、(b)和(c)任一型式劣化時(shí)，圖9所示的距離和幅值的數(shù)據(jù)是如何變化的概念圖，表示出(a)、(b)和(c)之每一個(gè)的分布情況。就是說，每個(gè)頻帶的數(shù)據(jù)指示出，在任何情況下在劣化點(diǎn)10都是最大的，其幅值為在(a)情況下相同;在(b)情況下，較低頻率較大;而在(c)情況下，較高頻率反而較大。由此，通過了解何處以及什么樣的劣化已經(jīng)發(fā)生，就能靠測(cè)定設(shè)備3確定它?？紤]圖5中檢測(cè)峰值傳感器的情況，下邊將解釋主站30中測(cè)定設(shè)備中的處理過程。監(jiān)測(cè)配電線的測(cè)定設(shè)備3實(shí)現(xiàn)與圖5中配電線上裝設(shè)所有峰值檢測(cè)傳感器在任意或確定時(shí)間進(jìn)行聯(lián)系，收集來自每個(gè)傳感器的零相信號(hào)中包含的高頻分量的峰值，且確定配電線的劣化區(qū)域。在圖12(a)中示出了測(cè)定設(shè)備3的示意處理程序。測(cè)定設(shè)備3為收集在零相信號(hào)中包含的高頻分量的峰值VoH，實(shí)現(xiàn)依次對(duì)設(shè)在各分散位置傳感器1～N從變電站出口到配電線端部的聯(lián)系。按照?qǐng)D12(a)所示聯(lián)系的結(jié)果，通過把握住在配電線中分布的零相信號(hào)中包含的高頻分量VoH峰值的幅度情況，在該圖的例子中即可確定，在接近已指示最大值的傳感器10處存在有劣化特征。下邊解釋在由圖6示的傳感器1檢測(cè)不同頻帶多種頻率分量情況下測(cè)定設(shè)備3中的處理。監(jiān)測(cè)配電線的測(cè)定設(shè)備3實(shí)現(xiàn)與配電線各分散位置裝設(shè)的所有傳感器在任意或確定時(shí)間的聯(lián)系，收集來自每個(gè)傳感器零相信號(hào)中較高的高次諧波分量，且確定配電線的劣化區(qū)域。圖13(a)示出了確定設(shè)備示意的處理程序。測(cè)定設(shè)備為收集在零相信號(hào)中包含的多個(gè)頻帶各頻率分量VOfH，實(shí)現(xiàn)依次對(duì)裝設(shè)在在分散位置的傳感器1～N從變電站出口到配電線端部的聯(lián)系。通過把握住對(duì)圖11所示每一個(gè)頻帶信號(hào)在配電線內(nèi)分布的VOfH幅值情況，在該圖例中就可確定，接近傳感器10存在劣化特征。這里，從劣化點(diǎn)產(chǎn)生的高頻分量的主要零相信號(hào)，沿配電線傳播，該配電線可考慮為在高頻范圍內(nèi)的L.C分布電路，于是該信號(hào)就逐漸衰減。進(jìn)而，在次數(shù)較高時(shí)衰減程度也增加，所以如果例如收集到兩種較高諧波V0fH1及VOfH2分量，就成為圖13(b)的情況，且能較準(zhǔn)確地檢測(cè)到劣化區(qū)域。進(jìn)一步說，當(dāng)零相信號(hào)波本身從每點(diǎn)被傳送到測(cè)定設(shè)備3時(shí)，靠下述方法也能有效地確定劣化點(diǎn)。就是說，監(jiān)測(cè)配電線路的測(cè)定設(shè)備3將與配電線連接的變電站母線上的零相信號(hào)與來自在該配電線上設(shè)在分散位置的傳感器4和傳感器1、1′、1″…的零相信號(hào)進(jìn)行周期性比較，并通過一個(gè)同時(shí)發(fā)生的和瞬時(shí)差值部分檢測(cè)配電線劣化范圍。也就是，從劣化點(diǎn)已經(jīng)產(chǎn)生的高頻分量之主要的零相信號(hào)(可能是單數(shù)脈沖狀電壓V0峰值的幅度，但下邊將解釋高頻分量)沿著配電線傳播，該配電線應(yīng)認(rèn)為是高頻范圍內(nèi)的L、C電路，因此該信號(hào)逐漸衰減。因此，在最接近劣化點(diǎn)的位置的傳感器的零相信號(hào)中，包含許多高頻分量。也就是通過在同一條配電線上的兩點(diǎn)得到重疊的零相信號(hào)差值，即檢測(cè)到高頻分量部分瞬時(shí)值，從幅值的分布可確定劣化區(qū)域。圖14中示出了在測(cè)定設(shè)備3中示意處理程序的例子。