CN104655982B - 一种配电线路单相接地故障点巡查系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电线路单相接地故障点巡查系统及方法，通过信号源将S信号注入三相线路上，并由高压钳流表检测，最后通过PDA掌上终端计算得到实际S检测信号，进而准确定位出故障点位置；由于三相线路分布电容基本平衡，本发明大大回避了由于线路分布电容对注入S信号的影响，克服了摇表查线及人工逐级登杆目测查线的缺陷，有效的解决长线路高阻接地等故障，本发明系统操作简便，结构简单，对巡检人员巡检经验要求低，缩短了巡检及维修的时间。

Description

一种配电线路单相接地故障点巡查系统及方法

技术领域

本发明属于配电故障巡查设备技术领域，涉及一种故障点巡查方法，具体涉及一种配电线路单相接地故障点巡查系统及方法。

背景技术

在我国6kV、10kV和35kV供配电网络中，单相接地故障是配网线路出现最多的线路故障，特别是10kV配网更是如此。而相当多的接地故障(尤其是隐形接地故障(既:软接地)：如瓷瓶击穿、变压器内部接地、避雷器击穿、互感器接地、令克的绝缘子击穿等等)，工作人员往往需要用几个小时，甚至是几十个小时才能将接地故障点找到。由于长时间不能恢复送电，不仅社会影响很大，而且也使电力部门的售电量减少，直接影响到电力部门的经济效益。这种情况在农村的配网线路中更为常见，因而大大降低了配网的供电可靠性。而故障巡检又仅靠摇表和人工逐级登杆目测法来寻找接地故障点。用摇表查线是要将线路反复多次切割后一段一段地摇，不仅非常麻烦，而且非常很耗时，更何况摇表只能摇到几个mA的电流，信号很容易衰减，对信号检测难度很大，对高阻接地或隐形接地故障是无能为力的；而人工逐级登杆目测法又要耗费大量的时间和大量的人力物力。这种落后的寻线方法与当今电网高度自动化水平极不相适应。

近年来，无数电力工作者为解决这一问题做出了长时间的巨大努力，放眼国内外关于配电线路单相接地故障点巡查的理论研究尽管全面而深刻但大部分理论依然没有得到实际的应用，还处于实验室阶段，如加信传递函数法、端口故障诊断法、行波法等，就目前有所应用的设备来看，采用较多的是S注入法，但由于测量技术的缺陷(开口CT测量)，常会出现测量抗干扰性能差、与精度差等问题；另外，传统设备没有故障判断策略，很多设备在使用时存在操作不便，对巡检人员巡检经验要求高等特点。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种配电线路单相接地故障点巡查系统及方法，该方法主要针对传统采用摇表逐级推拉费时费力的巡检方式与目前采用S注入法的设备应用磁路不闭合的开口CT，而产生的测量精度差、抗干扰性能差问题以及没有智能的故障定位策略而导致巡检人员只能通过现场大量的测量数据结合经验才能进行判断故障点定位的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种配电线路单相接地故障点巡查系统，包括用于输出S检测信号的信号源、挂扣于被测负荷导线上高压钳流表以及分别悬挂于三相线路上的三根S信号注入挂接令克棒，三根S信号注入挂接令克棒通过两根三相短接线短接；S注入信号线的一端与信号源的信号输出端相连，另一端连接到一根S信号注入挂接令克棒上；信号源的接地端通过接地线接地；高压钳流表的下端连接钳流表令克棒，高压钳流表通过无线方式将S检测信号值传送给用于计算实际S检测信号值的PDA掌上终端。

所述S注入信号线的一端设置电源插头，电源插头插入信号源后面板上的信号输出插座上；S注入信号线的另一端通过碟型螺栓固定在S信号注入挂接令克棒的螺柱上。

所述信号源的面板上设置有电源开关以及用于控制S信号注入通断的按键。

所述接地线的一端通过接地螺帽安装在信号源面板上的接地螺柱上；接地线的另一端通过接地夹直接夹到接地钎或线杆拉线上。

所述的高压钳流表包括上端与被测导线卡接的钳头，以及下端用于连接钳流表令克棒的绝缘杆连接头；高压钳流表的内部设置有主控板，以及与主控板相连的CT传感器和钳流表WiFi模块；高压钳流表的操作面板设置有用于启动高压钳流表工作的电源按钮，以及用于指示高压钳流表工作状态的电源指示灯。

