CN102213740A - 停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测方法及系统。它包括信号发生器，信号发生器安装在单侧电源中高压电力线路下游所带低压线路上，低压线路上设有变压装置，低压线路与变压装置低压侧连接，变压装置高压侧与单侧电源中高压电力线路连接，同时信号发生器还与远端通讯设备通讯；当中高压电力线路处于停电状态时，信号发生器自动或受控产生暂态电压经变压装置升压后加在所述中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路；通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析，判断中高压电力线路是否存在故障，从而实现对停电状态下单侧电源中高压电力线路的故障检测。

Description

停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测方法及系统
 
技术领域
本发明涉及一种在停电状态下对电力线路是否存在故障进行检测的方法，尤其涉及一种停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测方法及系统。
背景技术
断路器作为高压开关在电力系统中广泛应用。电力部门可以通过对一条单侧电源电力线路上相应断路器的跳、合闸操作来实现对该条电力线路下游负荷的停、送电操作。但是，当停电线路带有永久性故障时，对其进行合闸操作不仅会给电力系统造成冲击，而且还会恶化断路器的工作条件，给电力系统带来一系列不利影响。因此，在合闸送电前对停电线路进行故障检测具有重要意义。
针对停电状态下的单侧电源中高压电力线路，国内外学者们先后提出了多种故障检测方法，但这些方法都存在明显缺陷。文献1[D. D. Wilson, Hedman, “Fault isolator for electrical utility distribution systems”, US Patent   4,370,609, Jan.25, 1983.]、文献2[S&C, “S&C IntelliRupter PulseCloser: Outdoor Distribution 15.5 kV and 27 kV”, S&C Descriptive Bulletin 766-30, Mar. 22, 2010.]利用断路器直接将系统电源短时加到停电线路上，通过检测分析所产生的电流的幅值来对线路上是否存在故障进行检测。这种激励施加方式的一个主要缺陷在于给停电线路施加高压激励的同时，也会对系统产生明显冲击。文献3[D. A. Rhein, L. R. Beard, “ Fault detection system including a capacitor for generating a pulse and a processor for determine ad
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测方法及系统，此外它还可应用于停电配电线路的故障定位，提高停电配电线路故障定位的自动化水平。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统，它包括信号发生器，信号发生器安装在单侧电源中高压电力线路下游所带低压线路上，低压线路上设有一个变压装置，低压线路与变压装置低压侧连接，变压装置高压侧与单侧电源中高压电力线路连接，同时信号发生器还与远端通讯设备通讯；当中高压电力线路处于停电状态时，信号发生器自动或受控产生暂态电压经变压装置升压后加在所述中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路；通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析，判断中高压电力线路是否存在故障，从而实现对停电状态下单侧电源中高压电力线路的故障检测。
所述信号发生器包括一个直流储能电源，它与逆变器连接，逆变器与电力电子开关装置连接，电力电子开关装置与所述低压线路连接；控制与测量装置同时与电力电子开关装置和所述低压线路连接，控制与测量装置还经过通讯模块与远端通讯设备通讯。
所述信号发生器包括一个直流储能电源，它与电力电子开关装置连接，电力电子开关装置与所述低压线路连接；控制与测量装置同时与电力电子开关装置和所述低压线路连接，控制与测量装置还经过通讯模块与远端通讯设备通讯。
所述变压装置是电力系统原有的变压器即配电变压器或电压互感器或所用变压器和变电站主变压器的组合或电压互感器与变电站主变压器的组合或是单独安装的专用变压器。
一种停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统的检测方法，它的步骤为：
1）信号发生器时刻对低压线路的电压电流进行检测；当线路给负荷正常供电时，信号发生器不向线路注入信号；
2）当信号发生器检测到单侧电源电力线路处于停电状态后，信号发生器自动或受控产生暂态电压加在变压装置的低压侧，该暂态电压经变压装置升压后施加在停电的单侧电源中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路；
3）通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析对停电单侧电源中高压电力线路是否存在故障进行判断。
本发明针对停电状态下的单侧电源中高压电力线路，提出了一种新的故障检测技术。其核心思想是在处于停电状态下的单侧电源中高压电力线路下游所带低压线路上安装一个带储能电源的信号发生器。当单侧电源中高压电力线路处于停电状态时，信号发生器自动或受远端通讯设备发来指令控制下产生一个暂态电压加在单侧电源中高压电力线路下游的低压线路上，该暂态电压经线路上的变压器升压后施加在单侧电源中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路。通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析以实现对停电状态下的单侧电源中高压电力线路的故障检测。
本发明所述技术可以用来解决如下多种问题：
1. 单侧电源中高压电力线路的三相自适应重合闸
当一条带电运行着的单侧电源中高压电力线路因发生故障而三相自动跳闸后，本发明信号发生器能够自动（或受控状态下）产生信号注入线路进行检测，以判断停电线路是否带有永久性故障，进而指导该线路上的相应断路器是否进行自动重合闸。
2. 单侧电源中高压电力线路长时间停电后再次送电前的故障检测
