本發(fā)明涉及的是一種配電網(wǎng)低壓故障檢測(cè)儀及檢測(cè)方法，屬于電網(wǎng)故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)配電網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱配網(wǎng))建設(shè)投入不斷加大，配網(wǎng)發(fā)展取得顯著成效，但供電水平相對(duì)國(guó)際先進(jìn)水平仍有差距，供電質(zhì)量有待改善。如今電力事故主要集中在配網(wǎng)，其中0.4 kV低壓網(wǎng)絡(luò)故障占到90％。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，電力公司80％的搶修力量用于應(yīng)對(duì)用電量20％的電力用戶。

配網(wǎng)低壓故障類型多樣，其中一些隱性故障由于處在墻體、井道中等處，具有很強(qiáng)的隱蔽性，也加大了搶修工作的難度。然而如今并沒(méi)有一個(gè)很好的方法來(lái)查找此類障，導(dǎo)致浪費(fèi)不必要的人力物力，因此亟待找到一個(gè)科學(xué)的辦法來(lái)應(yīng)對(duì)此類低壓故障問(wèn)題。

目前按照故障產(chǎn)生原理分類有如下幾種故障情況：

（1）短路故障，由于線路絕緣層破裂而導(dǎo)致的相線與相線之間的短路、相線與零線之間的短路，會(huì)造成劇烈的弧光甚至爆炸，空氣開(kāi)關(guān)會(huì)因瞬問(wèn)大電流而跳閘；

（2）漏電故障，漏電故障反應(yīng)在四極開(kāi)關(guān)因線路漏電而跳閘。常見(jiàn)的漏電故障有2種：一是相線與保護(hù)地線漏電，常見(jiàn)于用戶因?qū)⒘憔€與保護(hù)地線混淆，致使用電器的電流經(jīng)過(guò)保護(hù)地線而不經(jīng)過(guò)零線，導(dǎo)致不平衡；二是零線與保護(hù)地線短路造成漏電，此時(shí)一部分電流經(jīng)保護(hù)地線分流，導(dǎo)致漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)處不平衡。漏電故障相對(duì)于其他故障而言具有更強(qiáng)的隱蔽性與危害性；

（3）斷線故障，產(chǎn)生原因主要有：受不可控外力影響導(dǎo)致導(dǎo)線斷開(kāi)，線路長(zhǎng)期重載引起發(fā)熱并致使導(dǎo)線燒斷，因電氣連接點(diǎn)接觸不良致使導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

目前處理隱性故障主要有以下2種方法：

一是排除試送法，即通過(guò)多次嘗試合閘送電來(lái)一一排查故障，直至找到故障所在區(qū)域并將故障隔離。這種方法要對(duì)大部分電力用戶進(jìn)行多次試送電，速度慢，效率低，且難以精準(zhǔn)定位。最重要的是有可能導(dǎo)致二次故障，造成爆炸、弧光等危險(xiǎn)情況。所以一般情況下，不建議搶修人員采用這種方法；

二是兆歐表檢測(cè)法，此方法又稱為絕緣電阻測(cè)量法，即通過(guò)測(cè)量線路絕緣性能來(lái)判斷電纜是否存在因絕緣受損而導(dǎo)致短路等故障的發(fā)生，若檢測(cè)到2根被測(cè)導(dǎo)線間的阻抗為零，說(shuō)明線路存在故障；否則，若阻抗為無(wú)窮大，則證明2根線路絕緣性能良好，不存在短路現(xiàn)象。但這種方法也存在明顯的弊端，由于兆歐表輸出的是直流電，而所測(cè)線路中又附帶許多感性負(fù)載，對(duì)直流電而言，相當(dāng)于一直處于通路狀態(tài)，即零阻抗?fàn)顟B(tài)，容易干擾測(cè)試結(jié)果，導(dǎo)致?lián)屝奕藛T誤判斷；為了能夠準(zhǔn)確對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)，需要拆除所有可能影響檢測(cè)的直連感性負(fù)載，但現(xiàn)場(chǎng)難以實(shí)現(xiàn)，因此該方法失去了現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)組成合理，使用方便可靠，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，能夠模擬電網(wǎng)工頻交流電并將之作為檢測(cè)信號(hào)，既不影響對(duì)正常用戶的供電，也不會(huì)受到感性負(fù)載的影響，且能夠滿足安全方面要求的配電網(wǎng)低壓故障檢測(cè)儀及檢測(cè)方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種配電網(wǎng)低壓故障檢測(cè)儀，它主要由電源部分和檢測(cè)部分組成，所述的電源部分是以蓄電池作為電源，直流電源輸出12V，經(jīng)DC／AC逆變轉(zhuǎn)換成頻率為50Hz的220V交流輸出；