所述的钳流表令克棒由若干根带内螺纹的单节令克棒拼接组成。

所述PDA掌上终端的内部设置有控制电路板，控制电路板上设置有用于接收高压钳流表传送的S检测信号值的WiFi模块，控制电路板上还连接有用于显示结果的LCD显示屏。

一种配电线路单相接地故障点巡查方法，包括以下步骤：

1)通过信号源上接地螺帽将接地线带牛鼻子的一端与信号源的接地螺柱相连，接地线另一端接地夹直接夹到接地钎或线杆拉线上；S注入信号线一端通过S信号注入挂接令克棒上的蝶型螺栓接到其螺柱上，并通过两根短接线将三根S信号注入挂接令克棒在螺柱处进行短接，S注入信号线带电源插头一端插入信号源后面板上的信号输出插座上并顺时针锁紧；

2)接线完毕后，将三个S信号注入挂接令克棒分别挂接到三相线路上；打开电源开关，通过操作按键，此时信号源会往线路上注入S特征检测信号，S特征检测信号会通过接地点、大地、接地线与信号源构成信号回路，并且通过三相线路的分布电容、大地、接地线与信号源构成信号回路；

3)接下来通过高压钳流表的绝缘杆连接头将令克棒与高压钳流表连接起来；在进行S信号测量时，通过高压钳流表面板上电源按钮启动装置工作，此时电源指示灯点亮；

4)在电源开启后通过高压钳流表的顶部设有的含有前导区的钳头，将被测负荷导线引导到钳头内；

5)再接下来在PDA掌上终端上打开巡查软件；此时高压钳流表的WIFI模块会自动与PDA掌上终端的WiFi模块建立通讯链接；与此同时高压钳流表将以每秒次检测频率检测S信号值，并将其转发给PDA掌上终端，并将检测到的S信号值暂时存放在数据缓存区里；

6)利用PDA掌上终端进行单相接地故障点定位，在三相线路短接注入S信号条件下，使用高压钳流表依次测量注入S信号点两侧中其中一侧的三相S信号值，若某一侧三相S信号值相差不大于2mA，判断这一侧无接地，则接着根据PDA掌上终端上提示的信息在另一侧进行查找；若三相S信号值，其中两相的值相差不大于2mA，而另一相值远大于这两相的值，则判断该侧方向接地且接地点在最大检测信号相上；在确定故障点在S注入信号那一侧后，再采用二分法在故障区段的中点处进行测量判断，进一步确定故障点在故障区段中点的那一侧，依次类推通过二分法逐渐缩小故障区段范围，直到准确定位出故障点位置。

所述的步骤4)中，将被测负荷导线引导到钳头内的具体操作方法如下：

让被测导线处于钳头引导区的中部；仪表引导区垂直于导线，前推仪表钳头往被测导线，此时被测导线滑进钳头内部，此时的高压钳流表内部的CT传感器会对被测导线的负荷电流的模拟量采样，并通过主控板上电路调理、滤波、AD转换、傅里叶变换算法计算后得到实际的S检测信号值。

所述的步骤6)中，利用PDA掌上终端进行单相接地故障点定位的具体方法如下：

打开信号源面板上电源开关，通过按键操作使其凭借S注入信号线与三相短接线向三相线路上注入S信号，此时S信号会通过接地点、大地、接地线与信号源构成信号回路，并且通过三相线路的分布电容、大地、接地线与信号源构成信号回路；此时高压钳流表会将测量到S信号值通过WIFI模块转发给PDA掌上终端，并将检测到的S信号值暂时存放在数据缓存区里；接着通过按下PDA掌上终端上的“下一步”按钮，边相数据区将被选中，此时数据缓存区数据将被转发到边相数据区内，待测量数据稳定后，按下PDA掌上终端上的“下一步”按钮，边相数据区的数据将被保存，同时中相数据区将被激活，依次类推测量完三相数据后，点击PDA掌上终端上的“下一步”按钮，PDA掌上终端将会给出接地点方向的判断结果；接着继续点击PDA掌上终端上的“下一步”按钮，界面将会初始化到继续检测的界面状态同时上次检测的结果将进行保存，此时根据PDA掌上终端判断的结果采用二分法继续选择故障区段中点处依据第一次操作方法进行进一步判断，依次类推直到缩小故障区段并确定接地点位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明配电线路单相接地故障点巡查系统，通过信号源将S信号注入三相线路上，并由高压钳流表检测，最后通过PDA掌上终端计算得到实际S检测信号，进而准确定位出故障点位置；由于三相线路分布电容基本平衡，本发明大大回避了由于线路分布电容对注入S信号的影响，克服了摇表查线及人工逐级登杆目测查线的缺陷，有效的解决长线路高阻接地等故障，本发明系统操作简便，结构简单，对巡检人员巡检经验要求低，缩短了巡检及维修的时间。