測(cè)定裝置3決定監(jiān)測(cè)劣化狀態(tài)的時(shí)間T，且收集并儲(chǔ)存在時(shí)間T內(nèi)變電站母線上的零相信號(hào)。此后，通過與每個(gè)傳感器聯(lián)系來收集在時(shí)間T的零相信號(hào)的幅值。這時(shí)，對(duì)照減掉來自變電站母線和來自各傳感器的零相信號(hào)幅值，就檢測(cè)到了高頻分量幅值中的差值。如上述，離劣化點(diǎn)越遠(yuǎn)，高頻分量衰減越大，因此，通過完成上述對(duì)來自所有傳感器零相信號(hào)的比較運(yùn)算，就能確定是否存在劣化以及劣化的區(qū)域。對(duì)此，利用根據(jù)這種處理收集到的零相信號(hào)本身來完成該比較運(yùn)算，因此，甚至在通過載有零相電壓信號(hào)電力線進(jìn)行傳輸(如零相載波傳輸線)期間，傳輸信號(hào)本身根本不受影響，這是因?yàn)樗鼈儽粶p是低頻的，且能檢測(cè)出劣化區(qū)域。以上參考圖12到14已經(jīng)解釋了利用來自在配電線上各分散位置設(shè)置的傳感器的零相信號(hào)確定劣化區(qū)域的測(cè)定設(shè)備3;該測(cè)定設(shè)備3每當(dāng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，就輸出根據(jù)來自每個(gè)傳感器持續(xù)收集的或在預(yù)定時(shí)間收集的信息所測(cè)定的劣化區(qū)域數(shù)據(jù)。具體說，在圖1(b)、(c)主站中以輸出形式引用了一個(gè)軟盤43、一個(gè)打印機(jī)34、一個(gè)屏幕顯示器(CRT35)、一個(gè)燈光顯示(系統(tǒng)配電盤42)等等，其輸出內(nèi)容儲(chǔ)存在測(cè)定設(shè)備中，且測(cè)定的時(shí)間及間隔，或其它有用信息等也在上上輸出處理時(shí)由它輸出。就是說，被檢測(cè)的信號(hào)不僅作為上述預(yù)測(cè)信號(hào)存在，而且當(dāng)配電線的保護(hù)設(shè)備(如避雷器)已動(dòng)作，或已經(jīng)有暫時(shí)的噪聲(如由閃電造成的沖擊)或各種信號(hào)噪聲，于是就發(fā)生一種不能確定劣化區(qū)域的情況。因此，也要輸出其它有用信息。(1)在檢測(cè)時(shí)的氣象(在打雷、臺(tái)風(fēng)時(shí)等);(2)相應(yīng)的區(qū)域在短時(shí)內(nèi)被檢測(cè)一到幾次，且在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)作為劣化區(qū)域檢測(cè)不到;(3)劣化區(qū)移動(dòng)(汽車噪聲)等等。由此，操作員能容易確定它與劣化不同。就是說，是“發(fā)現(xiàn)在同一位置附近，在基本間隔內(nèi)發(fā)生幾次”。這就易于人工確定在配電線上已發(fā)生了劣化，且輸出監(jiān)測(cè)劣化區(qū)域所需要的結(jié)果。對(duì)此，屬于本發(fā)明應(yīng)用的例子，添加幾個(gè)條件，例如，同一區(qū)域被檢測(cè)到N次時(shí)產(chǎn)生一個(gè)輸出，或被檢測(cè)的區(qū)域在一次以上時(shí)產(chǎn)生一個(gè)輸出。進(jìn)而，通過在確定裝置3中存儲(chǔ)配電線每部分的特征，能填充上述有用信息的輸出。就是通過加入(a)有可能與樹接觸區(qū)域的顯示;(b)鹽造成嚴(yán)重?fù)p壞的區(qū)域;(c)配電設(shè)備(桿上變壓器，桿裝開關(guān)，切斷開關(guān)等等);(d)配電線的尺寸;(e)接地故障已經(jīng)發(fā)生等等，所加入的注釋能加到CRT41的輸出等，且能幫助操作員進(jìn)行確定。將來使測(cè)定設(shè)備能自動(dòng)利用這種信息(有所說AT功能)屬于本發(fā)明一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。另外，本發(fā)明不限于預(yù)測(cè)劣化，確定其區(qū)域且將其輸出，根據(jù)其結(jié)果(如來自主站30的指示)對(duì)配電線以下的控制也是有效的。