供电线路故障定位仪及故障定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种供电线路故障定位仪及定位方法，定位仪包括电子PT采集单元、电源模块、时间同步电路、卫星信号接收器、卫星天线、CT采集单元、高阻变低阻通道、高速采集AD转换单元、CPU处理器、显示屏、GPRS模块、3G天线,所述卫星信号接收器与时间同步电路相连，所述时间同步电路与CPU处理器相连，所述电子PT采集单元与高阻变低阻通道相连，高阻变低阻通道与高速采集AD转换单元相连，CT采集单元与高速采集AD转换单元相连，所述高速采集AD转换单元与CPU处理器相连。本发明实现高频电压行波的准确传变，对于架空线路和地下电缆的故障都能准确定位及测距。
【专利说明】供电线路故障定位仪及故障定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电线路故障定位仪及故障定位方法，属于电力设备【技术领域】。【背景技术】
[0002]目前我国电力部门在IOk步配电网上广泛采用机电一体化的故障指示器，当发生故障以后，要派出巡线员沿线路查找动作的故障指示器来确定故障位置。由于配电网分支线路多，查找故障十分不便，往往耗费大量的人力、物力和时间。尤其是地下电缆，其检测和定位就更加困难。
[0003]国内IOk步?66k步配电网中性点基本是采用非直接接地方式。电力系统规程规定在非直接接地系统发生单相接地时可以工作两小时。如果是永久性接地，则需要在两小时内断开接地线路。在中性点非接地系统中发生单相接地的故障占所有故障的70%以上。在对故障的检测方法与手段方面，对于小电流接地系统在发生单相接地故障时，由于没有明显的电流变化特征作为接地故障的判据，查找该故障一直是一个世界性的难题。现有技术主要有高次谐波零序分量在线测量法、高次谐波零序分量离线测量法、有功分量法、中性点小电阻接地、注入电流法、暂态信号测量和计算法、低频信号注入法等。上述方法中，有的是只适合在变电站使用，有的在线路上使用时，准确度较差，或费用太高，不适合在配电系统中推广。目前国内投入运行的故障定位选线装置由于种种原因，效果并不理想。
[0004]申请号为99123488.X的专利文献公开了一种故障点定位系统，利用“GP止”(全球卫星定位系统)时钟对时，在一条线路两端安装主站和分站接收故障电压行波，在主站和分站线路两端计算故障电压行波到达的先后来确定故障点。需要指出的是地下电缆发生故障时，由于电缆呈容性，根据延时效应电压不会立即产生明显的下降，经过一定的时间电压才下降。造成故障检测仪不能立即获取故障信息对故障点进行正确的判断。对于上述电缆故障电压行波延时给故障判断带来的影响，该专利文献并未提供解决方案。
[0005]对于架空线路的故障电压行波的传输不存在延时效应，但对于行波信号能否有效提取依赖于互感器是否能正确地传变高频暂态量。研究表明，电流互感器可以传变高达IOOkHz的电流行波信号，但是对于高频电压行波的传变是个难题，目前，在高压电网上广泛使用的电容式电压互感器(C步正)由于截止频率太低，行波传变特性不佳，电压行波定位及测距法的应用受到极大限制。而申请号为99123488.X的专利文献中并未公开有关高频电压行波传变装置的技术方案。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种供电线路故障定位仪及故障定位方法，对现有技术进行改进，实现高频电压行波的准确传变，对于架空线路和地下电缆的故障都能准确定位及测距。
[0007]本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
[0008]一种供电线路故障定位仪，包括电子P正采集单元2、电源模块3、时间同步电路4、卫星信号接收器5、卫星天线6、C正采集单元7、高阻变低阻通道8、高速采集AD转换单元9XP此处理器10、显示屏11、GPR止模块12、3G天线13主所述电源模块3给电子P正采集单元2、时间同步电路4、卫星信号接收器5、高阻变低阻通道8、高速采集AD转换单元9、CP此处理器10、显示屏11、GPR止模块12供电，所述卫星天线6与卫星信号接收器5相连，卫星信号接收器5与时间同步电路4相连，所述时间同步电路4与CP此处理器10相连，所述电子P正采集单元2与高阻变低阻通道8相连，高阻变低阻通道8与高速采集AD转换单元9相连，C正采集单元7与高速采集AD转换单元9相连，所述高速采集AD转换单元9与CP此处理器10相连，所述显示屏11、GPR止模块12分别与CP此处理器10相连，所述3G天线13与GPR止模块12相连。
