專利名稱：一種配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及配電網(wǎng)故障無(wú)線定位系統(tǒng)，具體涉及一種配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前解決配電網(wǎng)故障定位的方案很多，主要有阻抗法、行波法、“S”信號(hào)注入法、交直流綜合注入法、脈沖信號(hào)注入法、中電阻法、故障指示器法、重合器與斷路器配合定位法、端口故障診斷法等。下面將一一進(jìn)行介紹。(I)阻抗法阻抗法的故障測(cè)距原理如下:假設(shè)線路為均勻傳輸線，故障回路阻抗或電抗與測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離成正比，從而通過計(jì)算故障時(shí)測(cè)量點(diǎn)的阻抗或電抗值除以線路的單位阻抗或電抗值得到測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離。有文獻(xiàn)對(duì)利用最小二乘法進(jìn)行測(cè)量阻抗參數(shù)估計(jì)進(jìn)行了初步探討，以解決線路阻抗參數(shù)在距離保護(hù)中不夠準(zhǔn)確的問題；有文獻(xiàn)對(duì)利用故障分量電流的阻抗法進(jìn)行研究，以提高阻抗法故障測(cè)距的精度。阻抗法具有投資少的優(yōu)點(diǎn)，但受路徑阻抗、線路負(fù)荷和電源參數(shù)的影響較大，對(duì)于帶有多分支的配電線路，阻抗法無(wú)法排除偽故障點(diǎn)，所以阻抗法不能適用于配電網(wǎng)故障定位。(2)行波法依據(jù)行波理論，如果線路上發(fā)生擾動(dòng)，其電氣量都將以行波形式傳播到系統(tǒng)的其它部分，因此理論上能夠通過測(cè)量暫態(tài)行波信號(hào)來實(shí)現(xiàn)各種類型的故障測(cè)距。行波法的基本原理就是利用測(cè)量故障產(chǎn)生的行波往返于故障點(diǎn)與母線之間的時(shí)間(單端法)或利用故障產(chǎn)生的行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間差額(雙端法)來計(jì)算故障距離。一般可分為A、B、C型行波法。A型行波法需要測(cè)量故障點(diǎn)行波往返于測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的時(shí)間，通過此時(shí)間及行波波速來確定故障點(diǎn)位置。B型行波法的基本原理是利用故障行波傳播到線路兩端的時(shí)刻及通信手段確定故障點(diǎn)。C型行波法的原理是故障發(fā)生后，根據(jù)裝置發(fā)射的高頻脈沖往返于裝置到故障點(diǎn)之間的時(shí)間進(jìn)行故障定位。由于小電流系統(tǒng)接地電流小，故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波強(qiáng)度很弱，利用注入行波雖然可以解決行波信號(hào)強(qiáng)弱的問題，但配電網(wǎng)分支多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，子分支信號(hào)衰減可達(dá)I萬(wàn)倍，信號(hào)仍是難以檢測(cè)。配電網(wǎng)的接地故障電阻很大，故障點(diǎn)的反射信號(hào)非常微弱，無(wú)法檢測(cè)。因此行波法不能用于配電網(wǎng)的單相接地故障定位。(3) “S”信號(hào)注入法“S”信號(hào)注入法:其原理是通過母線PT向故障相注入信號(hào)電流，其注入信號(hào)的頻率處于工頻η次諧波與η+1次諧波之間，然后利用電流信號(hào)探測(cè)器查找故障線路和故障點(diǎn)?！癝”信號(hào)注入法原理先進(jìn)，使用簡(jiǎn)單，不需要額外投入一定的設(shè)備，降低了成本，不受消弧線圈影響，對(duì)只裝設(shè)兩相PT或沒有零序互感器的場(chǎng)合也同樣適用。但是，線路上分布電容在高次諧波作用下容抗變小，會(huì)對(duì)注入的信號(hào)分流，使得高阻接地情況下信號(hào)能夠在非故障區(qū)域流通，可能導(dǎo)致定位失敗。該方法的應(yīng)用具有局限性，因此在實(shí)際應(yīng)用需要改進(jìn)研究。(4)交直流綜合注入法[0010]在利用交直流注入法進(jìn)行單相接地故障定位研究中發(fā)現(xiàn)過渡電阻和線路分布參數(shù)對(duì)注入信號(hào)有一定影響，而且定位的可靠性與注入信號(hào)的頻率成反比，與過渡電阻的大小成反比，與線路長(zhǎng)度成反比。交直流綜合注入法定義了電阻一長(zhǎng)度積的概念，并用電阻一長(zhǎng)度積作為選用交流或直流方法的依據(jù)。電阻一長(zhǎng)度積即過渡電阻與線路長(zhǎng)度的乘積，單位為Ι Ω.km。當(dāng)電阻一長(zhǎng)度積較小時(shí)選用60Hz交流注入信號(hào)，當(dāng)電阻一長(zhǎng)度積較大時(shí)選用直流注入信號(hào)。但是在實(shí)際應(yīng)用中，電阻一長(zhǎng)度積計(jì)算起來比較困難，導(dǎo)致故障定位時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。(5)脈沖信號(hào)注入法脈沖信號(hào)注入法是日本采用的技術(shù)，達(dá)到實(shí)用化水平，目前在我國(guó)已有使用。脈沖信號(hào)注入法的基本原理如下:故障發(fā)生后，向故障相注入高壓脈沖，電壓最高可達(dá)15kV，脈沖周期為6秒；然后用手持脈沖信號(hào)檢測(cè)器沿線路檢測(cè)該脈沖信號(hào)，通過判斷信號(hào)有無(wú)進(jìn)行故障定位。