CN102944815A

CN102944815A - 一种基于直流信号检测器的配电网单相接地故障定位装置

Info

Publication number: CN102944815A
Application number: CN2012105045160A
Authority: CN
Inventors: 杨以涵; 齐郑; 蔡志伟
Original assignee: BEIJING TOSAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING TOSAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明公开了一种基于直流信号检测器的配电网单相接地故障定位装置，该单相接地故障定位装置包括高压直流信号源和直流信号检测单元，所述高压直流信号源包括电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器组成，电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器四个部分顺次连接，所述电压逆变器输入端外接车载直流电压；所述直流信号检测单元包括霍尔传感器、直流信号检测器和报警指示灯，所述霍尔传感器的输出端连接至所述直流信号检测器输入端，直流信号检测器输出端连接至报警指示灯。本发明技术成熟、可靠性高。

Description

一种基于直流信号检测器的配电网单相接地故障定位装置

技术领域

本发明属于一种电力技术和设备，适用于3～10kV配电网，能够对单相接地故障进行准确定位。

背景技术

我国3～60kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式，又称为小电流接地系统，小电流接地系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可以在故障情况下继续运行1～2个小时，但是必须尽快找到故障点，这就提出了故障定位问题。

配电网单相接地故障定位问题长期以来没有得到很好的解决，人工巡线不仅耗费了大量人力物力，而且延长了停电时间，影响供电安全。配电网发生单相接地故障后，很多情况下需要先停电然后进行定位。有的产品采用注入交流信号的方法进行定位，其缺点是线路的分布电容将会使非故障区段流过的信号大于故障区段流过的信号，导致定位错误。有的产品采用注入直流的方法进行定位，但是需要频繁登杆进行测量，增加了定位的工作量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术上的不足，提出新的定位方法，并提供一种针对配电网单相接地故障的定位装置。该定位装置能够快速、准确地确定故障点，并适用于架空线与电缆混合系统，对于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况能正确定位。

本发明的技术方案如下：

一种基于直流信号检测器的配电网单相接地故障定位装置，该单相接地故障定位装置包括高压直流信号源和直流信号检测单元，其特征为：

所述高压直流信号源包括电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器组成，电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器四个部分顺次连接，所述电压逆变器输入端外接车载直流电压；

所述直流信号检测单元包括霍尔传感器、直流信号检测器和报警指示灯，所述霍尔传感器的输出端连接至所述直流信号检测器输入端，直流信号检测器输出端连接至报警指示灯；

所述直流信号检测器包括运算放大器U1、基准电压源AD584、单片机8051F040和LED；

霍尔传感器的输出信号输入到输入运算放大器U1中，输入运算放大器U1和基准电压源AD584构成比例加法放大器，基准电压源AD584的基准电压输出端通过电阻R3连接至输入运算放大器的正相输入端；

输入运算放大器U1输出接到单片机8051F040的P1.0管脚上，单片机8051F040的P3.1管脚依次通过报警指示灯、电阻Rled连接至电源Vdd，其中所述报警指示灯为发光二极管；

9V电池的输入端顺次连接稳压源LM319和稳压模块LM2937；

所述稳压源LM319的输出端连接至基准电压源AD584工作电压输入端，所述稳压模块LM2937的输出端连接至单片机8051F040的P1.0的工作电压输入端。

本发明的故障定位装置通过以下原理实现故障定位：

当配电网发生单相接地时，断开故障线路后，在线路始端故障相注入所述的高压直流信号，沿线路检测直流信号检测器的状态。如果发现某个检测器发出报警信号，说明故障点在该检测器的下游，如果某个检测器没有发出报警信号，说明故障点在该检测器的上游，直至确定故障点所在的区段。

本发明的优点如下：

（1）直流信号在中途没有衰减，而且故障路径和非故障路径信号差别非常明显，为准确判别故障路径提供了条件。

（2）不受线路分布电容的影响。

（3）能够确定架空线路和电缆的故障区段。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是高压直流信号源的原理图；

图3A是直流信号检测单元的安装结构示意图；

图3B是直流信号检测器的原理图。

具体实施方式

下面结合说明书如图，通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明提出的一种新的故障定位装置。当配电网发生单相接地时，断开故障线路后，通过本发明的故障定位装置的高压直流信号源在线路始端故障相注入所述的高压直流信号，通过固定定位装置的直流信号检测单元沿线路检测直流信号检测器的状态。如果发现某个检测器发出报警信号，说明故障点在该检测器的下游，如果某个检测器没有发出报警信号，说明故障点在该检测器的上游，直至确定故障点所在的区段。