对一条长时间停电的单侧电源中高压电力线路进行合闸送电之前，可利用本发明所述信号发生器在受控状态下对停电线路进行故障检测，以及时发现停电线路上可能带有的各种故障，可替代原有的人工加压实验，防止断路器合闸于带故障的停电线路。
3. 停电单侧电源中高压配电线路的故障定位
当单侧电源中高压配电线路处于停电状态时，可利用本发明所述信号发生器在受控状态下对停电配电线路进行故障定位，提高停电配电线路故障定位的自动化水平。
本发明的有益效果是：当单侧电源中高压电力线路处于停电状态时，利用始终接在单侧电源中高压电力线路下游低压线路上的信号发生器在给停电中高压电力线路施加暂态高压的同时，产生暂态信号电流以用于停电状态下单侧电源中高压电力线路的故障检测。该技术可用来解决单侧电源中高压电力线路三相自适应重合闸、单侧电源中高压电力线路长时间停电后再次送电前的故障检测以及停电中高压配电线路的故障定位等多个电力系统问题，能够随时对停电状态下的单侧电源中高压电力线路进行故障检测，不需要运行人员到停电线路现场进行相关操作，大大提高了停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测的自动化水平。
附图说明
图1为本发明信号发生器的结构示意图；
图2为本发明另一种信号发生器的结构示意图；
图3为本发明应用于10KV停电线路故障检测时系统结构图；
图4为本发明应用于35KV停电线路故障检测时的另外一种系统结构图；
图5为本发明应用于110KV停电线路故障检测时的另外一种系统结构图。
其中，1.信号发生器，2.直流储能电源，3.逆变器，4.电力电子开关装置，5.控制与测量装置，6.通讯模块，7. 配电变压器，8.所用变压器，9.主变压器，10.断路器，11.10KV母线，12.35KV母线，13.110KV母线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
对于处于停电状态下的10KV单侧电源配电线路进行故障检测时，信号发生器可安装于该10KV配电线路所带的任一配电变压器7的低压侧，如图3所示，包括10KV母线11，它通过断路器10和10KV线路与配电变压器7连接，配电变压器7的二次侧与信号发生器1连接，信号发生器1与远端通讯设备通讯；当单侧电源10KV线路处于停电状态时，信号发生器1自动或受控产生暂态电压加在单侧电源10KV线路下游的低压线路上，该暂态电压经线路上的配电变压器7升压后施加在单侧电源10KV线路上，在将该10KV线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该10KV线路；通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析以实现对停电状态下的单侧电源10KV线路的故障检测。
实施例2：
对于处于停电状态下的35KV单侧电源电力线路进行故障检测时，信号发生器1除了可安装于该35KV线路下游所带任一10KV配电线路上如图3所示的任一配电变压器7的低压侧之外，还可安装于以该35KV线路为进线的变电站所用变压器的低压侧，如图4所示。图4中，包括35KV母线12，它通过断路器10和35KV线路与主变压器9连接，主变压器9的二次侧与所用变压器8的一次侧连接，所用变压器8的二次侧与信号发生器1连接。信号发生器1与远端通讯设备通讯；当单侧电源35KV线路处于停电状态时，信号发生器1自动或受控产生暂态电压加在单侧电源35KV线路下游的低压线路上，该暂态电压先后经所用变压器和主变压器升压后加在单侧电源35KV线路上，在将该35KV线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该35KV线路；通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析以实现对停电状态下的单侧电源35KV线路的故障检测。
实施例3：
对于处于停电状态下的110KV单侧电源电力线路进行故障检测时，信号发生器除了可安装于该110KV线路下游所带任一10KV配电线路上如图3所示的任一配电变压器7的低压侧之外，还可安装于以该110KV线路为进线的变电站所用变压器的低压侧，如图5所示。图5中，包括110KV母线13，它通过断路器10和110KV线路与主变压器9连接，主变压器9的二次侧与所用变压器8的一次侧连接，所用变压器8的二次侧与信号发生器1连接。信号发生器1与远端通讯设备通讯；当单侧电源110KV线路处于停电状态时，信号发生器1受控产生暂态电压加在单侧电源110KV线路下游的低压线路上，该暂态电压先后经所用变压器和主变压器升压后加在单侧电源110KV线路上，在将该110KV线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该110KV线路；通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析以实现对停电状态下的单侧电源110KV线路的故障检测。
上述各实施例中，所用的信号发生器有两种结构形式：
第一种为：信号发生器1包括一个直流储能电源2，它与逆变器3连接，逆变器3与电力电子开关装置4连接，电力电子开关装置4与所述低压线路连接；控制与测量装置5同时与电力电子开关装置4和所述低压线路连接，控制与测量装置5还经过通讯模块6与远端通讯设备通讯。
第二种为：信号发生器1包括一个直流储能电源2，它与电力电子开关装置4连接，电力电子开关装置4与所述低压线路连接；控制与测量装置5同时与电力电子开关装置4和所述低压线路连接，控制与测量装置5还经过通讯模块6与远端通讯设备通讯。
直流储能电源2可以采用电容或蓄电池，它既可从所述低压线路获取电力充电，当线路断电时也可利用其他独立的外接电源充电，如电池等，又可对所述线路放电产生信号。
本发明的直流储能电源2除可采用以上两种形式外，还可采用其他各种可用的储能设备。
本发明所述升压装置除了电力线路本身自带的配电变压器7或所用变压器8与变电站主变压器9的组合外，还可以采用电力线路自带的电压互感器或者电压互感器与变电站主变压器的组合，或者因使用本发明所述技术而额外安装的各种专用变压器，以产生所需的电压信号。
本发明的方法为：
1）信号发生器1时刻对低压线路的电压电流进行检测；当线路给负荷正常供电时，信号发生器1不向线路注入信号；
2）当信号发生器1检测到单侧电源电力线路处于停电状态后，信号发生器1自动或受控产生暂态电压加在变压装置的低压侧，该暂态电压经变压装置升压后施加在停电单侧电源中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路；
3）通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析以实现对停电单侧电源中高压电力线路的故障检测。
本发明还可应用于停电配电线路的故障定位，提高停电配电线路故障定位的自动化水平。