檢測(cè)時(shí)檢測(cè)人員必須登桿檢測(cè)，將手持脈沖信號(hào)檢測(cè)器掛在導(dǎo)線上，其絕緣桿長(zhǎng)度大約兩米。當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，檢測(cè)器將發(fā)出響聲，說明故障點(diǎn)在下游，若沒有響聲，說明故障點(diǎn)在上游，在分支處也用是同樣檢測(cè)，有響聲的是故障分支，沒響聲的則是非故障分支。以上各種方法都有其不易克服的缺陷，實(shí)用性不強(qiáng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述的不足，提供一種配電網(wǎng)故障無(wú)線定位系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施:一種配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，用于無(wú)線定位配電網(wǎng)故障區(qū)段，其中，包括一主站，一電壓檢測(cè)終端、至少一電流檢測(cè)終端；所述主站分別與所述一電壓檢測(cè)終端及所述至少一電流檢測(cè)終端相連接，用于控制所述一電壓檢測(cè)終端及所述至少一電流檢測(cè)終端采集數(shù)據(jù)信息，并對(duì)所述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，得出故障定位信息；所述一電壓檢測(cè)終端，用于采集零序電壓信號(hào)信息并發(fā)送給所述主站；所述至少一電流檢測(cè)終端，用于采集線路的零序電流信號(hào)信息，并發(fā)送給所述主站。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，還包括一消弧線圈控制器設(shè)置于所述主站中，用于通過串口通訊接收所述主站的控制命令，對(duì)消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述一電壓檢測(cè)終端安裝在變電站中。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述變電站PT開口三角繞組的二次線路接入至所述電壓檢測(cè)終端中。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述一電壓檢測(cè)終端、所述至少一電流檢測(cè)終端及所述消弧線圈控制器中分別內(nèi)置GPRS模塊，與所述主站之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，在所述電壓檢測(cè)終端設(shè)定閥值，當(dāng)所述電壓檢測(cè)終端檢測(cè)到零序電壓信號(hào)信息超過設(shè)定閥值時(shí)，將零序電壓信號(hào)信息發(fā)送給所述主站，所述主站向所述電流檢測(cè)終端發(fā)出上傳零序電流信號(hào)信息的命令。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述主站包括分析模塊，用于將零序電流信號(hào)信息和零序電壓信號(hào)信息進(jìn)行分析，將相同時(shí)刻的零序電壓信號(hào)信息和零序電流信號(hào)信息進(jìn)行比較，得出相位差。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述主站還包括判斷模塊，用于根據(jù)所述相位差判斷故障區(qū)段。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述主站還包括報(bào)警模塊，用于定位所述判斷故障區(qū)段后報(bào)警提示信息。配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其中，所述主站還包括整理模塊，用于整理歸類歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警提示信息。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，對(duì)于不接地系統(tǒng)的單相接地故障，利用零序電流的相位判據(jù)和幅值判據(jù)進(jìn)行故障區(qū)段定位。在諧振接地系統(tǒng)中，由于消弧線圈的補(bǔ)償功能，工頻故障電流幅值減小、極性改變，故障定位難度增加。提出根據(jù)調(diào)節(jié)消弧線圈前后零序電流變化特性進(jìn)行定位的方法。該方法通過改變消弧線圈電抗值，引起線路上各點(diǎn)的零序電流幅值發(fā)生變化，根據(jù)零序電流幅值的變化特性來判斷故障區(qū)段。當(dāng)經(jīng)過渡電阻接地時(shí)，采用零序電流按零序電壓進(jìn)行折算的方法，解決了調(diào)節(jié)前后零序電壓發(fā)生變化的問題?；谏鲜龉收蠀^(qū)段定位原理的無(wú)線定位系統(tǒng)主要包括兩部分，系統(tǒng)主站和檢測(cè)終端。主站以工控機(jī)為硬件架構(gòu)，選擇PowerfOOO自動(dòng)化集成監(jiān)控系統(tǒng)為軟件開發(fā)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上完成主站軟件的開發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)、下發(fā)控制命令、數(shù)據(jù)處理、故障判斷、畫面顯不等功能；檢測(cè)終端有電流檢測(cè)終端和電壓檢測(cè)終端，主要實(shí)現(xiàn)零序電壓和零序電流的數(shù)據(jù)采集、相關(guān)信息的無(wú)線傳輸?shù)裙δ?。