專利名稱：多功能電力故障錄波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力故障錄波裝置，特別是涉及一種多功能電力故障錄波裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電力故障錄波裝置(即電力系統(tǒng)黑匣子)，其功能是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 記錄電力系統(tǒng)故障前和故障后電流、電壓的波形及各種開關(guān)的動(dòng)作情況，用于事后對(duì)電力 系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，便于故障的處理。與此同時(shí)，在現(xiàn)有的小電流接地系統(tǒng)中，需要配置專門的小電流接地選線裝置才 能實(shí)現(xiàn)當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，查找發(fā)生小電流接地故障的具體線路，由于現(xiàn)有的小電流接地 選線裝置受輸入量比較少的限制，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要在一個(gè)變電站內(nèi)安裝多臺(tái) 小電流接地選線裝置才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站接地故障線路查找的目的，同時(shí)還具有如下缺 陷由于受小電流接地選線裝置硬件平臺(tái)的限制，其采樣點(diǎn)數(shù)較少，因此其選線準(zhǔn)確 度不高；有時(shí)需要多臺(tái)小電流接地選線裝置，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站的小電流接地選線功能， 因此會(huì)增大用戶的投資；有時(shí)一個(gè)變電站需要配置多臺(tái)小電流接地選線裝置，用戶需要查 看多臺(tái)小電流接地選線裝置，才能查找出發(fā)生小電流接地故障的線路，增大用戶查找故障
的工作量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種既能實(shí)現(xiàn)電力故障錄波， 又能滿足小電流接地選線功能的裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明所采用技術(shù)思路是基于現(xiàn)有的電力故障錄波裝置，通 過其已采集到的電力系統(tǒng)故障前和故障后的電流、電壓數(shù)據(jù)，通過分析處理實(shí)現(xiàn)小電流接 地故障選線功能，為故障處理方案提供技術(shù)依據(jù)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是包括電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、輸入輸出模塊、采集模塊 及與之連接的信號(hào)輸入模塊，其特征在于，進(jìn)一步包括零序電壓電流計(jì)算模塊、小電流接地 選線模塊；所述零序電壓電流計(jì)算模塊與所述小電流接地選線模塊連接。進(jìn)一步地，在所述小電流接地選線模塊中包括，零序功率計(jì)算模塊、零序功率比較 模塊、接地線路確定模塊；所述零序電壓電流計(jì)算模塊與零序功率計(jì)算模塊、零序功率比較 模塊、接地線路確定模塊依次連接。進(jìn)一步地，所述零序電壓電流計(jì)算模塊、零序功率計(jì)算模塊、零序功率比較模塊、 接地線路確定模塊、電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊設(shè)置在工控機(jī)中。進(jìn)一步地，所述信號(hào)輸入模塊由信號(hào)轉(zhuǎn)換單元及模擬量輸入通道、開關(guān)量輸入通 道構(gòu)成；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元連接所述模擬量輸入通道和所述開關(guān)量輸入通道。進(jìn)一步地，所述模擬量輸入通道包括高頻量信號(hào)、傳感量信號(hào)、直流量信號(hào)、電流量信號(hào)、電壓量信號(hào)輸入通道。進(jìn)一步地，所述開關(guān)量輸入通道是開關(guān)量信號(hào)輸入通道。進(jìn)一步包括GPS模塊，所述GPS模塊與工控機(jī)連接。進(jìn)一步包括告警模塊，所述告警模塊與工控機(jī)連接。本發(fā)明具有以下有益效果在電力故障錄波裝置實(shí)現(xiàn)多種功能，投資少，能耗低，還有利于節(jié)能減排。與此同時(shí)，由于現(xiàn)有的電力故障錄波裝置一般能采集一個(gè)變電站多條 線路的數(shù)據(jù)，因此，在能完成電力故障錄波的同時(shí)，能對(duì)這些線路進(jìn)行小電流接地故障判 斷，并能準(zhǔn)確地判斷出發(fā)生接地故障的線路，一臺(tái)裝置能實(shí)現(xiàn)32條線路(96路模擬量)的 電力故障數(shù)據(jù)采集，因此也能實(shí)現(xiàn)32條線路的小電流接地故障的查找，體積小，占地少。