所述的檢測(cè)部分包括將電源部分輸出的220V電壓．經(jīng)轉(zhuǎn)換雙極開(kāi)關(guān)分2檔輸出，分別為電壓檔的220V輸出和電流檔輸出。

作為優(yōu)選：所述的2檔輸出包括電壓檔檢測(cè)樁頭和電流檔檢測(cè)樁頭，并所述電流檔檢測(cè)樁頭前面設(shè)置有一變比為100：1的小型變壓器，在小型變壓器與電流檔檢測(cè)樁頭之間串接有一能使短接電流達(dá)到1A的限流電阻；所述的電源部分和檢測(cè)部分均置于一帶蓋體的箱體內(nèi)，箱體的上表面設(shè)置有至少安裝有總開(kāi)關(guān)、表計(jì)、逆變電源開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的操作面板，箱體的側(cè)壁上設(shè)置有散熱孔和蓄電池充電孔。

作為進(jìn)一步優(yōu)選：所述小型變壓器的鐵芯包括C型與E型2種，其中E型鐵芯的繞組初、次級(jí)共用一個(gè)架，所述C型鐵芯具有很小的氣隙；所述的表計(jì)包括電壓表和電流表，箱體內(nèi)安裝有DC／AC逆變器、蓄電池以及小型變壓器。

一種利用所述的配電網(wǎng)低壓故障檢測(cè)儀進(jìn)行故障檢測(cè)方法，所述的故障檢測(cè)方法是：

首先判斷故障類型，包括相間短路故障和漏電故障；通過(guò)對(duì)線路施壓，根據(jù)反饋信息判斷是否存在故障；若被測(cè)線路存在短接情況，即被測(cè)線路阻抗為零，會(huì)產(chǎn)生瞬間電流極大值，可由此判斷線路存在故障且需要進(jìn)一步檢測(cè)；在確定存在故障的情況下，對(duì)被測(cè)線路持續(xù)施壓一定大小的電流值，再利用鉗型電流表尋找電流流經(jīng)的方向與位置，利用空氣開(kāi)關(guān)的隔斷作用就可以準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)所在的線路段，將故障段隔離并修復(fù)。

作為優(yōu)選：所述的相間短路故障檢測(cè)方法包括如下步驟：

(1)在電纜分支箱出線側(cè)將A相與B相短接(模擬相間短路)；

(2)首先將負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)；打開(kāi)檢測(cè)儀，搭好接線，將開(kāi)關(guān)調(diào)至電壓檔位，在電表箱或者電纜分支箱中對(duì)被測(cè)線路進(jìn)行測(cè)試；若測(cè)到A相與B相存在低阻抗?fàn)顟B(tài)，判斷A相與B相短路；

(3)找到故障線路后，切換到電流檔位，對(duì)故障線路進(jìn)行持續(xù)通電，利用鉗型電流表找尋故障的具體位置；隨著表箱前開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，施加的1 A電流也隨之消失，即可判斷故障發(fā)生在電纜分支箱與電表箱之間這段電纜；

(4)最后使用兆歐表進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，由于檢測(cè)時(shí)并未斷開(kāi)電表，導(dǎo)致兆歐表讀數(shù)始終為0，無(wú)法檢測(cè)出故障位置。

作為優(yōu)選：所述的漏電故障檢測(cè)方法包括如下步驟：

(1)將一只四極開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并在其后側(cè)一處將零線與電表外殼短接；

