一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，包括安装于用于架设配电线路的电杆上的电杆式故障指示器；所述电杆式故障指示器检测本地零序电流和零序电压，并在所述本地零序电流/零序电压的值达到预先存储的零序电流门限值/零序电压门限值后进行单相接地报警。本实用新型提供的装置无需安装在配电线路上，该装置能对配电线路的单相接地情况进行实时监控，并在出线故障时快速地、精确地定位单相接地故障的位置，从而为快速排除故障，恢复供电提供有力支撑。
【专利说明】一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力【技术领域】，特别是指一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置。
【背景技术】
[0002]架空配电线路广泛分布在城市和农村广大区域，大部分网络建设期较早，设备老化严重，且容易受到自然环境干扰以及人为因素干扰，因此在运行过程中，线路容易发生单相接地故障，影响线路正常供电。因此，需要一种能够检测线路发生单相接地故障的方案。
[0003]现有技术中的单相接地故障检测主要有以下两种方式:
[0004]1、基于瞬时信号法的单相接地故障检测方案，该方案主要是监测线路发生单相接地瞬间线路对地电容充放电引起的一种高频电流信号，检测指示器监测到该特征信号后，作为线路发生单相接地故障的依据之一；
[0005]2、基于注入信号法的单相接地故障检测方案，其原理是当线路发生单相接地故障后，由一种专门的信号发生装置向IOKV线路注入一种工频脉冲式电流信号，一般为50A以内，检测指示器检测到该特征脉冲信号后，作为其判断后端发生单相接地故障的依据之一。
[0006]但是，上述两种方案都需要在线路上安装指示器，增加了配电线路安装的复杂性，也不能实时地精确定位故障点位置。
[0007]综上所述，需要一种能够快速定位线路上发生单相接地故障的精确位置且无需安装在配电线路上的单相接地故障检测装置，以便能够及时排除故障，恢复供电，提高供电系统的可靠性。
实用新型内容`
[0008]本实用新型提供一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，用于解决现有技术中单相接地故障检测指示器需要安装在线路上且故障检测不够快速，故障点定位不够准确的问题。本实用新型提供的基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置不仅能够对架空配电线路的单相接地故障进行实时监测并在故障时进行快速报警，且该装置无需安装在配电线路上，安装更为简便，此外，该装置还能对单相接地故障位置进行精确定位，提高了供电系统的可靠性。
[0009]本实用新型提供的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，包括安装于用于架设配电线路的电杆上的电杆式故障指示器；所述电杆式故障指示器检测本地零序电流和零序电压，并在所述本地零序电流/零序电压的值达到预先存储的零序电流门限值/零序电压门限值后进行单相接地报警。
[0010]优选地，所述电杆式故障指示器包括:零序电流检测电路、零序电压检测电路、控制单元、故障指示模块和供电模块；所述零序电流检测电路的输出端与所述控制单元连接；所述零序电压检测电路的输出端与所述控制单元连接；所述供电模块与所述控制单元连接；所述故障指示模块与所述控制单元连接；所述零序电流检测电路检测本地零序电流并将其提供给所述控制单元；所述零序电压检测电路检测本地零序电压并将其提供给所述控制单元；所述供电模块用于给所述控制单元供电；所述控制单元将接收到的所述本地零序电流和零序电压分别进行模数转换，并判断当前得到的数字信号形式的本地零序电流/零序电压的值是否达到预定零序电流门限值/零序电压门限值，若是，则向所述故障指示模块发送报警指令；所述故障指示模块根据所述控制单元发来的报警指令进行本地单相接地报警。
[0011]优选地，所述零序电流检测电路包括零序电流传感器和零序电流放大电路；所述零序电流传感器的电流输出端连接所述零序电流放大电路的电流输入端；所述零序电流传感器用于感应本地零序电流，得到一个值与本地零序电流值成正比的感应电流；所述零序电流放大电路用于将所述零序电流传感器输出的感应电流放大成本地零序电流后提供给所述控制单元。
[0012]优选地，所述零序电流传感器为:由高导磁材料作为铁芯，并在所述铁芯上缠绕有漆包线绕线圈。
[0013]优选地，所述零序电压检测电路包括铝板、第一电阻、第二电阻和零序电压放大电路；所述铝板平行于地面设置；所述第一电阻和第二电阻串联后一端连接所述铝板，另一端接地；所述零序电压放大电路的两个电压输入端分别连接于所述第一电阻两端，所述零序电压放大电路用于测量所述第一电阻两端的电压并将其放大为本地零序电压，并将所述本地零序电压提供给所述控制单元。
[0014]优选地，所述电杆式故障指示器的外壳为铁壳，所述第一电阻和第二电阻的串联电路的一端连接所述铝板，另一端通过所述电杆式故障指示器的外壳接地。
[0015]优选地，所述供电模块包括相互电连接的取电模块和储能模块；所述取电模块包括太阳能发电单元和/或风力发电单元和/或电力线取电单元，所述取电模块用于获取电能并将其提供给所述储能模块；所述储能模块还与所述控制单元连接，所述储能模块用于存储所述取电模块提供的电能并为所述控制单元供电。
[0016]优选地，所述储能模块包括超级电容和/或铅酸电池和/或锂电池。
[0017]优选地，上述任一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置用于高12米且用于架设IOKV配电线路的电杆上，且所述电杆式故障指示器距离地面的高度为4?6米。