附图说明

图1为本发明查询系统的整体结构示意图；

图2为本发明信号源的结构示意图；其中，图2-1为信号源的俯视图，图2-2为信号源的后视图；

图3为本发明S信号注入挂接令克棒的接线图；

图4为本发明信号源与接地线的接线图；

图5为本发明信号源与S注入信号线的接线图；

图6为本发明高压钳流表与PDA掌上终端的内部结构示意图；

图7为本发明高压钳流表的结构示意图；

图8为本发明高压钳流表使用方法示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见图1，本发明包括用于输出S注入信号的信号源6、挂扣于被测负荷导线上高压钳流表3以及分别悬挂于三相线路上的三根S信号注入挂接令克棒2，三根S信号注入挂接令克棒2通过两根三相短接线1短接；如图2-1和图2-2所示，信号源6的面板上设置有电源开关11以及用于控制S信号注入通断的按键12。S注入信号线4的一端与信号源6的信号输出端相连，另一端连接到一根S信号注入挂接令克棒2上；信号源6的接地端通过接地线5接地；如图4和图5所示，接地线5的一端通过接地螺帽16安装在信号源6面板上的接地螺柱27上，接地线5的另一端通过接地夹直接夹到接地钎或线杆拉线上。S注入信号线4的一端设置电源插头18，电源插头18插入信号源6后面板上的信号输出插座10上；如图3所示，S注入信号线4的另一端通过碟型螺栓15固定在S信号注入挂接令克棒2的螺柱13上。高压钳流表3的下端连接钳流表令克棒7，如图6所示，高压钳流表3通过无线方式将S检测信号值传送给用于计算实际S检测信号值的PDA掌上终端8。如图7所示，高压钳流表3包括上端与被测导线卡接的钳头，以及下端用于连接钳流表令克棒7的绝缘杆连接头；高压钳流表3的内部设置有主控板21，以及与主控板21相连的CT传感器22和钳流表WiFi模块19；高压钳流表3的操作面板设置有用于启动高压钳流表工作的电源按钮，以及用于指示高压钳流表工作状态的电源指示灯。PDA掌上终端8的内部设置有控制电路板，控制电路板上设置有用于接收高压钳流表3传送的S检测信号值的WiFi模块20，控制电路板上还连接有用于显示结果的LCD显示屏。

本发明的原理：

如图1至图8所示，本发明由信号源6、高压钳流表3、钳流表令克棒7、智能掌上终端PDA、S注入信号线4、接地线5、两根三相短接线1、S信号注入挂接令克棒2组成。

其工作原理与使用方法如下：

1)通过信号源6上接地螺帽16将接地线5带牛鼻子17的一端与信号源6的接地螺柱27相连，接地线5另一端接地夹直接夹到接地钎或线杆拉线上；S注入信号线4带牛鼻子14一端通过S信号注入挂接令克棒2上的蝶型螺栓15接到其螺柱13上，并通过两根短接线1将三根S信号注入挂接令克棒2在螺柱13处进行短接，S注入信号线4带电源插头18一端插入信号源6后面板上的信号输出插座10上并顺时针锁紧；

2)接线完毕后，将三个S信号注入挂接令克棒2分别挂接到三相线路上；打开电源开关，通过操作按键，此时信号源6会往线路上注入具有一定功率的S特征检测信号，检测信号会通过接地点9、大地、接地线5与信号源6构成信号回路和通过三相线路的分布电容、大地、接地线5与信号源6构成信号回路。