Claims (5)

1.一种停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统，其特征是，它包括信号发生器，信号发生器安装在单侧电源中高压电力线路下游所带低压线路上，低压线路上设有一个变压装置，低压线路与变压装置低压侧连接，变压装置高压侧与单侧电源中高压电力线路连接，同时信号发生器还与远端通讯设备通讯；当中高压电力线路处于停电状态时，信号发生器自动或受控产生暂态电压经变压装置升压后加在所述中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路；通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析，判断中高压电力线路是否存在故障，从而实现对停电状态下单侧电源中高压电力线路的故障检测。
2.如权利要求1所述的停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统，其特征是，所述信号发生器包括一个直流储能电源，它与逆变器连接，逆变器与电力电子开关装置连接，电力电子开关装置与所述低压线路连接；控制与测量装置同时与电力电子开关装置和所述低压线路连接，控制与测量装置还经过通讯模块与远端通讯设备通讯。
3.如权利要求1所述的停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统，其特征是，所述信号发生器包括一个直流储能电源，它与电力电子开关装置连接，电力电子开关装置与所述低压线路连接；控制与测量装置同时与电力电子开关装置和所述低压线路连接，控制与测量装置还经过通讯模块与远端通讯设备通讯。
4.如权利要求1所述的停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统，其特征是，所述变压装置是电力系统原有的变压器即配电变压器或电压互感器或所用变压器与变电站主变压器的组合或电压互感器与变电站主变压器的组合或是单独安装的专用变压器。
5.一种采用权利要求1所述停电状态下单侧电源中高压电力线路故障检测系统的检测方法，其特征是，它的步骤为：
1）信号发生器时刻对低压线路上的电压电流进行检测；当线路给负荷正常供电时，信号发生器不向线路注入信号；
2）当信号发生器检测到单侧电源电力线路处于停电状态后，信号发生器自动或受控产生暂态电压加在变压装置的低压侧，该暂态电压经变压装置升压后施加在停电的单侧电源中高压电力线路上，在将该中高压电力线路上可能存在的故障点击穿的同时，产生一暂态信号电流流入该中高压电力线路；
3）通过对暂态电压及其产生的暂态信号电流的检测与分析对停电单侧电源中高压电力线路是否存在故障进行判断。
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