其中之一是在被檢測(cè)劣化點(diǎn)附近，在傳輸配電線內(nèi)有一個(gè)正常的斷開點(diǎn)。由此所具備的優(yōu)點(diǎn)是，能較具體地確定被檢測(cè)的劣化點(diǎn)，且在檢修劣化部分以前就已經(jīng)發(fā)生接地故障時(shí)，能夠減小由于斷路器跳閘所造成的饋線斷電范圍。圖16表示一個(gè)原來的配電線，其中開關(guān)SW-1～SW-12由母線C1供電，且開關(guān)SW20～SW30由母線B2供電。正常斷開點(diǎn)是開關(guān)SW-0，它將饋線F1和F2分開。這里假定，開關(guān)SW具有保護(hù)功能，且對(duì)每個(gè)單元裝一個(gè)傳感器。這些開關(guān)之間的距離一般為1～3KM。另外，在這些開關(guān)之間設(shè)置了大量的手動(dòng)開關(guān)。因此，既使借助來自開關(guān)SW-10上裝設(shè)的傳感器的一個(gè)信號(hào)可確定在該點(diǎn)已發(fā)生輕微接地故障，當(dāng)需要知道具體位置時(shí)，仍需要搜尋該點(diǎn)周圍，對(duì)此，實(shí)際考慮是在SW-9～SW-11之間?，F(xiàn)在，如果正常斷開點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到SW-10(SW-0已閉合且SW-10已斷開)，且假設(shè)在SW-9處已監(jiān)測(cè)到輕微接地故障下一個(gè)脈沖信號(hào)的最大值，則可以說是在SW-10和SW-9之間(不包括SW-9或SW-10)，且呈現(xiàn)的劣化區(qū)域能被減小。再有，如果此后立即發(fā)生了接地故障，就能防止在SW-10到SW-0之間的中斷運(yùn)行。于是，當(dāng)以這種方式已確定劣化區(qū)域時(shí)，則對(duì)這個(gè)被替代的區(qū)域中所有的配電線或各種設(shè)備都是有效的。對(duì)此，改變正常斷開點(diǎn)(一旦閉合目前正常斷開點(diǎn)的開關(guān)，且打開接近傳感器10的開關(guān))會(huì)暫時(shí)導(dǎo)致使配電系統(tǒng)形成環(huán)路，于是出于保護(hù)目的，就需要將該環(huán)路情況限制為盡量短的時(shí)間。具體方法有(1)在目前正常斷開點(diǎn)及接近傳感器10的位置派駐運(yùn)行人員，在此位置分別都裝設(shè)了開關(guān)且在通過無線通道互相聯(lián)系的同時(shí)，能迅速實(shí)現(xiàn)“正常斷開點(diǎn)閉合”→“接近傳感器10的開關(guān)斷開”;(2)如果開關(guān)由遠(yuǎn)方控制(用電纜系統(tǒng)或載波系統(tǒng))，則從運(yùn)行站(遠(yuǎn)方控制主站)切換正常斷開點(diǎn)，但是，這些操作根據(jù)運(yùn)行人員當(dāng)時(shí)的決定執(zhí)行。這時(shí)因?yàn)椋嚅_點(diǎn)的改變導(dǎo)致改變系統(tǒng)的控制情況，且需要根據(jù)把握配電線每部分中負(fù)荷電流的情況來執(zhí)行，并要考慮負(fù)荷是否多變?？紤]到這點(diǎn)，如果系統(tǒng)已構(gòu)成為所有開關(guān)作為自動(dòng)配電系統(tǒng)遠(yuǎn)方控制，并且已經(jīng)聯(lián)系到負(fù)荷分配，負(fù)荷多變處理，工作計(jì)劃等等，則能由所得到的記錄自動(dòng)執(zhí)行。對(duì)此，在改變正常斷開點(diǎn)執(zhí)行環(huán)路控制時(shí)，本發(fā)明的要旨與其減小環(huán)路控制時(shí)間無關(guān)，因此，除了指出與本發(fā)明有關(guān)的一個(gè)目的外，不再敘述。以上說明用零相電壓作為零相信號(hào)的一個(gè)例子，但是不言而喻，用零相電流同樣可以。權(quán)利要求1.一種確定電力線劣化位置的裝置，其構(gòu)成是由多個(gè)在電力線上多點(diǎn)設(shè)置的傳感器，用于檢測(cè)在上述各點(diǎn)的零相信號(hào)，并監(jiān)測(cè)在各零相信號(hào)中包含的脈沖信號(hào)；一個(gè)測(cè)定設(shè)備，用于確定在上述多個(gè)傳感器中已指示出脈沖信號(hào)最大值的傳感器的裝設(shè)位置附近存在劣化。