3)接下来通过高压钳流表3的绝缘杆连接头将令克棒7与高压钳流表3连接起来，钳流表令克棒7由五节一米带内螺纹的单节令克棒组成，可根据实际被测导线高低选择安装令克棒的节数；在进行S信号测量时，通过高压钳流表3面板上电源按钮启动装置工作，此时电源指示灯点亮，指示灯主要用来指示高压钳流表3的工作状态，高压钳流表3上电后，为了实现低功耗要求，15min后将会自动关机。此时可通过电源按钮进行工作状态激活。

4)在电源开启后通过高压钳流表3的顶部设有的含有前导区的钳头，如图8所示，将被测负荷导线引导到钳头内；

具体操作如下：

让被测导线处于钳头引导区的中部。仪表引导区垂直于导线，前推仪表钳头往被测导线，此时被测导线滑进钳头内部，此时的高压钳流表3内部的CT传感器22会对被测导线的负荷电流的模拟量采样，并通过主控板21上电路调理、滤波、AD转换(以秒两次频率进行采样)、傅里叶变换算法计算后得到实际的S检测信号值。

5)再接下来在PDA掌上终端8上打开巡查APP软件，显示画面如图6所示，此时高压钳流表3的WIFI模块19会自动与PDA掌上终端8的WiFi模块20建立通讯链接，若链接建立成功，PDA掌上终端8会以“滴滴滴”声进行提醒。与此同时高压钳流表将以每秒2次检测频率检测S信号值，并将其转发给PDA掌上终端8，并将检测到的S信号值暂时存放在数据缓存区里。

6)在进行单相接地故障点定位时，PDA掌上终端8判断接地点的策略如下：在三相线路短接注入S信号条件下，使用高压钳流表3依次测量注入S信号点两侧中其中一侧的三相S信号值，若某一侧三相S信号值相差不大于2mA，可判断这一侧无接地，则接着可根据PDA掌上终端8上提示的信息在另一侧进行查找；若三相S信号值，其中两相的值相差不大于2mA，而另一相值远大于这两相的值，则可判断该侧方向接地且接地点在最大检测信号相上。在确定故障点在S注入信号那一侧后，我们再采用二分法在故障区段的中点处进行测量判断，来进一步确定故障点在故障区段中点的那一侧(靠近信号源侧还是远离信号源侧)，依次类推我们可以通过二分法逐渐缩小故障区段范围；其直到准确定位出故障点位置。具体故障点巡查操作如下：打开信号源6面板上电源开关11，通过按键12操作使其凭借信号线4与三相短接线1向三相线路上注入S信号，此时S信号会通过接地点9、大地、接地线5与信号源6构成信号回路和通过三相线路的分布电容、大地、接地线5与信号源6构成信号回路。这时通过高压钳流表3测量注入点某一侧一个边相(A相或C相)，此时高压钳流表3会将测量到S信号值通过其WIFI模块19转发给PDA掌上终端8，并将检测到的S信号值暂时存放在数据缓存区里。接着通过按下下一步按钮，边相数据区将被选中，此时数据缓存区数据将被转发到边相数据区内，待测量数据稳定后，按下“下一步”按钮，边相数据区的数据将被保存，同时中相数据区将被激活，依次类推测量完三相数据后，点击“下一步”按钮，PDA掌上终端8，将会给出接地点方向的判断结果，如：无接地、接地点在靠近信号源侧、接地点在远离信号源侧。接着继续点击“下一步”按钮，界面将会初始化到继续检测的界面状态同时上次检测的结果将进行保存，此时根据PDA掌上终端8判断的结果采用二分法继续选择故障区段中点处依据第一次操作方法进行进一步判断，依次类推直到缩小故障区段并确定接地点位置。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种配电线路单相接地故障点巡查方法，所述方法基于一种配电线路单相接地故障点巡查系统，所述巡查系统包括用于输出S检测信号的信号源(6)、挂扣于被测负荷导线上高压钳流表(3)以及分别悬挂于三相线路上的三根S信号注入挂接令克棒(2)，三根S信号注入挂接令克棒(2)通过两根三相短接线(1)短接；S注入信号线(4)的一端与信号源(6)的信号输出端相连，另一端连接到一根S信号注入挂接令克棒(2)上；信号源(6)的接地端通过接地线(5)接地；高压钳流表(3)的下端连接钳流表令克棒(7)，高压钳流表(3)通过无线方式将S检测信号值传送给用于计算实际S检测信号值的PDA掌上终端(8)；