(2)當(dāng)檢測(cè)零線與地線絕緣性能時(shí)，觀測(cè)到零線與電表箱金屬外殼存在低阻情況，初步判斷零線與地線存在漏電故障；

(3)切換檔位，對(duì)故障線路施加1 A電流，利用鉗型電流表，迅速找到一戶電表的零線出線存在1 A電流；在拆除此零線后若故障消失，依此找到了故障位置。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)組成合理，使用方便可靠，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，能夠模擬電網(wǎng)工頻交流電并將之作為檢測(cè)信號(hào)，既不影響對(duì)正常用戶的供電，也不會(huì)受到感性負(fù)載的影響，且能夠滿足安全方面要求等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)組成框圖。

圖2是本發(fā)明所述故障檢測(cè)儀主電路原理圖。

圖3是本發(fā)明所述整體結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明所述操作面板布局示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹：圖1、2所示，本發(fā)明所述的一種配電網(wǎng)低壓故障檢測(cè)儀，它主要由電源部分和檢測(cè)部分組成，所述的電源部分是以蓄電池1作為電源，直流電源輸出12V，經(jīng)DC／AC逆變器2轉(zhuǎn)換成頻率為50Hz的220V交流輸出；

所述的檢測(cè)部分包括將電源部分輸出的220V電壓．經(jīng)轉(zhuǎn)換雙極開(kāi)關(guān)3分2檔輸出，分別為電壓檔4的220V輸出和電流檔5輸出。

所述的2檔輸出包括電壓檔檢測(cè)樁頭6和電流檔檢測(cè)樁頭7，并所述電流檔檢測(cè)樁頭7前面設(shè)置有一變比為100：1的小型變壓器8，在小型變壓器8與電流檔檢測(cè)樁頭之間串接有一能使短接電流達(dá)到1A的限流電阻9；

圖3、4所示，所述的電源部分和檢測(cè)部分均置于一帶蓋體10的箱體11內(nèi)，箱體11的上表面設(shè)置有至少安裝有總開(kāi)關(guān)12、表計(jì)、逆變電源開(kāi)關(guān)13、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)14的操作面板15，箱體11的側(cè)壁上設(shè)置有散熱孔16和蓄電池充電孔17；所述的表計(jì)包括電壓表18和電流表19，箱體11內(nèi)安裝有DC／AC逆變器2、蓄電池1以及小型變壓器8；所述小型變壓器8的鐵芯包括C型與E型2種，其中E型鐵芯的繞組初、次級(jí)共用一個(gè)架，所述C型鐵芯具有很小的氣隙；

一種利用所述的配電網(wǎng)低壓故障檢測(cè)儀進(jìn)行故障檢測(cè)方法，所述的故障檢測(cè)方法是：

首先判斷故障類型，包括相間短路故障和漏電故障；通過(guò)對(duì)線路施壓，根據(jù)反饋信息判斷是否存在故障；若被測(cè)線路存在短接情況，即被測(cè)線路阻抗為零，會(huì)產(chǎn)生瞬間電流極大值，可由此判斷線路存在故障且需要進(jìn)一步檢測(cè)；在確定存在故障的情況下，對(duì)被測(cè)線路持續(xù)施壓一定大小的電流值，再利用鉗型電流表尋找電流流經(jīng)的方向與位置，利用空氣開(kāi)關(guān)的隔斷作用就可以準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)所在的線路段，將故障段隔離并修復(fù)。

作為優(yōu)選：所述的相間短路故障檢測(cè)方法包括如下步驟：

(1)在電纜分支箱出線側(cè)將A相與B相短接(模擬相間短路)；

(2)首先將負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)；打開(kāi)檢測(cè)儀，搭好接線，將開(kāi)關(guān)調(diào)至電壓檔位，在電表箱或者電纜分支箱中對(duì)被測(cè)線路進(jìn)行測(cè)試；若測(cè)到A相與B相存在低阻抗?fàn)顟B(tài)，判斷A相與B相短路；

(3)找到故障線路后，切換到電流檔位，對(duì)故障線路進(jìn)行持續(xù)通電，利用鉗型電流表找尋故障的具體位置；隨著表箱前開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，施加的1 A電流也隨之消失，即可判斷故障發(fā)生在電纜分支箱與電表箱之間這段電纜；

(4)最后使用兆歐表進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，由于檢測(cè)時(shí)并未斷開(kāi)電表，導(dǎo)致兆歐表讀數(shù)始終為0，無(wú)法檢測(cè)出故障位置。