由 于本裝置的硬件平臺(tái)功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)多，因此選線準(zhǔn)確率高。本裝置采用智能化設(shè)計(jì)，操作、使用方便。減少了用戶的投資；減少電力系統(tǒng)二次 設(shè)備的負(fù)荷；減少了信息源的數(shù)量，使用戶查找發(fā)生小電流接地故障的線路更加方便和快 捷；由于現(xiàn)場(chǎng)使用設(shè)備數(shù)量的減少，也就降低了能量的損耗，還有利于節(jié)能減排。在不增加 任何硬件設(shè)備投資的情況下，又方便用戶分析和查找故障，實(shí)現(xiàn)了一舉多得的目的。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為了便于對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
予以說 明多功能電力故障錄波裝置連接有模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道，所述模擬量 輸入通道和開關(guān)量輸入通道與信號(hào)輸入模塊連接。模擬量輸入通道用于采集電力系統(tǒng)的電 流、電壓、溫度等模擬量，開關(guān)量輸入通道用于采集保護(hù)裝置和斷路器等設(shè)備動(dòng)作情況的開 關(guān)量，根據(jù)故障前和故障后電流、電壓的波形及開關(guān)動(dòng)作的情況，給電力系統(tǒng)故障分析提供 技術(shù)數(shù)據(jù)，為故障處理方案提供依據(jù)。多功能電力故障錄波裝置包括信號(hào)輸入模塊、采集模塊4、電力故障數(shù)據(jù)分析及存 儲(chǔ)管理模塊2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3、輸入輸出設(shè)備1、零序電壓電流計(jì)算模塊12、小電流接地選 線模塊13等構(gòu)成。其中每個(gè)采集模塊4分別與一組信號(hào)輸入模塊連接。參照?qǐng)D1所示，信號(hào)輸入模塊由模擬量輸入通道、開關(guān)量輸入通道及信號(hào)轉(zhuǎn)換單 元5構(gòu)成，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5與模擬量輸入通道、開關(guān)量輸入通道連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5還與 采集模塊4連接，用于將通過模擬量輸入通道、開關(guān)量輸入通道輸入的電力系統(tǒng)的各種信 號(hào)轉(zhuǎn)換為5V的低壓信號(hào)，供采集模塊4進(jìn)行采樣。其中模擬量輸入通道包括用于采集高頻 量信號(hào)6、傳感量信號(hào)7、直流量信號(hào)8、電流量信號(hào)10、電壓量信號(hào)11等的信號(hào)輸入通道， 其中電流量信號(hào)、電壓量信號(hào)是指電力系統(tǒng)的交流電流和電壓量信息，直流量信號(hào)包括直 流電壓和電流量信號(hào)。開關(guān)量輸入通道是用于采集開關(guān)量信號(hào)9的輸入通道。采集模塊4與信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5連接，用于將信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5送來的信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能進(jìn)行識(shí)別和處理的數(shù)字信息。為了簡(jiǎn)化附圖，圖中僅僅繪出了一個(gè)采集模塊4所連接的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5。多個(gè)采集模塊4與總線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的傳輸。零序電壓電流計(jì)算模塊12與總線連接，根據(jù)采集到的電力線路的電壓量、電流量 計(jì)算出對(duì)應(yīng)線路的零序電壓、零序電流。根據(jù)需要可以得到零序電壓、零序電流的有效值和 瞬時(shí)值，在圖2提供的實(shí)施例中需要使用零序電壓、零序電流的瞬時(shí)值。小電流接地選線模塊13與零序電壓電流計(jì)算模塊12以及總線連接，接收并根據(jù) 各線路的零序電壓、零序電流，判斷出所述電力系統(tǒng)的小電流接地系統(tǒng)中是否存在有小電 流接地故障的線路，并標(biāo)出發(fā)生接地故障的具體線路，并將接地故障選線結(jié)果(接地線路) 送到總線。
