CN104459445A - 一种配电线路防范误操作检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电线路防范误操作检测装置及其检测方法。其工作原理是通过电磁耦合在测量回路里施加一个交流激励，并通过电磁感应测量回路中的电流，经过控制器分析处理即可得到装置输出的无功功率，及回路阻抗；控制模器根据无功功率输送方向及回路阻抗值判断并显示线路中是否存在漏拆的临时接地线；结合输入的杆塔接地电阻及线路基本参数与回路阻抗值可以进一步显示漏拆的临时接地线的位置，以方便检修人员快速地拆除漏拆的临时接地线，保证合闸送电的成功率，提高电网的安全运行水平。

Description

一种配电线路防范误操作检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于配电线路检修技术领域，具体讲是一种配电线路防范误操作检测装置及其检测方法。

背景技术

配电线路直接面向用户，工作面广，极易受到内部或外部的影响，而发生故障。例如线路老化、恶劣天气的影响、建筑物、树木等等，皆有可能造成配电线路故障。因而需要对配电线路进行检修，以降低故障发生的可频率，保证供电的可靠性，提高电力系统的安全稳定。而在配电线路停电检修时，为保证人身及设备安全，会对线路进行临时接地处理，在检修完成后，需要先解开接地，再进行合闸送电。然而由于各种原因，可能出现没有解开接地就合闸送电的情况，这样必然合闸失败，而且轻则造成停电时间加长，重则威胁设备甚至人身安全。因此，很有必要在检修工作将要结束时，排查临时接地线是否均已解开，再进行合闸送电。

专利CN103489281A提出了一种接地线防漏拆报警器。接地线导电端、PVC元件盒、动触头、静触头。PVC元件盒的一端安装有指示灯,PVC元件盒内装设有无线信号传感器、警示扬声器和供电的电池。所述接地线导电端的挂钩内固设有铝合金导电端板,导电端板外侧设有导电端板卡簧,导电端板的悬臂端固定连接动触头,动触头的对侧设置高度可调的静触头。当接地线导电端装设在母线上时,则动触头随导电端板张开与静触头闭合,导通装置回路,触发PVC元件盒上的警示扬声器和指示灯,每隔一段时间播报接地线的使用状态,时刻提醒作业人员注意安全。其缺点在于接地线结构复杂、声光信号传播有效距离有限。

CN102332690A提出了一种电网安全运行临时接地线跟踪监控系统,包括监控中心、库房和维修现场,通过监控中心对库房和维修现场进行管理和调度,依据计划自动监督接地线挂、拆情况,防止“漏挂”、“漏拆”现象；实时反映接地线真实所在位置情况；实时监测接地线状态,在发生异常时立即发出警报,保证电力生产安全；接地线监控系统具有配网接线图显示更加直观；接地线库房管理一一对应,“对号入座”。该方法需建立一整套系统，其成本过高，管理复杂繁琐。

而文献中也有采用一定通讯手段，传递相邻接地刀闸的状态信息至系统，并对合闸操作进行控制。但是这类防误操作系统具有一定的局限性，只能通过站间的通信系统识别接地刀闸，无法识别临时接地线，且通信过程复杂，难以有效保证可靠性。

综上所述，现有的防误操作装置或系统，大都要借助复杂的通信系统和监控系统，且对临时接地线的识别具有一定盲区。

发明内容

本发明提供了种配电线路防范误操作检测装置及其检测方法。该方法能快速有效地通过测量回路阻抗来判断是否有临时接地线未解开，并可以显示临时接地线距离测试点的线路长度，以便检修人员快速地找到临时接地线位置并拆除，节省大量人力物力，保证了合闸成功率，提高了电网安全运行的水平。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种配电线路防范误操作检测装置，包括测试点临时接地线、控制器、信号发生器、滤波电路、A/D转换器、显示器、电源耦合线圈和测量感应线圈，信号发生器分别与电源耦合线圈和控制器相连，测量感应线圈、滤波电路、A/D转换器和控制器依次相连，显示器与控制器相连，电源耦合线圈和测量感应线圈分别套在测试点临时接地线上，检测装置还包括用于测量本装置无功功率的无功功率表，无功功率表与控制器相连。