[0009]一种供电线路故障定位方法，包括:
[0010]将供电线路故障定位仪安装于电网每条线路的两端，并且每条线路至少安装两个，对于地下电缆线路瞬时放电故障，采用瞬时电压电流乘积项极大值方向判定法，即供电线路故障定位仪检测到电压电流乘积项发生突变时，检出乘积项极大值方向改变的两测量点间作为故障区间；
[0011]对于架空线路,计算三相合成零序电压步O,计算步O的相位角,无故障时,零序电压步ο向量为零，当发生接地故障，零序电压步O相位角发生突变，根据检测点两端相位角的变化判断故障区间；
[0012]对于架空线路，也可以采集电流信号，计算三相合成零序电流1，计算1的相位角，无故障时，零序电流1向量为零，当发生接地故障,零序电流1相位角发生突变，根据检测点两端相位角的变化判断故障区间。
[0013]本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现:
[0014]前述供电线路故障定位仪，其中电子P正采集单元2包括放电管、多个无感电阻，所述多个无感电阻进行串联，在串联电路的两端接入高压，多个无感电阻进行串联分压，在分压输出端采用2个电阻进行并联，并在分压输出端并联接入一个放电管；所述高阻变低阻通道8包括2个放大器，电子P正采集单元2将降压后的信号分别送入高阻变低阻通道8的2个放大器的正相输入端进行信号的同相差分放大。
[0015]前述供电线路故障定位仪，其中卫星信号接收器5接受北斗卫星信号。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:实现了架空线路的高频电压行波的准确传变，对于地下电缆的接地故障采用瞬时电压电流乘积项极大值判断故障，解决了电压行波延时影响故障判断的问题，本发明对架空线路和地下电缆的故障都能准确定位及测距。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的故障定位仪电路图；
[0018]图2是本发明故障定位仪电子P正采集单元电路图；
[0019]图3是本发明故障定位仪高阻变低阻通道电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021]如图1所示，本发明供电线路故障定位仪包括电子P正采集单元2、电源模块3、时间同步电路4、卫星信号接收器5、卫星天线6、C正采集单元7、高阻变低阻通道8、高速采集AD转换单元9、CP此处理器10、显示屏11、GPR止模块12、3G天线13主所述电源模块3给电子P正采集单元2、时间同步电路4、卫星信号接收器5、高阻变低阻通道8、高速采集AD转换单元9、CP此处理器10、显示屏11、GPR止模块12供电，所述卫星天线6与卫星信号接收器5相连，卫星信号接收器5与时间同步电路4相连，所述时间同步电路4与CP此处理器10相连，所述电子P正采集单元2与高阻变低阻通道8相连，高阻变低阻通道8与高速采集AD转换单元9相连，C正采集单元7与高速采集AD转换单元9相连，所述高速采集AD转换单元9与CP此处理器10相连，所述显示屏11、GPR止模块12分别与CP此处理器10相连，所述3G天线13与GPR止模块12相连。如图2所示，电子P正采集单元2包括放电管D1、无感电阻Rl、R2、R3、R4、R5，所述无感电阻Rl、R2、R3、R4进行串联，在串联电路的两端接入高压，所述无感电阻R1、R2、R3、R4进行串联分压，在分压输出端R4两端再并联一个电阻R5及放电管D1，在分压输出端采用R4、R5、D1并联，是为了防止电阻损坏，高压进入高阻变低阻通道电路，损坏元器件。如图3所示，所述高阻变低阻通道8包括2个放大器此1A、此1B，电子P正采集单元2将降压后的信号分别从P正1-1、P正2-1送入2个放大器的正相输入端进行信号的同相差分放大。本发明为了准确提取电压行波信号，专门设计了电子P正采集单元2，排除了电压行波经过现有电容式电压互感器造成的波形畸变。需要说明的是在高阻情况下，高频信号会产生衰减，必须增加高阻变低阻的通道，以保证故障行波信号的检测。本发明的高阻变低阻通道8采用同相差分放大，对行波信号进行了有效放大。
[0022]本发明的卫星信号接收器5接受北斗卫星信号，北斗系统是双星定位，响应速度小于I秒，优于GP止系统。卫星信号接收器5接收卫星时标信号，传递给时间同步电路4，将故障定位仪与卫星时钟信号同步，测量数据的准确性得到提升。
[0023]所述电压行波信号经电子P正采集单元2、高阻变低阻通道8、高速采集AD转换单元9送至CP此处理器10，电流行波信号经C正采集单元7、高速采集AD转换单元9送至CP此处理器10。GPR止模块12用于向电网监控系统服务器以短信形式发送采集的故障信号。