2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的確定電力線劣化位置裝置，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在多個(gè)傳感器和上述測(cè)定裝置之間的信號(hào)傳輸裝置，用于傳輸由多個(gè)傳感器獲得的脈沖信號(hào)。3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的確定電力線劣化位置的裝置，其特征在于上述多個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)在上述多點(diǎn)的上述零相信號(hào)中包含的一個(gè)特定頻率的高頻信號(hào)的幅值。4.一種根據(jù)權(quán)利要求3的確定電力線上劣化位置的裝置，其特征在于由多個(gè)傳感器檢測(cè)的高頻信號(hào)的特定頻率是在零相信號(hào)中所包含的5KHZ到200KHZ的范圍內(nèi)。5.一種根據(jù)權(quán)利要求1的確定電力線劣化位置的裝置，其特征在于上述用于檢測(cè)在一條三相電力線中零相信號(hào)的上述傳感器包括一個(gè)由一個(gè)電容器和一個(gè)電阻組成的串聯(lián)電路，設(shè)置在三相電力線之每一相與地之間，且設(shè)置在該電容器和電阻間的一個(gè)端子用于輸出信號(hào)。6.一種根據(jù)權(quán)利要求2的確定電力線劣化位置的裝置，其進(jìn)一步特征在于在檢測(cè)電力線中零相信號(hào)的多個(gè)傳感器附近裝設(shè)有開關(guān);上述測(cè)定裝置包括根據(jù)多個(gè)脈沖信號(hào)的幅值確定和輸出電力線劣化位置的裝置，以及通過信號(hào)傳輸裝置產(chǎn)生上述開關(guān)的操作信號(hào)的裝置，以及上述多個(gè)傳感器具有響應(yīng)于分別接收的各開關(guān)的操作信號(hào)操作上述各開關(guān)的裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求6的確定電力線劣化位置的裝置，其特征在于響應(yīng)于電力線中監(jiān)測(cè)的零相信號(hào)中包含的脈沖信號(hào)，輸出電力線的劣化或劣化位置，以及也輸出與造成出現(xiàn)脈沖信號(hào)有關(guān)的其它信息。8.一種根據(jù)權(quán)利要求6的確定電力線劣化位置的裝置，其特征在于監(jiān)測(cè)在電力線上多點(diǎn)零相信號(hào)中包含的脈沖信號(hào)的幅值，當(dāng)相應(yīng)于上述幅值已經(jīng)確定其位置時(shí)斷開接近劣化位置的開關(guān)，且在由上述開關(guān)分開的兩端將電力供至電力線。9.一種確定電力線劣化位置的裝置，其特征在于當(dāng)響應(yīng)于在電力線中多點(diǎn)包含的零相信號(hào)中脈沖信號(hào)已確定了劣化位置時(shí)，替換該位置附近的電力線及電氣設(shè)備。全文摘要通過三相電力線的零相信號(hào)市電頻率分量幅值不變但高頻分量幅值變化以及在零相信號(hào)中包含單數(shù)脈沖信號(hào)的現(xiàn)象，可預(yù)測(cè)電力線劣化。為了確定劣化位置，在三相輸電線多處同時(shí)監(jiān)測(cè)零相信號(hào)高頻分量變化幅值，根據(jù)其幅值確定劣化位置。本發(fā)明能監(jiān)測(cè)劣化的前兆，預(yù)測(cè)接地故障的發(fā)生。通過監(jiān)測(cè)整個(gè)電力輸電線上前兆，確定故障位置。文檔編號(hào)G01R31/08GK1049761SQ9010779公開日1991年3月6日申請(qǐng)日期1990年8月25日優(yōu)先權(quán)日1989年8月25日發(fā)明者官崎照信,酒匂宋三郎,西島一夫,中村滿,永井一申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所