进一步地，所述显示器包括显示屏和两个能够显示不同颜色的LED指示灯，LED指示灯其中一个为绿灯，另一个为红灯。

更进一步地，所述检测装置还包括报警器，报警器与控制器相连。

上述配电线路防范误操作检测装置的检测方法，包括以下步骤：

一.开机自检：检测装置通电，自检接线是否正常，若是，则进入下一步检测工作；若否，则检查接线，检查完成后再重复开机自检，直至自检接线正常为止；

二.检测装置接线：在线路检修完成，临时接地线拆除后，将本检测装置中的电源耦合线圈和测量感应线圈分别套在测试点临时接地线或是接地刀闸上，两线圈相聚在35cm以上。

三.检测开始：信号发生器先通过电源耦合线圈给被测回路施加一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势E，在电势E的作用下将在被测回路产生电流I，再通过测量感应线圈测量电流I和电势E，并通过滤波电路和A/D转换器将测量到的信号传输到控制器中，控制器处理注入信号和测量到的信号，即可得到回路阻抗值及输送功率方向，同时，控制器接受输入功能，结合预输入的具体线路的杆塔接地电阻及配电线路基本参数与测量的回路阻抗值，如存在短路点时，则可以得到漏拆的临时接地线的位置，同时，无功功率表也将测量到的无功功率值传输到控制器中。

四.判断：通过控制器判断是否“回路阻抗值超量程且无功功率小于零”，若是，则控制器驱动绿灯亮，并在显示屏中显示“接地线已断开”，如此说明线路中所有临时接地线均已拆除，此时检修人员可以在拆除本侧的接地刀闸或是测试点临时接地线后合闸送电；若否，则控制器驱动红灯亮，并在显示屏中显示“远端接地线未拆除”、“回路阻抗值”和临时接地线的位置，同时驱动报警器报警，如此说明线路中有临时接地线未拆除，此时检修人员需要排查故障，然后再重复步骤二。

在检修将要结束，尚未合闸送电时，利用电磁感应原理，对检修的配电线路进行非接触测量，通过信号发生器先给被测回路一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势E，在电势E的作用下将在被测回路产生电流I，控制器对E及I进行测量并处理，并显示被测回路阻抗。由于配电线路一般较短，在数百赫兹的信号下仍可以采用集总参数进行计算，无临时接地线，即开路时，其回路阻抗主要是由线路的对地电容构成，其值很大，通过设置测量设备的阈值，予以报警；而有为解开的临时接地线，及短路时，线路的电抗是随线路长度线性变化的函数，则可通过回路阻抗的测量值，反映临时接地线的位置。连接测量输出的控制器收集测量结果，与制定的判据进行比较，对线路接地线是否断开进行判定，并控制不同结果对应指示灯亮，同时显示。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)确保检修结束后临时接地线均已拆除，保证合闸成功。

(2)能根据检测结果直接判断线路是否有接地点及显示临时地线的位置，有利于方便快速的找到未拆除临时接地线，保证更快的完成检修送电工作。

附图说明

图1为本检测装置的结构示意图。

图2为本检测装置的检测方法的流程示意图。

图3为本检测装置回路阻抗转换为距离值的示意图。

图4为开路时，线路的呈分布参数式传输线模型图。

图5为短路时，线路的呈分布参数式传输线模型图。

图6为短路和开路情况下线路的回路阻抗特性模型图。

图中所示：1、测试点临时接地线2、控制器3、信号发生器4、滤波电路5、A/D转换器6、显示器61、显示屏62、LED指示灯621、绿灯622、红灯7、电源耦合线圈8、测量感应线圈9、无功功率表10、报警器。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。

如图1所示：一种配电线路防范误操作检测装置，包括测试点临时接地线1、控制器2、信号发生器3、滤波电路4、A/D转换器5、显示器6、电源耦合线圈7和测量感应线圈8。信号发生器3分别与电源耦合线圈7和控制器2相连。测量感应线圈8、滤波电路4、A/D转换器5和控制器2依次相连，显示器6与控制器2相连，电源耦合线圈7和测量感应线圈8分别套在测试点临时接地线1上，检测装置还包括用于测量本装置无功功率的无功功率表9，无功功率表9与控制器2相连。

