CN102735988B - 配电网单相接地故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种配电网单相接地故障定位方法，包括以下步骤：在配电网的杆塔上安装故障报警装置和电源提取电路；电源提取电路从接地故障能量中提取电源，并向故障报警装置供电；故障报警装置发出故障信号。本发明是采用故障杆电压梯度法，在需要定位的每一级水泥杆上的适当位置安装故障报警装置，当线路出现单相接地故障以后，出现故障杆的故障报警装置通过电源提取电路得到电源，该故障杆用GPRS和短消息等通信手段向配电网故障管理中心报告故障的变电站名、线路名和杆塔号，而没有发生故障的水泥杆因为没有电源不能与中心站通信，从而实现准确的故障定位。

Description

配电网单相接地故障定位方法

技术领域

本发明涉及一种配电网自动化领域，特别是涉及一种配电网单相接地故障定位方法。

背景技术

配电网单相接地故障通常由以下原因造成：瓷瓶击穿、绑线松动、避雷器击穿、人为恶意抛物等，其特点是故障电流由水泥杆流入大地。目前配电网单相接地故障定位方法主要有行波法、低频交流信号注入法、脉冲信号注入法和故障指示器法。

行波法是根据行波传输理论实现故障定位，一般可分为A、B、C型几类。A型行波法是利用故障点产生的行波，根据测量点到故障点往返一次的时间和行波波速来确定故障点的位置；B型行波法是利用故障点产生的行波到达线路两端的时刻并借助通信联系实现故障定位；C型行波法是在故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲信号，根据高频脉冲从装置至故障点往返时间进行定位。配电网只能采用C型行波法进行单端定位，通过母线PT(电压互感器)向接地线的接地相注入S信号电流(即交流信号)，其频率处于工频n次谐波与n+1次谐波之间，大多数选择220Hz，然后手持信号探测器沿线路查找故障点，电流消失处即为故障点。该方法的缺点在于：注入信号的能量有限，由于PT的容量限制只能向线路注入50mA电流；注入频率220Hz，频率太高，受导线分布电容影响较大，如果故障点经很大电阻接地，如经水泥杆接地，或者故障点距离线路始端很远，那么信号将很微弱无法准确测量，也无法对故障进行有效定位。

低频交流信号注入法的思路是：线路出现单相接地故障以后，停电在离线状态下向故障相注入交流信号，然后用手持交流信号探测器沿线路用二分法检测，直到找到故障为止。低频交流信号，电流为150mA，频率60赫兹，检测人员手持信号探测器用二分法沿故障线路进行地面巡测，当测得线路有电流时，说明故障点在测量点的下游，若无电流，说明故障点在测量点的上游。在故障点前后探测器的波形指示有明显的大幅度变化，根据指示器的明显变化判断故障点所在。该方法已经达到实用水平，但是工作强度较大，检测效率较低。

脉冲信号注入法是日本采用的技术，已达到实用化水平，目前在我国也有使用。脉冲信号注入法的原理是向故障相注入高压脉冲，电压最高可达15kV，脉冲周期为6秒。然后用手持脉冲信号检测器沿线路检测该脉冲信号，检测时检测人员必须登杆检测，将手持脉冲信号检测器挂在导线上，其绝缘杆长度大约两米。当检测到脉冲信号时，检测器就会发出响声，说明故障点在下游，若没有响声说明故障点在上游，在分支点处也用同样的办法检测，有响声的是故障分支，没响声的不是故障分支。脉冲注入法受导线分布电容影响较大，因此测量距离为5km，当线路长度超过5km时，注入信号点也要向前移动。脉冲信号注入法可以适用于配电网故障定位，但是检测时的工作量较大。

故障指示器技术的原理是在变电站向故障相母线注入信号电流，该信号电流由变电站发送，经故障路径通过接地点流入大地返回信号源。挂在故障路径的故障指示器检测到该信号立即给出指示(翻牌)。挂在非故障路径上的指示不动(不翻牌)。指示器翻牌表示接地点在该指示器的下游，在分支点，根据指示器的动作与否，判断出哪一分支是故障分支。运行人员按指示器的引导向前巡视，直至找到故障分支和接地故障点。最早的故障指示器用于寻找短路故障分支和短路故障点。随后故障指示器推广应用到小电流接地电网单相接地故障选线，称为接地故障指示器。接地故障指示器和短路故障指示器在我国中压配电网都有所应用。故障指示器的优点是结构和原理简单，价格便宜，安装容易，用户反映短路故障指示器的实用效果还是比较好的。而现有的接地故障指示器的使用效果则不很理想，正确率不高，电网发生单相接地故障时常常没有反应，不能圆满解决配电网故障定位问题。

由此可见，上述现有的配电网单相接地故障定位方法显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种能够在10kV电力线路出现单相接地故障时，快速准确地向配电网管理中心报告故障点的具体位置，具有选线定位一体化、检测快捷方便等特点的新的配电网单相接地故障定位方法，实属当前业界重要的研究课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种配电网单相接地故障定位方法，使其能够在10kV电力线路出现单相接地故障时，快速准确地向配电网的故障管理中心报告故障点的具体位置，具有选线定位一体化、检测快捷方便等特点，从而克服现有的配电网单相接地故障定位方法的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种配电网单相接地故障定位方法，包括以下步骤：在配电网的杆塔上安装故障报警装置和电源提取电路；电源提取电路从接地故障能量中提取电源，并向故障报警装置供电；故障报警装置发出故障信号。