基于本发明研制的配电网故障定位装置由高压直流信号源和直流信号检测单元两个部分组成。高压直流信号源包括电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器组成，电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器四个部分顺次连接，所述电压逆变器将车载直流电压逆变为交流电压，该交流电压通过变压器，在变压器的输出端得到交流高压信号。所述的高压脉冲信号发生器将交流高压信号整流为脉冲信号，可以与交流信号叠加共同输出。所述变压器输出端通过开关装置连接到所述整流桥，整流桥输出经过整流后得到高压直流信号，通过滤波器处理后得到平稳的高压直流信号。

所述直流信号检测单元包括霍尔传感器、直流信号检测器和报警指示灯，所述霍尔传感器的输出端连接至所述直流信号检测器输入端，直流信号检测器输出端连接至报警指示灯。所述直流信号检测单元用于测量直流信号并报警。直流检测器采用霍尔元件，能够准确测量直流电流，精度达到mA级。直流信号检测器固定安装在架空线路或者电缆上，通过电池供电。

如图1所示，定位装置由高压直流信号源A和直流信号检测器B1-Bn两个部分组成，发生接地故障后断开故障线路，将高压信号源的输出端子一端接在线路始端故障相上，另一端接在大地，调整直流输出电流在100-200mA。利用安装在线路上的直流信号检测器检测注入的直流信号。很显然在电源至故障点之间的路径上的直流信号检测器能够检测到直流信号，而其他分支检测不到直流信号。

高压直流信号源原理如图2所示，由电压逆变器、变压器、整流桥、LC滤波器四个部件顺次连接。R表示电压逆变器，对外引出一个输入端口R1+、R1-，使用时接在车载12V电源的正负极上，能够将车载12V直流电压逆变为220V、60Hz的交流电压；T表示双绕组升压变压器，变比为1:14，能够将原边电压升高为3000V、60Hz的交流电压；D表示高压整流桥，能够将交流电压、电流整流为直流电压、电流；P表示滤波器，由电感L1、L2和电容C1、C2串并联组成，最终产生平稳的高压直流信号。

直流信号检测单元安装结构如图3A所示，检测器包括霍尔传感器和信号检测器。W为霍尔传感器，其边缘处有钳型开口，用于套接线路，钳型开口内部嵌入霍尔元件，能够利用霍尔效应对直流信号进行检测，霍尔传感器的输出信号a1和a2与信号检测器相连。

直流信号检测器原理如图3B所示，所述直流信号检测器包括运算放大器U1、基准电压源AD584、单片机8051F040和发光二极管。霍尔传感器的输出信号输入到输入运算放大器U1中，输入运算放大器U1和基准电压源AD584构成比例加法放大器，基准电压源AD584的基准电压输出端通过电阻R3连接至输入运算放大器的正相输入端；输入运算放大器U1输出接到单片机8051F040的P1.0管脚上，单片机8051F040的P3.1管脚依次通过报警指示灯、电阻Rled连接至电源Vdd，其中所述报警指示灯为发光二极管；9V电池的输入端顺次连接稳压源LM319和稳压模块LM2937；所述稳压源LM319的输出端连接至基准电压源AD584工作电压输入端，所述稳压模块LM2937的输出端连接至单片机8051F040的P1.0的工作电压输入端。

所述直流信号检测器能够对检测信号进行放大、滤波处理，并对信号进行AD转换和判定。当检测到的直流信号超过设定值，则通过CPU的P3.1口驱动发光二极管使其发光。信号检测器由运算放大器、A/D和LED组成。霍尔传感器的输出信号输入到输入运算放大器U1中，U1、基准电压源AD584以及电阻R1、R2、R3、Rf构成比例加法放大器。输入运算放大器U1输出接到8051F040的P1.0管脚上，8051F040内部含有ADC和附加基准电压源。8051F040通过P3.1与发光二极管和电阻Rled相连。稳压源LM319将9V电池的输入电压转换为基准电压源AD584所需工作电压，同时稳压源LM319的输出端接到稳压模块LM2937的输入端。

Claims

1.一种基于直流检测器的配电网单相接地故障定位装置，该单相接地故障定位装置包括高压直流信号源和直流信号检测单元，其特征为：

所述高压直流信号源包括电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器，电压逆变器、变压器、整流桥、滤波器四个部分顺次连接，所述电压逆变器输入端外接车载直流电压；

所述直流信号检测器包括运算放大器U1、基准电压源AD584、单片机8051F040、稳压源LM319、稳压模块LM2937和LED；

9V电池的输入端顺次连接稳压源LM319和稳压模块LM2937；

2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障定位装置，其特征为：所述霍尔传感器边缘处开有钳型开口，固定安装在架空线路或者电缆上；直流信号检测器与霍尔传感器的输出端相连，通过电池供电。