以上所述的控制器2为FPC3000-P080E-D2550-T型工业平板电脑，在平板里写入程序，直接读取测量值，并计算出回路阻抗，并根据回路阻抗值，判断有无接地点，以及接地点的电气距离。

无功功率表9的具体接线方式如下：无功功率表9的电压线圈并接在电源耦合线圈7的两端，无功功率表9的电流线圈串联在测量感应线圈8输出回路中，以此测得无功功率的方向。测试只要保证接线的同名端方向无误即可。无功功率的大小并无实际意义，无功功率的方向对判断有意义。

本实施例中，所述显示器6包括显示屏61和两个能够显示不同颜色的LED指示灯62，LED指示灯62其中一个为绿灯621，另一个为红灯622。

本实施例中，所述检测装置还包括报警器10，报警器10与控制器2相连。控制器2中设置有一个阈值，当回路阻抗值超过设定阀值时就会控制报警器10报警。所述检测装置中还包括自检模块，自检模块用于自检接线是否正常。

如图2和图3所示：上述配电线路防范误操作检测装置的检测方法，包括以下步骤：

一.开机自检：检测装置通电，自检接线是否正常，若是，则进入下一步检测工作；若否，则检查接线，检查完成后再重复开机自检，直至自检接线正常为止；

二.检测装置接线：在线路检修完成，临时接地线拆除后，将本检测装置中的电源耦合线圈7和测量感应线圈8分别套在测试点临时接地线1或是接地刀闸上，两线圈相聚在35cm以上。

三.检测开始：信号发生器3先通过电源耦合线圈7给被测回路施加一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势E，在电势E的作用下将在被测回路产生电流I，再通过测量感应线圈8测量电流I和电势E，并通过滤波电路4和A/D转换器5将测量到的信号传输到控制器2中，控制器2处理注入信号和测量到的信号，即可得到回路阻抗值及输送功率方向，同时，控制器2接受输入功能，结合具体线路的杆塔接地电阻及配电线路基本参数与测量的回路阻抗值，可以得到漏拆的临时接地线的位置，同时，无功功率表9也将测量到的无功功率值传输到控制器2中。

四.判断：通过控制器2判断是否“回路阻抗值超量程且无功功率小于零”，以上所述的回路阻抗值超量程具体是指测量模值大于250欧，无功功率小于零也就是阻抗角小于零。若是，则控制器2驱动绿灯621亮，并在显示屏61中显示“接地线已断开”，如此说明线路中所有临时接地线均已拆除，此时检修人员可以在拆除本侧的接地刀闸或是测试点临时接地线1后合闸送电；若否，则控制器2驱动红灯622亮，并在显示屏61中显示“远端接地线未拆除”、“回路阻抗值”和临时接地线的位置，同时驱动报警器10报警，如此说明线路中有临时接地线未拆除，此时检修人员需要排查故障，根据显示的临时接地线的位置，迅速排查，解开漏拆的接地线，然后再重复步骤二。

以下为回路阻抗值Z的计算公式：

一.开路时，线路的呈分布参数式传输线模型如图4所示：

回路阻抗值的测量值为：

$Z=\frac{{\stackrel{\·}{U}}_1}{{\stackrel{\·}{I}}_1}=-j\frac{Z_c}{\tan \left(\mathrm{\αl}\right)}=-j\frac{Z_c}{\tan \left(2\mathrm{\π}\sqrt{L_0{C}_0}\mathrm{fl}\right)}---\left(1\right)$

式中：Z_c表示线路的波阻抗；α表示线路单位长度的电气角；L₀线路单位长度的电感；C₀线路单位长度的对地电容；f施加的信号的频率；l表示线路的电气距离；

二、短路时，线路的呈分布参数式传输线模型如图5所示：

图中R为线路电阻，L_s为线路自电感，M为某相与另外两相线路间互感等效值。此测试方式为测量线路的零序参数接线方式。

故测量的回路阻抗为：

$Z=\frac{\stackrel{\·}{E}}{\stackrel{\·}{I}}=\frac{1}{3}{Z}_{0f}l+2R_f=\frac{1}{3}({\mathrm{jX}}_{0f}+R_{0f})l+2R_f---\left(2\right)$