電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理單元2與總線連接，用于對(duì)各采集模塊4采集來的 模擬量和開關(guān)量數(shù)字信息進(jìn)行分析處理，得出電力系統(tǒng)故障分析報(bào)告，給出發(fā)生故障線路 的名稱和編號(hào)，以及將小電流接地選線模塊13送來的接地故障選線結(jié)果(接地線路)提供 給用戶，為用戶分析和處理電力系統(tǒng)故障提供依據(jù)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理單元2還與輸入輸出設(shè)備1連接，用于采集用戶的 操作控制信號(hào)，以及輸出相關(guān)數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3與總線連接，在電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理單元2的控制下用 于存儲(chǔ)采集數(shù)字信息，以及分析處理結(jié)果等數(shù)據(jù)信息?？偩€作為高速數(shù)據(jù)傳輸通道，用于各個(gè)模塊間的數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，基于零序功率判別故障線 路的準(zhǔn)確性比較高。將零序電壓移相90度后，通過測(cè)量零序功率來判別故障線路。定義 零序電壓為3仏,零序電流為^ 向后方向移相90°為；則故障線路的3/。與移 相后的零序電壓3《廣9°°同相位，非故障線路的3/。與移相后的零序電壓3氏反相位。將 零序電壓瞬時(shí)值3 與零序電流瞬時(shí)值3、的乘積在一個(gè)時(shí)間段、內(nèi)的積分得到其對(duì) 應(yīng)的零序功率A，對(duì)某一線路而言，如果其零序功率A滿足當(dāng)A < 0時(shí)，則其對(duì)應(yīng)線路為非 故障線路；A > 0時(shí)，則其對(duì)應(yīng)線路為故障線路。由于零序電流的不平衡電流很小，所以此 方法還可以克服零序不平衡電流的影響。因此，小電流接地選線模塊13采用零序功率進(jìn)行接地故障線路判別。圖2提供了 一種實(shí)現(xiàn)其功能的具體實(shí)施例。在本實(shí)施例中，采集模塊4、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故 障分析模塊3等的連接關(guān)系與圖1提供的內(nèi)容相同，在此不在冗述。其中所不同部分的包 括，所述的小電流接地選線模塊13、電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理單元2設(shè)置在工控 機(jī)14中。其中小電流接地選線模塊13由零序功率計(jì)算模塊131、零序功率比較模塊132、 接地線路確定模塊133構(gòu)成；零序電壓電流計(jì)算模塊12、零序功率計(jì)算模塊131、零序功率 比較模塊132、接地線路確定模塊133依次連接。零序功率計(jì)算模塊131，用于根據(jù)零序電壓電流計(jì)算模塊12計(jì)算出的各線路零序 電壓、零序電流的瞬時(shí)值，計(jì)算出其對(duì)應(yīng)的零序功率，其具體實(shí)現(xiàn)方式為，將零序電壓瞬時(shí) 值與零序電流瞬時(shí)值3、的乘積在一個(gè)時(shí)間段、內(nèi)的積分<formula>formula see original document page 6</formula>式中A零序功率；3U(1零序電壓瞬時(shí)值；3、零序電流瞬時(shí)值；T電網(wǎng)工頻周期；t 為時(shí)間；tk為積分時(shí)間的起點(diǎn)；j為積分長(zhǎng)度，當(dāng)、為電網(wǎng)的一個(gè)工頻周期T時(shí)，j = N。通過本模塊可以得到所采集的第1 η條線路的零序功率，分別為A1、A2……Αη。零序功率比較模塊132，用于比較各條線路的零序功率ApA2……An的大小，取出 其中的最大值。即<formula>formula see original document page 6</formula>式中，V A2……An分別表示第1路到第η路回線路的零序功率;Am為最大值。如 A2是A1到An中的最大值，即Am = A20接地線路確定模塊133，根據(jù)零序功率比較模塊132得到的零序功率最大值，即該 值對(duì)應(yīng)的線路為發(fā)生小電流接地故障的線路，并把該小電流接地故障選線結(jié)果——接地故 障線路編號(hào)送出。例如Am = A2,則A2對(duì)應(yīng)的第2回線路發(fā)生接地故障。本實(shí)施例還包括，與工控機(jī)14連接的GPS模塊15，用于接收同步衛(wèi)星的授時(shí)，用于對(duì)本裝置進(jìn)行校 時(shí)；與工控機(jī)14連接的告警模塊16，當(dāng)電力系統(tǒng)和本裝置本身發(fā)生故障時(shí)，用于發(fā)出