[0018]优选地，上述任一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置还包括监控中心，所述电杆式故障指示器还包括与所述控制单元连接的通信模块；所述监控中心通过网络与位于同一电网中的若干个所述电杆式故障指示器中的通信模块连接；每个所述电杆式故障指示器中的控制单元还用于将当前得到的数字信号形式的本地零序电流的值通过所述通信模块发送给所述监控中心，且若所述控制单元已经检测并判断出线路发生单相接地故障，则所述控制单元同时还通过本地的通信模块通知所述监控中心本地已单相接地报警；所述监控中心用于将当前已单相接地报警的所有电杆式故障指示器形成的线路作为报警线路，若所述报警线路上远离变电站方向上的最后一个已单相接地报警的电杆式故障指示器的后方相邻的电杆式故障指示器没有进行单相接地报警，且所述报警线路上远离变电站方向上的最后一个已单相接地报警的电杆式故障指示器测得的零序电流大于其后方相邻的电杆式故障指示器测得的零序电流，则所述监控中心将所述报警线路上远离变电站方向上的最后一个已单相接地报警的电杆式故障指示器与其后方相邻的电杆式故障指示器之间确定为单相接地故障点位置。
[0019]优选地，每个所述电杆式故障指示器中的控制单元还用于将当前得到的数字信号形式的本地零序电压的值通过所述通信模块发送给所述监控中心；所述监控中心存储收到的所有零序电流和零序电压的值，并通过所述通信模块向所述控制单元发送新的零序电流门限值和新的零序电压门限值；所述控制单元还用于根据当前收到的新的零序电流门限值和新的零序电压门限值更新自身预先存储的零序电流门限值和零序电压门限值。。
[0020]本实用新型提供的基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置只需安装在用于架设配电线路的电杆上，安装更为简便，该装置基于零序分量法检测流经本地电杆上线路的零序电流值和零序电压值，只要本地零序电流值/零序电压值达到根据经验预先存储的零序电流门限值/零序电压门限值时立刻报警，因此能够对架空配电线路的单相接地故障进行实时监测，并在配电线路出现单相接地故障时进行快速报警。此外，监控中心根据测得的各电杆处的零序电压值进行统计后对单相接地故障位置进行精确定位，因此能够使管理人员及时、准确地排除故障，提高了供电系统的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为零序分量法原理图；
[0022]图2为本实用新型实施例提供的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型实施例提供的另一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置的结构示意图；
[0024]图4为本实用新型实施例提供的另一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置的结构示意图；
[0025]图5为本实用新型实施例提供的另一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置的结构示意图；
[0026]图6为本实用新型实施提供的一种电杆式故障指示器在电杆上的安装位置与导线之间的位置关系图；
[0027]图7为本实用新型实施例提供的另一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置的结构示意图；
[0028]图8为图7所示装置的一个具体实施例。
【具体实施方式】
[0029]为及时发现并解决空配电线路接地故障问题，本实用新型基于零序分量法提出了一种架空配电线路接地故障指示装置，为使本实用新型具体实施例的说明更加清楚，下面首先对本实用新型所采用的零序分量法进行介绍。
[0030]目前，我国大部分地区的配电网都是中性点不接地系统、经消弧线圈接地系统等小电流接地系统，其特点是线路只有A、B、C三相，没有中性线，相间电压为10KV，相线与大地之间电压在未发生接地的状态下为5.7KV。在未接地的情况下，三相电流Ia、Ib、I。的矢量和以及三相对地电压Ua0、UM、Uc0的矢量和均为零。当发生单相接地故障之后，相间电压仍为ιοκν，但是相线与大地之间的电压发生改变，接地相对地电压为零，未接地相对地电压为10KV，由此产生了零序电压，同时三相电流的矢量和不为零，根据线路长度不同，有不同的零序电流值。
[0031]发生单相接地故障时，故障点前后零序电流值有很大差别，其原理如图1所示。目前我国电网变电站IOKV目前一般会带有7~15条IOKV出线，图1中为方便表示仅画了三条出线，为方便说明，将图1中上侧的那条三相出线称为线路一，中间侧的那条三相出线称为线路二，最下侧那条三相出线称为线路η。图1结合电路原理可以分析出:当线路二发生A相单相接地后，所有的IOKV出线均会出现零序电流，但是不同线路以及不同位置测量到的零序电流值大小相差很大。对于非故障线路，即图1中的线路一，整条线路的零序电流均为(Ic^Ibl),即线路一上任一位置检测到的零序电流均为本出线的分布电容电流之和。对于发生单相接地故障的线路二，故障点之后(故障点的远离变电站19 一侧)的零序电流为(Ic^Ib2)，但是故障点前面(故障点的靠近变电站19侧)的零序电流Id则为所有线路的零序电流之和，即为:
[0032]
【权利要求】