作為優(yōu)選：所述的漏電故障檢測(cè)方法包括如下步驟：

(1)將一只四極開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并在其后側(cè)一處將零線與電表外殼短接；

(2)當(dāng)檢測(cè)零線與地線絕緣性能時(shí)，觀測(cè)到零線與電表箱金屬外殼存在低阻情況，初步判斷零線與地線存在漏電故障；

(3)切換檔位，對(duì)故障線路施加1 A電流，利用鉗型電流表，迅速找到一戶電表的零線出線存在1 A電流；在拆除此零線后若故障消失，依此找到了故障位置。

實(shí)施例：圖1、2所示，本發(fā)明所述的故障檢測(cè)儀的主電路由2部分組成：

(1)電源部分，以蓄電池作為電源，直流電源輸出12V，經(jīng)DC／AC逆變轉(zhuǎn)換成頻率為50Hz的220V交流輸出，從而模擬工頻正弦交流電。

(2)檢測(cè)部分，電源部分輸出的220V電壓．經(jīng)轉(zhuǎn)換雙極開(kāi)關(guān)分2檔輸出，分別為電壓檔(220V輸出)和電流檔。為了能夠方便一次側(cè)與二次側(cè)的轉(zhuǎn)換計(jì)算，設(shè)計(jì)一個(gè)變比為100：1的小型變壓器，再經(jīng)2.2Q的電阻限流，使得短接電流可以達(dá)到l A。

小型變壓器的鐵芯常見(jiàn)的有C型與E型2種；E型鐵芯的主要優(yōu)點(diǎn)是繞組的初、次級(jí)可共用一個(gè)架，有較高的窗口占空系數(shù)，鐵心可對(duì)繞組形成保護(hù)外殼，使繞組不易受機(jī)械創(chuàng)傷;鐵心的散熱面積較大，本身磁場(chǎng)發(fā)散也較少，但存在磁路中氣隙較大、銅線多、漏感大和外來(lái)磁場(chǎng)干擾大的缺點(diǎn)。C型鐵心的氣隙可以做得很小，具有體積小、重量輕、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但它的制造工藝復(fù)雜，成本較高。

綜合考慮，選擇工藝較為簡(jiǎn)單的E型鐵芯作為變壓器的鐵芯。該小型變壓器變比為100：1,通過(guò)計(jì)算并結(jié)合導(dǎo)線直徑表，最終選取直徑為2mm的漆包線。

圖3所示，考慮到實(shí)際需求，故障檢測(cè)儀既要輕便小巧、便于攜帶，又要有一定硬度的外殼保護(hù)。最終設(shè)計(jì)的整體尺寸為270 mmx220 mmx130 mm．實(shí)物重量為2.5 kg，整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

電池部分使用4.5AH，12 V輸出的鉛酸蓄電池作為電源。在正常工作情況下，僅計(jì)算逆變器功率以及儀表變壓器等損耗約為15 W。工作時(shí)間=12×4.5x0.8x0.9/20=2.6(其中0.8是電池的放電系數(shù)，0. 9是逆變器的轉(zhuǎn)換效率)，即正常情況下，充滿電可以持續(xù)使用約2.6 h。經(jīng)計(jì)算，4.5AH容量的電池足夠多次搶修使用，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

逆變器部分，考慮設(shè)備需要做到在線檢測(cè)．必須能夠承受一定的負(fù)荷，設(shè)定檢測(cè)儀能夠承載線路上直連的小負(fù)荷設(shè)備，因此選擇逆變器功率300 W。但這不包括承受居民用電負(fù)荷，因此在使用時(shí)應(yīng)先切斷居民家庭用電負(fù)荷。

圖4所示，故障檢測(cè)儀的面板設(shè)計(jì)遵循人性化設(shè)計(jì)的原則，操作面板由開(kāi)關(guān)、表計(jì)及指示燈組成，采用了分區(qū)布置，讓使用者能一目了然地找到所需功能鍵。

根據(jù)班組實(shí)際搶修記錄，使用該故障檢測(cè)儀能準(zhǔn)確查找到隱性故障，并大幅提升了故障排查速度，平均耗時(shí)從之前的243 min下降到20.6 min，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。