式中：表示施加在回路中的激励，经折算过；表示测量线圈测量的回路中电流值，经折算过；Z_0f表示频率为f时，线路单位长度的零序阻抗；R_f表示杆塔的接地电阻；X_0f表示频率为f时，线路单位长度的零序电抗；R_0f表示频率为f时，线路单位长度的电阻，其值较小，计算中可忽略；

因而，短路和开路情况下线路的回路阻抗特性可以分别用Z₁、Z₂表示。具体如图6所示。

由于配电线路的输送距离并不长，且施加的电源频率为数百赫兹，也并不大，配电线路的回路阻抗特性在虚线的坐标。故开路的回路阻抗是大于短路时的回路阻抗的，选取一合适的阈值即可区分开路和短路两种情况。

由于短路时，式2中线路的电阻分量可以忽略不计，则短路点距离l可以根据如下公式确定：

$l=3\sqrt{(Z^2-{{4R}_f}^2)}/X_{0f}---\left(3\right)$

R_f和X_0f可通过线路资料输入，计算结果l即表示短路点距离测试点的电气距离。

式中：Z表示回路阻抗值；R_f表示杆塔接地电阻值；X_0f表示导线参数值。

本发明配电线路防范误操作检测装置及其检测方法通过电磁耦合在测量回路里施加一个交流激励，并通过电磁感应测量回路中的电流，经过控制器2分析处理即可得到装置输出的回路阻抗，同时通过无功功率表9测量装置输出的无功功率值；控制器2根据无功功率输送方向及回路阻抗值判断并显示线路中是否存在漏拆的临时接地线；结合输入的杆塔接地电阻及线路基本参数与回路阻抗值可以进一步显示漏拆的临时接地线的位置，以方便检修人员快速地拆除漏拆的临时接地线，保证合闸送电的成功率，提高电网的安全运行水平。

Claims (4)

1.一种配电线路防范误操作检测装置，其特征在于：包括测试点临时接地线、控制器、信号发生器、滤波电路、A/D转换器、显示器、电源耦合线圈和测量感应线圈，信号发生器分别与电源耦合线圈和控制器相连，测量感应线圈、滤波电路、A/D转换器和控制器依次相连，显示器与控制器相连，电源耦合线圈和测量感应线圈分别套在测试点临时接地线上，检测装置还包括用于测量本装置无功功率的无功功率表，无功功率表与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种配电线路防范误操作检测装置，其特征在于：所述显示器包括显示屏和两个能够显示不同颜色的LED指示灯，LED指示灯其中一个为绿灯，另一个为红灯。

3.根据权利要求1所述的一种配电线路防范误操作检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括报警器，报警器与控制器相连。

4.根据权利要求3所述的一种配电线路防范误操作检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

一．开机自检：检测装置通电，自检接线是否正常，若是，则进入下一步检测工作；若否，则检查接线，检查完成后再重复开机自检，直至自检接线正常为止；

二．检测装置接线：在线路检修完成，临时接地线拆除后，将本检测装置中的电源耦合线圈和测量感应线圈分别套在测试点临时接地线或是接地刀闸上，两线圈相聚在35cm以上；

三．检测开始：信号发生器先通过电源耦合线圈给被测回路施加一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势E，在电势E的作用下将在被测回路产生电流I，再通过测量感应线圈测量电流I和电势E，并通过滤波电路和A/D转换器将测量到的信号传输到控制器中，控制器处理注入信号和测量到的信号，即可得到回路阻抗值及输送功率方向，同时，控制器接受输入功能，结合具体线路的杆塔接地电阻及配电线路基本参数与测量的回路阻抗值，可以得到漏拆的临时接地线的位置，同时，无功功率表也将测量到的无功功率值传输到控制器中；

四．判断：通过控制器判断是否“回路阻抗值超量程且无功功率小于零”，若是，则控制器驱动绿灯亮，并在显示屏中显示“接地线已断开”，如此说明线路中所有临时接地线均已拆除，此时检修人员可以在拆除本侧的接地刀闸或是临时接地线后合闸送电；若否，则控制器驱动红灯亮，并在显示屏中显示“远端接地线未拆除” 、“回路阻抗值”和临时接地线的位置，同时驱动报警器报警，如此说明线路中有临时接地线未拆除，此时检修人员需要排查故障，然后再重复步骤二。