1.一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，包括安装于用于架设配电线路的电杆上的电杆式故障指示器；所述电杆式故障指示器检测本地零序电流和零序电压，并在所述本地零序电流/零序电压的值达到预先存储的零序电流门限值/零序电压门限值后进行单相接地报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述电杆式故障指示器包括:零序电流检测电路、零序电压检测电路、控制单元、故障指示模块和供电模块；所述零序电流检测电路的输出端与所述控制单元连接；所述零序电压检测电路的输出端与所述控制单元连接；所述供电模块与所述控制单元连接；所述故障指示模块与所述控制单元连接； 所述零序电流检测电路检测本地零序电流并将其提供给所述控制单元； 所述零序电压检测电路检测本地零序电压并将其提供给所述控制单元； 所述供电模块用于给所述控制单元供电； 所述控制单元将接收到的所述本地零序电流和零序电压分别进行模数转换，并判断当前得到的数字信号形式的本地零序电流/零序电压的值是否达到预定零序电流门限值/零序电压门限值，若是，则向所述故障指示模块发送报警指令； 所述故障指示模块根据所述控制单元发来的报警指令进行本地单相接地报警。
3.根据权利要求2所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述零序电流检测电路包括零序电流传感器和零序电流放大电路；所述零序电流传感器的电流输出端连 接所述零序电流放大电路的电流输入端； 所述零序电流传感器用于感应本地零序电流，得到一个值与本地零序电流值成正比的感应电流； 所述零序电流放大电路用于将所述零序电流传感器输出的感应电流放大成本地零序电流后提供给所述控制单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述零序电流传感器为:由高导磁材料作为铁芯，并在所述铁芯上缠绕有漆包线线圈。
5.根据权利要求2所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述零序电压检测电路包括铝板、第一电阻、第二电阻和零序电压放大电路；所述铝板平行于地面设置；所述第一电阻和第二电阻串联后一端连接所述铝板，另一端接地；所述零序电压放大电路的两个电压输入端分别连接于所述第一电阻两端，所述零序电压放大电路用于测量所述第一电阻两端的电压并将其放大为本地零序电压，并将所述本地零序电压提供给所述控制单元。
6.根据权利要求5所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述电杆式故障指示器的外壳为铁壳，所述第一电阻和第二电阻的串联电路的一端连接所述铝板，另一端通过所述电杆式故障指示器的外壳接地。
7.根据权利要求2所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述供电模块包括相互电连接的取电模块和储能模块； 所述取电模块包括太阳能发电单元和/或风力发电单元和/或电力线取电单元，所述取电模块用于获取电能并将其提供给所述储能模块；所述储能模块还与所述控制单元连接，所述储能模块用于存储所述取电模块提供的电能并为所述控制单元供电。
8.根据权利要求7所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述储能模块包括超级电容和/或铅酸电池和/或锂电池。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，所述电杆高12米，用于架设IOKV配电线路；所述电杆式故障指示器距离地面的高度为4~6米。
10.根据权利要求2至8任一项所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，该装置还包括监控中心，所述电杆式故障指示器还包括与所述控制单元连接的通信模块；所述监控中心通过网络与位于同一电网中的若干个所述电杆式故障指示器中的通信模块连接； 每个所述电杆式故障指示器中的控制单元还用于将当前得到的数字信号形式的本地零序电流的值通过所述通信模块发送给所述监控中心，且若所述控制单元已经检测并判断出本地线路发生单相接地故障，则所述控制单元同时还通过本地的通信模块通知所述监控中心本地已单相接地报警； 所述监控中心用于将当前已单相接地报警的所有电杆式故障指示器形成的线路作为报警线路，若所述报警线路上远离变电站方向上的最后一个已单相接地报警的电杆式故障指示器的后方相邻的电杆式故障指示器没有进行单相接地报警，且所述报警线路上远离变电站方向上的最后一个已单相接地报警的电杆式故障指示器测得的零序电流大于其后方相邻的电杆式故障指示器测得的零序电流，则所述监控中心将所述报警线路上远离变电站方向上的最后一个已单相接地报警的电杆式故障指示器与其后方相邻的电杆式故障指示器之间确定为单相接地故障点位置。
11.根据权利要求10所述的一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置，其特征在于，每个所述电杆式故障指示器中的控制单元还用于将当前得到的数字信号形式的本地零序电压的值通过所述通信模块发送给所述监控中心； 所述监控中心存储收到的所有零序电流和零序电压的值，并通过所述通信模块向所述控制单元发送新的零序电流门限值和新的零序电压门限值；所述控制单元还用于根据当前收到的新的零序电流门限值和新的零序电压门限值更新自身预先存储的零序电流门限值和零序电压门限值。
【文档编号】G01R31/08GK203587736SQ201320624173
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】王杰 申请人:北京三杰网联科技有限公司