告警信號(hào)，提用戶注意。輸入輸出設(shè)備1包括，鍵盤鼠標(biāo)101、液晶顯示器102、通信接口 103、打印機(jī)104等 均與工控機(jī)14連接。本裝置可以同時(shí)連接6塊采集模塊4，每塊采集模塊4可以采集16路模擬量、32 路開關(guān)量信號(hào)，即總共96路模擬量、192路開關(guān)量信號(hào)的采集，因此本裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)32條 線路的電力故障錄波處理，尤其可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)32條線路發(fā)生小電流接地故障進(jìn)行判斷， 并作出準(zhǔn)確的選線結(jié)果當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，即 使對(duì)各個(gè)部分的順序進(jìn)行了改變，對(duì)各個(gè)組成部分的簡(jiǎn)單調(diào)整，只要按照本發(fā)明所描述的 技術(shù)思想來實(shí)現(xiàn)(如通過零序電流、電壓來實(shí)現(xiàn)小電流接地故障選線功能等)都屬于本發(fā) 明的保護(hù)范圍。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些 相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種多功能電力故障錄波裝置，包括電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、輸入輸出模塊、采集模塊及與之連接的信號(hào)輸入模塊，其特征在于，進(jìn)一步包括零序電壓電流計(jì)算模塊、小電流接地選線模塊；所述零序電壓電流計(jì)算模塊與所述小電流接地選線模塊連接；所述采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊、零序電壓電流計(jì)算模塊、小電流接地選線模塊均與總線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述小電流接地選線模塊中包括，零序功 率計(jì)算模塊、零序功率比較模塊、接地線路確定模塊；所述零序電壓電流計(jì)算模塊與零序功 率計(jì)算模塊、零序功率比較模塊、接地線路確定模塊依次連接。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述零序電壓電流計(jì)算模塊、零序功率計(jì)算 模塊、零序功率比較模塊、接地線路確定模塊、電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊設(shè)置在工 控機(jī)中。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)輸入模塊由信號(hào)轉(zhuǎn)換單 元及模擬量輸入通道、開關(guān)量輸入通道構(gòu)成；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元連接所述模擬量輸入通道 和所述開關(guān)量輸入通道。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述模擬量輸入通道包括高頻量信號(hào)、傳感 量信號(hào)、直流量信號(hào)、電流量信號(hào)、電壓量信號(hào)輸入通道。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)量輸入通道是開關(guān)量信號(hào)輸入通道。
7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括GPS模塊，所述GPS模塊與工控 機(jī)連接。
8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括告警模塊，所述告警模塊與工控 機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能電力故障錄波裝置，包括電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、輸入輸出模塊、采集模塊及與之連接的信號(hào)輸入模塊，其特征在于，進(jìn)一步包括零序電壓電流計(jì)算模塊、小電流接地選線模塊；所述零序電壓電流計(jì)算模塊與所述小電流接地選線模塊連接；所述采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電力故障數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)管理模塊、零序電壓電流計(jì)算模塊、小電流接地選線模塊均與總線連接。本發(fā)明在電力故障錄波裝置實(shí)現(xiàn)多種功能，投資少，能耗低，還有利于節(jié)能減排。在能完成全部電力故障錄波功能的同時(shí)，還能準(zhǔn)確地判斷發(fā)生小電流接地故障的線路。由于本電力故障錄波裝置硬件平臺(tái)功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)多，因此選線準(zhǔn)確率高。
文檔編號(hào)G01R19/25GK101813737SQ20101012688
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者趙爾勁 申請(qǐng)人:成都府河電力自動(dòng)化成套設(shè)備有限責(zé)任公司