[0024]使用所述供电线路故障仪进行故障定位方法，包括:
[0025]将供电线路故障定位仪安装于电网每条线路的两端，并且每条线路至少安装两个，当电网某条线路的某个位置发生故障时，故障点会产生一组故障电压电流行波向线路两端传播，由于采用卫星时标信号进行同步，每个供电线路故障定位仪的数据采集时序是同步的，因此可以根据线路故障点两端的供电线路故障定位仪接受到故障行波的时间差来计算故障点位置，各个供电线路故障定位仪的时间同步电路接受北斗卫星系统或GP止卫星系统时标信号，使所有供电线路故障定位仪同步，保证测距的准确。
[0026]对于地下电缆线路，非接地系统送电电缆的瞬时放电故障电流比较大主但电压变化一般不是很大主由于I.步乘积数值较大，故障点方向可以容易地检出。因此，对于地下电缆线路瞬时放电故障，采用瞬时电压电流乘积项极大值方向判定法，即供电线路故障定位仪检测到电压电流乘积项发生突变时，将突变前后的测量值送到系统服务器，检出乘积项极大值方发生突变，而方向又正负相对的两测量点间作为故障区间。
[0027]对于架空线路,计算三相合成零序电压步O,计算步O的相位角,无故障时,零序电压步ο向量为零，当发生接地故障，零序电压步O相位角发生突变，将突变前后的测量值送到系统服务器，根据两端相位角的变化判断故障区间。也可以采集电流信号，计算三相合成零序电流1,计算1的相位角,无故障时,零序电流1向量为零,当发生接地故障,零序电流1相位角发生突变，将突变前后的测量值送到系统服务器，根据两端相位角的变化判断故障区间。
[0028]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种供电线路故障定位仪，其特征在于，包括电子PT采集单元(2)、电源模块(3)、时间同步电路(4)、卫星信号接收器(5)、卫星天线(6)、CT采集单元(7)、高阻变低阻通道(8)、高速采集AD转换单元(9)、CPU处理器(10)、显示屏(11)、GPRS模块(12)、3G天线(13)，所述电源模块(3)给电子PT采集单元(2)、时间同步电路(4)、卫星信号接收器(5)、高阻变低阻通道(8)、高速采集AD转换单元(9)、CPU处理器(10)、显示屏(11)、GPRS模块(12)供电，所述卫星天线(6)与卫星信号接收器(5)相连，卫星信号接收器(5)与时间同步电路⑷相连，所述时间同步电路⑷与CPU处理器(10)相连，所述电子PT采集单元(2)与高阻变低阻通道(8)相连，高阻变低阻通道(8)与高速采集AD转换单元(9)相连，CT采集单元(7)与高速采集AD转换单元(9)相连，所述高速采集AD转换单元(9)与CPU处理器(10)相连，所述显示屏(11)、GPRS模块(12)分别与CPU处理器(10)相连，所述3G天线(13)与GPRS模块(12)相连。
2.如权利要求1所述的供电线路故障定位仪，其特征在于，所述电子PT采集单元(2)包括放电管、多个无感电阻，所述多个无感电阻进行串联，在串联电路的两端接入高压，多个无感电阻进行串联分压，在分压输出端采用2个电阻进行并联，并在分压输出端并联接入一个放电管；所述高阻变低阻通道⑶包括2个放大器，电子PT采集单元⑵将降压后的信号分别送入高阻变低阻通道(8)的2个放大器的正相输入端进行信号的同相差分放大。
3.如权利要求1所述的供电线路故障定位仪，其特征在于，所述卫星信号接收器(5)接受北斗卫星信号。
4.如权利要求1所述的供电线路故障定位仪的故障定位方法，其特征在于，包括: 将供电线路故障定位仪安装于电网每条线路的两端，并且每条线路至少安装两个，对于地下电缆线路瞬时放电故障，采用瞬时电压电流乘积项极大值方向判定法，即供电线路故障定位仪检测到电压电流乘积项发生突变时，检出乘积项极大值方向改变的两测量点间作为故障区间； 对于架空线路，计算三相合成零序电压Vo,计算Vo的相位角,无故障时,零序电压Vo向量为零，当发生接地故障，零序电压Vo相位角发生突变，根据检测点两端相位角的变化判断故障区间； 对于架空线路，采集电流信号，计算三相合成零序电流Ιο，计算1的相位角，无故障时，零序电流1向量为零，当发生接地故障，零序电流1相位角发生突变，根据检测点两端相位角的变化判断故障区间。
【文档编号】G01R31/08GK103884959SQ201310750892
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘浩, 邵长亮, 徐舒, 徐文浩 申请人:江苏省电力公司镇江供电公司, 镇江海贝信息科技有限公司, 镇江泰利丰电子有限公司