需要開發(fā)的主要硬件模塊包括主控制器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、報(bào)警模塊、GPS模塊、GPRS模塊等。并在此硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)終端的軟件開發(fā)。系統(tǒng)利用GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)電壓電流的異地采樣同步性，利用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)零序電壓和零序電流相關(guān)數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸。利用GPS系統(tǒng)發(fā)出的秒脈沖作為采樣觸發(fā)信號(hào)，能夠保證零序電壓和零序電流的采樣同步性；利用GPRS網(wǎng)絡(luò)通信將零序電壓和零序電流的幅值、相位、對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)信息發(fā)送到系統(tǒng)主站，為主站進(jìn)行故障區(qū)段判斷提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。[0035]實(shí)施例一如圖1所示，主要由系統(tǒng)主站，電壓檢測(cè)終端、電流檢測(cè)終端、消弧線圈控制器等構(gòu)成。其中，消弧線圈控制器研制技術(shù)比較成熟，不再詳細(xì)介紹。系統(tǒng)中電流檢測(cè)終端安裝在線路上各個(gè)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)處，負(fù)責(zé)采集線路的零序電流信號(hào)信息。電壓檢測(cè)終端安裝在變電站內(nèi)，變電站PT開口三角繞組的二次線路接入至電壓檢測(cè)終端中，負(fù)責(zé)采集零序電壓信號(hào)信息。若系統(tǒng)為諧振接地系統(tǒng)，需裝有消弧線圈控制器，負(fù)責(zé)接收主站的控制命令，對(duì)消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)主站擁有公網(wǎng)固定IP地址，各個(gè)檢測(cè)終端內(nèi)置GPRS模塊，與主站之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。各檢測(cè)終端都內(nèi)設(shè)GPS接收模塊，以GPS系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖作為采樣觸發(fā)信號(hào)，分別得到零序電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)相對(duì)于采樣觸發(fā)信號(hào)的相位。由于不同地區(qū)接收系統(tǒng)收到的秒脈沖誤差在I微秒以內(nèi)，所以用GPS秒脈沖的上升沿作為觸發(fā)信號(hào)，可以保證電壓電流的同步采樣。根據(jù)前面描述的故障區(qū)段定位判據(jù)，故障區(qū)段定位分兩種情況。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，定位時(shí)各檢測(cè)終端都通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與王站保持連接。各個(gè)檢測(cè)終端的GPS模塊在獲得時(shí)標(biāo)的同時(shí)發(fā)出秒脈沖信號(hào)，在秒脈沖上升沿到來時(shí)刻啟動(dòng)采樣，并利用FFT算法進(jìn)行計(jì)算，得到零序電壓和零序電流信號(hào)的幅值和相位。一旦電壓檢測(cè)終端檢測(cè)到零序電壓超過設(shè)定的閥值，就將零序電壓的幅值和相位以及對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給主站。主站接收到這些數(shù)據(jù)信息后，向各個(gè)電流檢測(cè)終端發(fā)出命令，各個(gè)電流檢測(cè)終端接到命令后，進(jìn)行采樣計(jì)算，將零序電流的幅值和相位以及對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)信息上傳給主站。主站根據(jù)得到的零序電壓和零序電流的數(shù)據(jù)信息表進(jìn)行分析，將相同時(shí)亥IJ的零序電壓和零序電流信息進(jìn)行比較，就可以得到二者之間的相位差了，根據(jù)前面所述的定位判據(jù)，判斷各個(gè)電流檢測(cè)點(diǎn)是否位于故障路徑上。如果在故障路徑上，則向該電流檢測(cè)終端發(fā)出啟動(dòng)報(bào)警的命令，電流檢測(cè)終端收到命令后執(zhí)行相應(yīng)的操作。同時(shí)，主站將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸類，將歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等以畫面的形式顯示出來，方便管理人員進(jìn)行操作。在諧振接地系統(tǒng)中，只涉及到消弧線圈改變前后的零序電壓和零序電流的幅值變化量信息，不需要它們的相位信息。定位時(shí)各檢測(cè)終端都通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與主站保持連接。各個(gè)檢測(cè)終端的GPS模塊在獲得時(shí)標(biāo)的同時(shí)發(fā)出秒脈沖信號(hào)，在秒脈沖上升沿到來時(shí)刻啟動(dòng)采樣，并利用FFT算法進(jìn)行計(jì)算，得到零序電壓和零序電流信號(hào)的幅值信息。