離線式配網接地故障測距裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)領域，特別涉及離線式配網接地故障測距裝置。
【背景技術】
[0002]供電線路故障80%以上屬于接地故障。接地故障大致分為電阻接地和弧光接地兩類。在中高壓供電線路中，弧光接地比例遠高于電阻接地的比例。
[0003]現有的接地故障測距方法大多是在線檢測，即故障測距設備一直掛在電網上，檢測到接地故障后，立即啟動設備的測距功能，完成故障測距。在線故障測距時，故障線路還未脫離電網系統(tǒng)。當電網結構比較復雜，比如分支和用戶較多時，測距結果往往不可信。特別是，在故障線路停電維修階段，在線故障測距設備完全沒有用武之地。
[0004]現有的故障測距原理可分為阻抗法和行波法兩種。信號注入法、相量法、阻抗法和模量分析等都屬阻抗法。這種方法根據故障狀態(tài)下的電流和電壓特性計算線路阻抗，從而計算故障距離。設備簡單，容易實現。但這種方法在實際應用中還存在一些問題:1、交流電壓擊穿條件下，故障點的阻抗非線性嚴重，影響測量精度；2、用戶負載對測量過程產生很大的干擾；3、故障線路和正常線路連接在一起，結構復雜，導致測距結果偏差很大；4、接地故障大多數情況是弧光閃絡故障，故障點不能用簡單的線性電阻來表示。這些因素極大地影響著阻抗法的測距效果?；谛胁ㄔ淼母鞣N方法，如單端行波，雙端行波，小波分析，小波與神經網絡結合，模擬退火混合算法等，通過測量故障行波傳輸時間來計算故障距離，該法在單回路長距離的輸電線路上獲得成功應用。當該技術應用于多分支線路(比如配網系統(tǒng))故障測距時，效果并不理想。行波在傳輸過程中受線路分支的影響很大，信號多次反射融合，畸變嚴重，檢測行波的波頭比較困難。另外，行波測距設備復雜，難于普及到中低壓供電系統(tǒng)。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種實現離線測距和動態(tài)信號測距、提高測距精度和可靠性、保障工作人員的安全、解決弧光接地時難于維持故障狀態(tài)穩(wěn)定的難題、計算程序簡單、測量速度快、精度高的離線式配網弧光接地故障測距裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種離線式配網接地故障測距裝置，包括高壓直流電流發(fā)生單元、控制計算單元、電流采樣單元和電壓采樣單元，高壓直流電流發(fā)生單元的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路，接地端連接地；電流采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端或接地端，輸出端連接控制計算單元；電壓采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端，輸出端連接控制計算單元；控制計算單元還連接高壓直流電流發(fā)生單元的控制端。
[0008]還包括連接控制計算單元的顯示單元。
[0009]還包括串聯在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電感，以及并聯在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電容。
[0010]所述高壓直流電流發(fā)生單元包括整流濾波單元、高頻逆變升壓單元和高壓整流單元，整流濾波單元的輸入端連接供電電源，輸出端依次連接高頻逆變升壓單元和高壓整流單元。
[0011]所述控制計算單元采用TMS320F28系列的DSP芯片。
[0012]所述高頻逆變升壓單元由IGBT構成的全橋逆變電路和高頻升壓變壓器組成。
[0013]本實用新型與現有技術相比，具有的優(yōu)點和有益效果:
[0014]1、實現離線測距和動態(tài)信號測距；
[0015]2、故障線路脫離電網后，干擾大大降低，有利于提高測距精度。離線式測距可多次重復，特別是測量點可移動，通過在不同的地點測距，逐步逼近故障點，可靠度更好。
[0016]3、離線式故障測距可以保障工作人員的安全，更符合實際工作的要求。
[0017]4、動態(tài)信號測距解決了弧光接地時難于維持故障狀態(tài)穩(wěn)定的難題，測距更容易實現，計算程序簡單，測量速度快，精度高。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型離線式配網接地故障測距裝置的結構示意圖。
[0019]圖2是本實用新型離線式配網接地故障測距裝置接入故障線路的結構示意圖。
[0020]圖中:1:高壓直流電流發(fā)生單元，2:故障線路，3:故障點，4:整流濾波單元，5:高頻逆變升壓單元，6高壓整流單元，7:控制計算單元，8:電流采樣單元，9:電壓采樣單元，10:顯示單元，11:本實用新型離線式配網接地故障測距裝置。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作詳細說明，但不構成對本實用新型權利要求保護范圍的限制。
[0022]如圖1所示，包括高壓直流電流發(fā)生單元1、控制計算單元7、電流采樣單元8和電壓采樣單元9，高壓直流電流發(fā)生單元I的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路2，接地端連接地；電流采樣單元8的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端或接地端，輸出端連接控制計算單元7 ;電壓采樣單元9的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端，輸出端連接控制計算單元7 ;控制計算單元7還連接高壓直流電流發(fā)生單元I的控制端。O
[0023]還包括連接控制計算單元7的顯示單元10。