作为本发明的一种改进，所述的电源提取电路提取的是故障杆的梯度电压。

所述的电源提取电路包括一条高压导线和一个环形抱箍：高压导线固定在杆塔的横担上，作为提取电源的一极；环形抱箍套在杆塔的水泥杆上，作为提取电源的另一极。

所述的梯度电压的提取梯度为200mm以上。

所述的故障报警装置内设有通信模块，电源提取电路为该通信模块供电，通信模块将故障信号发送至配电网的故障管理中心。

所述的故障信号协议是由国家号码、省州号码、城市号码、变电站号码、线路号码中的一个或多个与杆塔号码组成的信息。

所述的通信模块为GPRS网络通信模块、GSM短信模块、CDMA通信模块、无线电模块中的一种或几种的组合。

采用这样的设计后，本发明是采用故障杆电压梯度法，在需要定位的每一级水泥杆上的适当位置安装故障报警装置，当线路出现单相接地故障以后，出现故障杆的故障报警装置通过电源提取电路得到电源，该故障杆用GPRS和短消息等通信手段向配电网故障管理中心报告故障的变电站名、线路名和杆塔号，而没有发生故障的水泥杆因为没有电源不能与中心站通信，从而实现准确的故障定位。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明配电网单相接地故障定位方法的使用示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明配电网单相接地故障定位方法，是先在配电网的杆塔上安装故障报警装置和电源提取电路，再由电源提取电路提取故障杆的梯度电压作为电源发出故障信号。该故障信号可以用GPRS通信方式远程发送至配电网故障管理中心，也可以在杆塔本地做出警报指示。

其中，电源提取电路通过接在横担上的高压导线3和距横担200mm以上的环形抱箍2作为电源的两个极。安装时，首先将电源提取电路的电路板、故障报警装置及其防雨外壳用环形抱箍2扣在杆塔1上，再将高压导线3用磁性吸盘4吸在横担5上。使用时，高压导线3与环形抱箍2绝缘，并分别与电源提取电路的电路板连接，可提取故障杆上200mm以上梯度、10V、400mA以上的电能作为采样和通信电源。

从杆塔的接地故障能量中提取电源是本发明的关键，由于故障杆每单位长度上分布着由故障电流产生的电压，因此可以直接从故障能量中提取电源，而不需要专门为故障报警装置提供电源：有故障就有电源，就能发送故障信息；没有故障就没有电源，不需要发送故障信息。此外，由于采样电源和通信电源最大需要4V电压和400mA电流，即1.6W的能量，因此只要接地故障能量大于1.6W就能提取出足够的采样电源和通信电源。无论变压器的中性点采用怎样的接地方式或采用不接地方式，其接地故障能量都远远大于1.6W。这一接地故障能量与线路长度无关，电路短时接地故障电压高电流小，线路长时接地故障电压低电流大，其接地能量在1000W以上。因此本发明方法适用于任何接地方式任何线路长度的配电网故障定位。

此外，本发明故障报警装置还可以包括通信模块。

通信模块以故障杆的梯度电压为电源，向配电网故障管理中心发送故障信号。该故障信号主要是包括杆塔号码组成的信息，也可以根据具体的管理需求包括国家号码、省州号码、城市号码、变电站号码、线路号码等。通信模块可以选用GPRS网络通信模块、GSM短信模块、CDMA通信模块等无线通信模块，依赖现有的通信网络和SIM卡技术等，即可实现配电网管理中心与故障报警装置之间的通信连接，便于及时判断母线上哪条出线发生了故障，并确定故障点的具体位置，实现选线和定位的一体化。在移动通信不能覆盖的地区，也可以采用无线电通信模块，不过无线通信传输距离只有1公里，因此需要手持无线接受器开车在线路附近的道路上探测。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种配电网单相接地故障定位方法，其特征在于包括以下步骤：

在配电网的杆塔上安装故障报警装置和电源提取电路；

电源提取电路包括一条高压导线和一个环形抱箍：高压导线固定在杆塔的横担上，作为提取电源的一极；环形抱箍套在杆塔的水泥杆上，作为提取电源的另一极；

电源提取电路从接地故障能量中提取电源，并向故障报警装置供电，所述的电源提取电路提取的是故障杆的梯度电压；

故障报警装置发出故障信号。

2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障定位方法,其特征在于所述的梯度电压的提取梯度为200mm以上。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于所述的故障报警装置内设有通信模块，电源提取电路为该通信模块供电，通信模块将故障信号发送至配电网的故障管理中心。

4.根据权利要求3所述的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于所述的故障信号的协议是由国家号码、省州号码、城市号码、变电站号码、线路号码中的一个或多个与杆塔号码组成的信息。

5.根据权利要求3所述的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于所述的通信模块为无线电模块。

6.根据权利要求3所述的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于所述的通信模块为GPRS网络通信模块、GSM短信模块、CDMA通信模块中的一种或几种的组合。