CN102944804B - 一种架空线路故障检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种架空线路故障检测系统，其包括：电压处理模块，用于对交流线路电压进行处理，并将交流线路电压转换为直流线路电压输出；电流检测模块，用于将二次电流转换成直流电压，并根据直流电压的变化检测突变电流及输出突变电流；故障判断模块，分别与电压处理模块和电流检测模块连接，用于根据电压处理模块所输出的直流线路电压的变化情况和电流检测模块所输出的突变电流的变化情况判断故障类型，并生成相应的故障信息;数据发送模块,与故障判断模块连接，用于通过无线网络发送故障信息。通过对架空线路的直流线路电压和突变电流综合判断故障，提高了故障判断的准确性，具有很高的实用性；同时节省了故障定位及排除故障的时间。
Description
技术领域
本发明涉及配网自动化领域，尤其涉及一种架空线路故障检测系统。
背景技术
在小电流接地系统中短路、接地故障的检测一直是困扰配电网运行的技术难点，而且难度主要集中在单相接地故障检测上，目前用于检测单相接地故障的方法主要分为主动检测和被动检测，主动检测是通过向故障线路注入特征信号的方式判断单相接地故障，被动方式主要是通过检测发生故障时线路出现的稳态或暂态特性来判断故障，其中，被动检测的方法有：零序电流法、首半波法、五次谐波法等。
由于主动检测法要向线路注入电流信号，该方式会对线路运行状况造成影响，因此这种方法存在安全隐患，这种方法没有被现实应用所采纳；被动检测中，零序电流法需要采集故障线路和健全线路零序电流综合比较，不利于故障现场定位，且可靠性不高，首半波法和五次谐波法是通过检测线路暂态信号特征来判断故障，由于暂态信号持续时间短，且分析方法较为复杂，实现难度较大。另外，在短路故障检测中，通常采用的是电流检测法，即单纯感应线路电流突变来判断故障，受限于起始感应电流和精度，故障检测准确率会受到影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术故障检测不实用和不准确的缺陷，提供一种提高故障检测的准确性和实用性的架空线路故障检测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种架空线路故障检测系统，其包括电压处理模块、电流检测模块、分别与所述电压处理模块和所述电流检测模块连接的故障判断模块以及与所述故障判断模块连接的数据发送模块;所述架空线路周围形成的电场感应生成交流线路电压，所述架空线路的一次电流通过线圈感应生成二次电流，其中：
所述电压处理模块，用于对所述交流线路电压进行处理，将所述交流线路电压转换为直流线路电压输出；
所述电流检测模块，用于将所述二次电流转换成直流电压，并根据所述直流电压的变化检测突变电流及输出所述突变电流；
所述故障判断模块，用于根据所述电压处理模块所输出的直流线路电压的变化情况和所述电流检测模块所输出的突变电流的变化情况判断故障类型，并生成相应的故障信息;
所述数据发送模块,用于通过无线网络发送所述故障信息。
优选地，所述故障包括短路故障和接地故障。
优选地，若所述电压处理模块所输出的直流线路电压下降为零，且所述电流检测模块所输出的突变电流下降为零，则所述故障判断模块判定所述架空线路为短路故障。
优选地，若所述电压处理模块所输出的直流线路电压下降为零，且所述电流检测模块所输出的突变电流未下降为零，则所述故障判断模块判定所述架空线路为接地故障。
优选地，对所述交流线路电压进行处理具体为：所述电压处理模块将所述交流线路电压通过二极管D1将其转换为直流线路电压，并通过滤波后将所述直流线路电压输出至所述故障判断模块。
优选地，所述二次电流转换成直流电压具体为：所述电流检测模块将所述二次电流经电阻R3转换为交流电压，并将所述交流电压经全波整流和滤波分压后转换为直流电压。
优选地，所述检测突变电流具体为：所述电流检测模块根据所述直流电压的电平变化信号判断是否检测到突变电流，并将检测到的所述突变电流输出至所述故障判断模块。
优选地，所述数据发送模块由Zigbee无线射频电路组成。
优选地，所述Zigbee无线射频电路的工作频率为2.4GHz。
优选地，所述架空线路故障检测系统为检测短路故障和接地故障的架空线路小电流接地系统。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：通过对架空线路的直流线路电压和突变电流综合判断故障，提高了故障判断的准确性，具有很高的实用性；同时节省了故障定位及排除故障的时间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明架空线路故障检测系统的结构示意图；
图2是本发明电压处理模块的电路图；
图3是本发明电流检测模块的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术中提到架空线路小电流接地系统中短路故障和接地故障的检测一直是困扰配电网运行的技术难点，其中，短路故障和接地故障为目前架空线路经常出现的故障，在本实施例中，以架空线路小电流接地系统检测短路故障和接地故障为例阐述架空线路故障检测系统的具体方案，本领域的技术人员应当了解，其他的中性点不接地系统检测短路故障和接地故障也同样适用本方案，在此不一一赘述。
如图1所示，该架空线路故障检测系统包括电压处理模块1、电流检测模块2、分别与所述电压处理模块1和所述电流检测模块2连接的故障判断模块3以及与所述故障判断模块3连接的数据发送模块4; 根据电磁感应原理，所述架空线路周围形成的电场感应生成交流线路电压，所述架空线路的一次电流通过线圈感应生成二次电流，一次电流是指线路等一次设备回路上的电流，二次电流是指二次侧的例如仪表等所在回路的电流。下面具体介绍各个部分的作用：
所述电压处理模块1，用于对所述交流线路电压进行处理，将所述交流线路电压转换为直流线路电压输出。