[0024]還包括串聯在高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端的電感L，以及并聯在高壓直流電流發(fā)生單元I的輸出端的電容C。
[0025]所述高壓直流電流發(fā)生單元I包括整流濾波單元4、高頻逆變升壓單元5和高壓整流單元6，整流濾波單元4的輸入端連接供電電源，輸出端依次連接高頻逆變升壓單元5和高壓整流單元6。
[0026]所述控制計算單元7采用TMS320F28系列的DSP芯片。
[0027]所述高頻逆變升壓單元5由IGBT構成的全橋逆變電路和高頻升壓變壓器組成。
[0028]電流采樣單元8和電壓采樣單元9分別采用高速電流采樣模塊和高速電壓采樣模塊。
[0029]本實用新型的工作原理:
[0030]如圖2所示，在供電線路發(fā)生故障從供電系統(tǒng)分離后，本實用新型離線式配網接地故障測距裝置11接入線路故障2，用高壓直流電流發(fā)生單元I向故障線路2注入直流電流，逐步升高線路對地電壓，使故障點3重新擊穿，故障點3由高阻狀態(tài)迅速轉變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。線路分布電容會通過擊穿點猛烈放電，形成很大的放電脈沖電流，同時故障線路2上的電壓急劇下降。故障擊穿過程通常可以重復，放電過程中電流和電壓的變化幅度都比較大，這些都是利于測量的因素。電流采樣單元8和電壓采樣單元9分別對擊穿過程中的電流和電壓采樣，并輸出到控制計算單元7，控制計算單元7根據采樣系列和事先設定的線路動態(tài)模型，辨識模型參數，計算故障距離，測量結果送顯示單元10顯示。由于故障擊穿過程持續(xù)時間較短，通常僅持續(xù)幾百微秒至幾十毫秒，所以不能用穩(wěn)態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)分析方法來分析計算故障點距離?？蓪⒕€路看成是一個動態(tài)系統(tǒng)，建立線路的動態(tài)模型。構建故障線路動態(tài)模型的方法很多，可以是由電阻、電感和電容組成的電路模型，或者是反映故障線路電流電壓關系的傳遞函數模型。用動態(tài)系統(tǒng)參數辨識方法，比如最小二乘法或卡爾曼動態(tài)濾波方法。根據電流和電壓采樣系列，辨識線路動態(tài)模型參數，然后，根據模型參數計算出故障距離。
[0031]高壓直流電流發(fā)生器I的輸出電流設定在10毫安至500毫安，最大輸出電壓不小于10千伏。
[0032]采樣系列的起點從電壓采樣值下降到電壓最大值的90%時開始，采樣系列的終點，在電壓采樣值下降到電壓最大值的10%時結束，采樣周期為I至100微秒。
[0033]高速電流采樣單元8由霍爾電流傳感器構成，其接在裝置的電流輸出端(高端)，也可以接在裝置的地線端(低端)。
【主權項】
1.一種離線式配網接地故障測距裝置，其特征在于:包括高壓直流電流發(fā)生單元、控制計算單元、電流采樣單元和電壓采樣單元，高壓直流電流發(fā)生單元的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路，接地端連接地；電流采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端或接地端，輸出端連接控制計算單元；電壓采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端，輸出端連接控制計算單元；控制計算單元還連接高壓直流電流發(fā)生單元的控制端。2.根據權利要求1所述的離線式配網接地故障測距裝置，其特征在于:還包括連接控制計算單元的顯示單元。3.根據權利要求1或2所述的離線式配網接地故障測距裝置，其特征在于:還包括串聯在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電感，以及并聯在高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端的電容。4.根據權利要求1所述的離線式配網接地故障測距裝置，其特征在于:所述高壓直流電流發(fā)生單元包括整流濾波單元、高頻逆變升壓單元和高壓整流單元，整流濾波單元的輸入端連接供電電源，輸出端依次連接高頻逆變升壓單元和高壓整流單元。5.根據權利要求1所述的離線式配網接地故障測距裝置，其特征在于:所述控制計算單元采用TMS320F28系列的DSP芯片。6.根據權利要求1所述的離線式配網接地故障測距裝置，其特征在于:所述高頻逆變升壓單元由IGBT構成的全橋逆變電路和高頻升壓變壓器組成。
【專利摘要】本實用新型公開了離線式配網接地故障測距裝置，包括高壓直流電流發(fā)生單元、控制計算單元、電流采樣單元和電壓采樣單元，高壓直流電流發(fā)生單元的輸入端連接供電電源，輸出端連接故障線路，接地端連接地；電流采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端或接地端，輸出端連接控制計算單元；電壓采樣單元的輸入端連接高壓直流電流發(fā)生單元的輸出端，輸出端連接控制計算單元；控制計算單元還連接高壓直流電流發(fā)生單元的控制端。本實用新型的裝置實現離線測距和動態(tài)信號測距、提高測距精度和可靠性、保障工作人員的安全、解決弧光接地時難于維持故障狀態(tài)穩(wěn)定的難題、計算程序簡單、測量速度快、精度高。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN204649890
【申請?zhí)枴緾N201520308083
【發(fā)明人】劉隆華, 黃啟哲, 李民強, 黃洪全, 盧紹成, 鄧春明, 李步錦, 韋唯, 危秋珍
【申請人】廣西電網有限責任公司河池供電局, 廣西大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月13日