铁路10kV电力分支箱故障判断系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及领域，尤其涉及铁路10kV电力分支箱故障判断系统。
【背景技术】
[0002] 铁路用电户激增的用电需求极大促进了铁路供电网的建设发展，10kV电力分支箱 也越来越多的应用于小型区域性供电支网中。分支箱相对于箱式配电所具有造价低廉、占 地小，免维护等诸多特点。但是，由于其结构特点，一旦某一回路电缆发生故障，无法利用隔 离刀闸逐一切除馈出电缆以判断故障回路。只能将各电缆头全部拆下，利用电缆故障试验 设备逐相判断。电力分支箱一般设置于野外，不具备通信条件，不进行现场检查不会发现故 障，这种操作费时费力，大大延误了抢修时间。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种铁路10kV电力分支箱故 障判断系统，故障判断终端对现场的故障信息进行诊断，通过通信网络发送给手机客户端 或者调度监控主站，提高了分支箱故障处理检测的自动化水平，大大降低了故障排查和处 理时间，提高了供电质量。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0005] 铁路10kV电力分支箱故障判断系统，包括：电流互感器，所述电流互感器将采集 到的电流信号输送给安装在分支箱内的故障判断终端装置，故障判断终端装置根据所采集 到的电流信号进行故障信息诊断，所述故障判断终端装置将诊断结果通过通信网络发送给 手机终端或者调度监控主站。
[0006] 所述故障判断终端装置包括单片机，连接电流互感器的高通滤波电路通过A/D模 块接入单片机的输入端；
[0007] 所述单片机外接有时钟模块、存储器及电源模块；所述单片机连接通信模块，通过 通信模块与手机终端或者调度监控主站进行通信；所述单片机的输出端口连接指示灯、蜂 鸣器及显示器。
[0008] 所述指示灯包括指示故障判断终端装置状态的状态指示灯及电源指示灯。
[0009] 所述单片机还外接有用于调试仿真的SWD仿真器。
[0010] 所述单片机采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列单片机。
[0011] 所述电流互感器采用穿心式电流互感器。
[0012] 所述电流互感器的采样点为电力分支箱各回路电力屏蔽层的接地线。
[0013] 所述故障判断终端装置的外部设有不锈钢密封壳体。
[0014] 本实用新型的有益效果是：
[0015] 本实用新型通过远程监测可以知道铁路10kV电力分支箱电缆的故障点，提高了 分支箱故障处理检测的自动化水平，大大降低了故障排查和处理时间，提高了供电质量。故 障判断系统在电缆绝缘实时监测方面提供了一个数据采集平台，通过该平台可进一步收集 电缆运行时各类高频信号数据，为进一步实现电缆故障预警提供了可能。所采用的穿心电 流互感器体积小，同时易于安装，方便施工。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型结构示意图；
[0017] 图2为故障判断终端装置结构示意图；
[0018] 图3为铁路10kV分支箱采样点示意图；
[0019] 图4为小电流系统接地故障零序电流暂态示意图；
[0020] 图5为铁路10kV分支箱单相接地故障暂态分析图。
【具体实施方式】：
[0021] 下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
[0022] 如图1所示，铁路10kV电力分支箱故障判断系统，包括：电流互感器，所述电流互 感器将采集到的电流信号输送给安装在分支箱内的故障判断终端装置，故障判断终端装置 根据所采集到的电流信号进行故障信息诊断，所述故障判断终端装置将诊断结果通过通信 网络发送给手机终端或者调度监控主站，以供调度值班人员查看和故障复核。
[0023] 如图2所示，所述故障判断终端装置包括单片机，单片机用于故障信息的判断；连 接电流互感器的高通滤波电路通过A/D模块接入单片机的输入端；所述单片机外接有时钟 模块、存储器及电源模块；所述单片机连接通信模块，通过通信模块与手机终端或者调度监 控主站进行通信；所述单片机的输出端口连接指示灯、蜂鸣器及显示器。
[0024] 所述指示灯包括指示故障判断终端装置状态的状态指示灯及电源指示灯。
[0025] 所述单片机还外接有用于调试仿真的SWD仿真器。
[0026] 所述单片机采用基于ARMCortex-M3内核的STM32系列单片机。主频运行频率为 72MHz，2路12位精度的A/D转换器（16通道），最快luS的转换速度，A/D测量范围：0-3. 6V。
[0027] 所述电流互感器采用穿心式电流互感器。所述故障判断终端装置的外部设有不锈 钢密封壳体，以满足耐高低温、防潮、防尘要求。
[0028] 如图3所示，所述电流互感器的采样点为电力分支箱各回路电力屏蔽层的接地 线。