在本实施例中，对所述交流线路电压进行处理具体为：所述电压处理模块1将所感应的交流线路电压通过二极管D1将其转换为直流线路电压，并通过滤波后将所述直流线路电压输出至所述故障判断模块3；同时，请结合参阅图2，图2是本发明电压处理模块的电路图，如图2所示，该电压处理模块具体包括二极管D1、电容C1、电容C2、电阻R1以及电阻R2，其中，二极管D1的阳极连接所感应的交流线路电压Vin，二极管D1的阴极分别与电阻R1的一端和电容C1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电容C2的一端、电阻R2的一端以及所述直流线路电压Vout连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端以及电阻R2的另一端分别接地。
所述电流检测模块2，用于将所述二次电流转换成直流电压，并根据所述直流电压的变化检测突变电流及输出所述突变电流。
在本实施例中，所述二次电流转换成直流电压具体为：所述电流检测模块将所述二次电流经电阻R3转换为交流电压，并将所述交流电压经全波整流和滤波分压后转换为直流电压，所述直流电压供单片机分析；所述检测电流突变具体为：所述电流检测模块2根据所述直流电压的电平变化信号判断是否检测到突变电流，并将检测到的所述突变电流输出至所述故障判断模块3。
同时，请结合参阅图3，图3是本发明电流检测模块的电路图，如图3所示，架空线路的一次电流经线圈感应的二次电流经R3电阻转化为交流电压，交流电压经四个二极管D2、D3、D4、D5进行全波整流，然后经电容C3、电阻R4、电阻R5、电容C4滤波分压转化为直流电压供单片机进行AD采集，即P1通过单片机的AD采集可确定架空线路的负荷电流；电阻R6、电容C5、电容C6、电阻R7、电阻R8、三极管T1等组成的电路可检测电流突变，具体来说，当没有突变电流时， P2为低电平，在出现突变电流时，电阻R8上产生一高于0.6V的尖峰，P2为高电平，并将P2输出的突变电流耦合到故障判断模块3。
所述故障判断模块3，用于根据所述电压处理模块所输出的直流线路电压和所述电流检测模块所输出的突变电流判断故障，以生成相应的故障信息;其中， 所述故障包括短路故障和接地故障，若为短路故障，则生成短路故障信息；若为接地故障，则生成接地故障信息，在此不再赘述。
如图2和图3所示，在本实施例中，若所述电压处理模块所输出的直流线路电压下降为零，且所述电流检测模块所输出的突变电流下降为零，则所述故障判断模块判定所述架空线路为短路故障；若所述电压处理模块所输出的直流线路电压下降为零，且所述电流检测模块所输出的突变电流未下降为零，则所述故障判断模块判定所述架空线路为接地故障，这样，故障判断模块3可以根据直流线路电压和突变电流综合判断故障，从而提高了故障判断的准确性，并且具有较高的实用性。
所述数据发送模块4,用于通过无线网络发送所述故障信息；在本实施例中，所述数据发送模块4由Zigbee无线射频电路组成，其中，所述Zigbee无线射频电路的工作频率为2.4GHz；在其他的实施例中，所述数据发送模块4也可由其他的无线网络电路组成，例如WiFi无线电路和蓝牙无线电路等等，在此不再赘述。
相较于现有技术，通过对架空线路的直流线路电压和突变电流综合判断故障，提高了故障判断的准确性，具有很高的实用性；同时节省了故障定位及排除故障的时间。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种架空线路故障检测系统，其特征在于，其包括电压处理模块、电流检测模块、分别与所述电压处理模块和所述电流检测模块连接的故障判断模块以及与所述故障判断模块连接的数据发送模块；所述架空线路周围形成的电场感应生成交流线路电压，所述架空线路的一次电流通过线圈感应生成二次电流，所述故障包括短路故障和接地故障，其中：
所述电压处理模块，用于对所述交流线路电压进行处理，将所述交流线路电压转换为直流线路电压输出；
所述电流检测模块，用于将所述二次电流转换成直流电压，并根据所述直流电压的变化检测突变电流及输出所述突变电流；
所述故障判断模块，用于根据所述电压处理模块所输出的直流线路电压的变化情况和所述电流检测模块所输出的突变电流的变化情况判断故障类型，并生成相应的故障信息；
所述数据发送模块,用于通过发送所述故障信息；以及
若所述电压处理模块所输出的直流线路电压下降为零，且所述电流检测模块所输出的突变电流下降为零，则所述故障判断模块判定所述架空线路为短路故障。
2.根据权利要求1所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，若所述电压处理模块所输出的直流线路电压下降为零，且所述电流检测模块所输出的突变电流未下降为零，则所述故障判断模块判定所述架空线路为接地故障。
3.根据权利要求1所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，对所述交流线路电压进行处理具体为：所述电压处理模块将所述交流线路电压通过二极管D1将其转换为直流线路电压，并通过滤波后将所述直流线路电压输出至所述故障判断模块。
4.根据权利要求1所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，所述二次电流转换成直流电压具体为：所述电流检测模块将所述二次电流经电阻R3转换为交流电压，并将所述交流电压经全波整流和滤波分压后转换为直流电压。
5.根据权利要求4所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，所述检测突变电流具体为：所述电流检测模块根据所述直流电压的电平变化信号判断是否检测到突变电流，并将检测到的所述突变电流输出至所述故障判断模块。
6.根据权利要求1所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，所述数据发送模块由Zigbee无线射频电路组成。
7.根据权利要求6所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，所述Zigbee无线射频电路的工作频率为2.4GHz。
8.根据权利要求1至7任一项所述的架空线路故障检测系统，其特征在于，所述架空线路故障检测系统为检测短路故障和接地故障的架空线路小电流接地系统。
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