在定位時(shí)如果電壓檢測(cè)終端檢測(cè)到零序電壓幅值超過設(shè)定的閥值，就將零序電壓的幅值以及對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給主站，主站接收到零序電壓的相關(guān)信息后，向電流檢測(cè)終端發(fā)出上傳零序電流信息的命令，當(dāng)主站接收到電流檢測(cè)終端上傳的零序電流相關(guān)信息后，便向消弧線圈控制器發(fā)送改變消弧線圈電感參數(shù)的命令。一般情況下消弧線圈按照電感電流變化5 10A進(jìn)行調(diào)節(jié)。消弧線圈參數(shù)改變后，主站再次向各個(gè)檢測(cè)終端發(fā)出命令，將消弧線圈改變后的零序電壓和零序電流相關(guān)信息上傳到主站。主站根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于每個(gè)電流檢測(cè)終端，將調(diào)節(jié)消弧線圈后的零序電流按零序電壓進(jìn)行折算，將折算后的零序電流幅值和調(diào)節(jié)消弧線圈前的零序電流進(jìn)行比較。如果變化很大，說明該檢測(cè)點(diǎn)位于故障路徑上，并向該電流檢測(cè)終端發(fā)出啟動(dòng)報(bào)警的命令，電流檢測(cè)終端收到命令后執(zhí)行相應(yīng)的操作；如果幾乎沒有變化，說明該檢測(cè)點(diǎn)位于非故障路徑上。本系統(tǒng)可以在故障進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后幾分鐘內(nèi)便可確定故障區(qū)段，速度比較快。但需要在線路上安裝一定數(shù)目的電流檢測(cè)終端，所確定區(qū)段的大小和電流檢測(cè)終端的安裝數(shù)目有關(guān)，若希望能把故障確定在一個(gè)較小范圍內(nèi)，則需要安裝數(shù)目較大。若只需要確定故障線路的重要分支，則只需要安裝在某幾個(gè)關(guān)鍵的測(cè)點(diǎn)處即可，在確定了較大范圍的故障區(qū)段后利用輔助手段確定較小范圍的故障區(qū)段或故障點(diǎn)。形式比較靈活，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要來確定具體數(shù)目。以上實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
之一，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的方案范圍內(nèi)的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，用于無(wú)線定位配電網(wǎng)故障區(qū)段，其特征在于，包括一主站，一電壓檢測(cè)終端、至少一電流檢測(cè)終端； 所述主站分別與所述一電壓檢測(cè)終端及所述至少一電流檢測(cè)終端相連接，用于控制所述一電壓檢測(cè)終端及所述至少一電流檢測(cè)終端采集數(shù)據(jù)信息，并對(duì)所述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，得出故障定位信息； 所述一電壓檢測(cè)終端，用于采集零序電壓信號(hào)信息并發(fā)送給所述主站； 所述至少一電流檢測(cè)終端，用于采集線路的零序電流信號(hào)信息，并發(fā)送給所述主站。
2.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括一消弧線圈控制器設(shè)置于所述主站中，用于通過串口通訊接收所述主站的控制命令，對(duì)消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述一電壓檢測(cè)終端安裝在變電站中。
4.如權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述變電站PT開口三角繞組的二次線路接入至所述電壓檢測(cè)終端中。
5.如權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述一電壓檢測(cè)終端、所述至少一電流檢測(cè)終端及所述消弧線圈控制器中分別內(nèi)置GPRS模塊，與所述主站之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種配電網(wǎng)零序信號(hào)法單相接地故障區(qū)段無(wú)線定位系統(tǒng)，用于無(wú)線定位配電網(wǎng)故障區(qū)段，其中，包括一主站，一電壓檢測(cè)終端、至少一電流檢測(cè)終端；所述主站分別與所述一電壓檢測(cè)終端及所述至少一電流檢測(cè)終端相連接，用于控制所述一電壓檢測(cè)終端及所述至少一電流檢測(cè)終端采集數(shù)據(jù)信息，并對(duì)所述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，得出故障定位信息；所述一電壓檢測(cè)終端，用于采集零序電壓信號(hào)信息并發(fā)送給所述主站；所述至少一電流檢測(cè)終端，用于采集線路的零序電流信號(hào)信息，并發(fā)送給所述主站。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，對(duì)于不接地系統(tǒng)的單相接地故障，利用零序電流的相位判據(jù)和幅值判據(jù)進(jìn)行故障區(qū)段定位。
文檔編號(hào)G01R31/08GK203054157SQ20122065980
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者楊雪, 張清清, 董慶龍 申請(qǐng)人:北京中天新業(yè)電氣有限公司