[0029] 铁路10kV电力分支箱故障判断终端装置选用每路200KHz高速采样A/D转换器， 实现高频暂态零序电流采样，采样数据通过幅值和方向选线算法实现分支箱故障选线，有 效解决了传统选线方式无法实现分支箱故障选线的难题。
[0030] 选线算法
[0031] 电缆分支箱各线缆故障暂态分析
[0032] 铁路10kV电力系统发生单相接地故障时，系统由故障前的稳态变化到故障后的 稳态有一个过渡过程，又叫暂态过程。在暂态过程中，故障相电压突然降低引起分布电容对 地放电，称为放电暂态；非故障相电压突然升高使分布电容充电，称为充电暂态。由于放电 电流只需经过母线构成回路，而充电回路必须经过电源（变压器），因此放电过程比充电过 程频率高、衰减快。
[0033] 小电流系统发生接地故障时，其暂态零序电流遵循如图4所示规律。单相接地故 障时所产生的零序电流暂态信号特征比较明显，幅值一般为稳态值的几倍到十几倍，频率 在400Hz~1500Hz范围内，而且故障点两侧的暂态零序电流方向相反。当发生单相接地故 障时，利用故障时特征比较明显的暂态零序电流信号来检测小电流接地故障，是一种比较 可行的方法。
[0034] 当电缆分支箱的某一馈出回路或进线发生单相接地故障时，其故障相暂态零序电 流极性与其他相相反，其数值约等于其他相之和，如图5所示。
[0035] 方向：3101流出母线，3102、3103、3104流入母线
[0036]大小：3I01 ~ 3I02+3I03+3I04
[0037] 选线算法
[0038] (1)幅值比较判据
[0039] 利用故障线路暂态零序电流比非故障线路暂态零序电流大的特点来选择接地故 障线路，即选择暂态零序电流幅值最大的线路为接地故障线路。
[0040] 从保证检测灵敏度及易于实现的角度出发，可以计算暂态零序电流信号的真有效 值：
【主权项】
1.铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，包括：电流互感器，所述电流互感器 将采集到的电流信号输送给安装在分支箱内的故障判断终端装置，故障判断终端装置根据 所采集到的电流信号进行故障信息诊断，所述故障判断终端装置将故障判断结果和波形通 过通信网络发送给手机终端或者调度监控主站。
2.如权利要求1所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述故障判 断终端装置包括单片机，连接电流互感器的高通滤波电路通过A/D模块接入单片机的输入 端； 所述单片机外接有时钟模块、存储器及电源模块；所述单片机连接通信模块，通过通信 模块与手机终端或者调度监控主站进行通信；所述单片机的输出端口连接指示灯、蜂鸣器 及显示器。
3.如权利要求2所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述指示灯包 括指示故障判断终端装置状态的状态指示灯及电源指示灯。
4.如权利要求2所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述单片机还 外接有用于调试仿真的SWD仿真器。
5.如权利要求2所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述单片机采 用基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列单片机。
6.如权利要求1所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述电流互感 器采用穿心式电流互感器。
7.如权利要求1所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述电流互感 器的采样点为电力分支箱各回路电力屏蔽层的接地线。
8.如权利要求1所述的铁路IOkV电力分支箱故障判断系统，其特征是，所述故障判断 终端装置的外部设有不锈钢密封壳体。
【专利摘要】本实用新型公开了铁路10kV电力分支箱故障判断系统，包括：电流互感器，所述电流互感器将采集到的电流信号输送给安装在分支箱内的故障判断终端装置，故障判断终端装置根据所采集到的电流信号进行故障信息诊断，所述故障判断终端装置将故障判断结果和波形通过通信网络发送给手机终端或者调度监控主站。本实用新型通过远程监测可以知道铁路10kV电力分支箱电缆的故障点，提高了分支箱故障处理检测的自动化水平，大大降低了故障排查和处理时间，提高了供电质量。
【IPC分类】G01R31-02, G01R31-08
【公开号】CN204515065
【申请号】CN201520275355
【发明人】张春利, 刘辞冬, 李华峰, 李世文, 聂晓峰
【申请人】张春利, 聂晓峰
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日