S注入信号线(4)的一端设置电源插头(18)，电源插头(18)插入信号源(6)后面板上的信号输出插座(10)上；S注入信号线(4)的另一端通过碟型螺栓(15)固定在S信号注入挂接令克棒(2)的螺柱(13)上；

信号源(6)的面板上设置有电源开关(11)以及用于控制S信号注入通断的按键(12)；

接地线(5)的一端通过接地螺帽(16)安装在信号源(6)面板上的接地螺柱(27)上；接地线(5)的另一端通过接地夹直接夹到接地钎或线杆拉线上；

高压钳流表(3)包括上端与被测负荷导线卡接的钳头，以及下端用于连接钳流表令克棒(7)的绝缘杆连接头；高压钳流表(3)的内部设置有主控板(21)，以及与主控板(21)相连的CT传感器(22)和钳流表WiFi模块(19)；高压钳流表(3)的操作面板设置有用于启动高压钳流表工作的电源按钮，以及用于指示高压钳流表工作状态的电源指示灯；

钳流表令克棒(7)由若干根带内螺纹的单节令克棒拼接组成；

PDA掌上终端(8)的内部设置有控制电路板，控制电路板上设置有用于接收高压钳流表(3)传送的S检测信号值的WiFi模块(20)，控制电路板上还连接有用于显示结果的LCD显示屏；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)通过信号源(6)上接地螺帽(16)将接地线(5)带牛鼻子(17)的一端与信号源(6)的接地螺柱(27)相连，接地线(5)另一端接地夹直接夹到接地钎或线杆拉线上；S注入信号线(4)一端通过S信号注入挂接令克棒(2)上的蝶型螺栓(15)接到其螺柱(13)上，并通过两根三相短接线(1)将三根S信号注入挂接令克棒(2)在螺柱(13)处进行短接，S注入信号线(4)带电源插头(18)一端插入信号源(6)后面板上的信号输出插座(10)上并顺时针锁紧；

2)接线完毕后，将三个S信号注入挂接令克棒(2)分别挂接到三相线路上；打开电源开关，按下操作按键(12)，此时信号源(6)会往线路上注入S特征检测信号，S特征检测信号会通过接地点(9)、大地、接地线(5)与信号源(6)构成信号回路，并且通过三相线路的分布电容、大地、接地线(5)与信号源(6)构成信号回路；

3)接下来通过高压钳流表(3)的绝缘杆连接头将钳流表令克棒(7)与高压钳流表(3)连接起来；在进行S信号测量时，通过高压钳流表(3)面板上电源按钮启动装置工作，此时电源指示灯点亮；

4)在电源开启后通过高压钳流表(3)的顶部设有的含有前导区的钳头，将被测负荷导线引导到钳头内；

5)再接下来在PDA掌上终端(8)上打开巡查软件；此时高压钳流表(3)的WIFI模块会自动与PDA掌上终端(8)的WiFi模块建立通讯链接；与此同时高压钳流表将以每秒2次的检测频率检测S信号值，并将其转发给PDA掌上终端(8)，并将检测到的S信号值暂时存放在数据缓存区里；

6)利用PDA掌上终端(8)进行单相接地故障点定位，在三相线路短接注入S信号条件下，使用高压钳流表(3)依次测量注入S信号点两侧中其中一侧的三相S信号值，若某一侧三相S信号值相差不大于2mA，判断这一侧无接地，则接着根据PDA掌上终端(8)上提示的信息在另一侧进行查找；若三相S信号值，其中两相的值相差不大于2mA，而另一相值远大于这两相的值，则判断该侧方向接地且接地点在最大检测信号相上；在确定故障点在S注入信号哪一侧后，再采用二分法在故障区段的中点处进行测量判断，进一步确定故障点在故障区段中点的哪一侧，依次类推通过二分法逐渐缩小故障区段范围，直到准确定位出故障点位置。

2.根据权利要求1所述的配电线路单相接地故障点巡查方法，其特征在于：所述的步骤4)中，将被测负荷导线引导到钳头内的具体操作方法如下：

让被测负荷导线处于钳头前导区的中部；前导区垂直于导线，前推仪表钳头往被测负荷导线，此时被测负荷导线滑进钳头内部，此时的高压钳流表(3)内部的CT传感器(22)会对被测负荷导线的负荷电流的模拟量采样，并通过主控板(21)上电路调理、滤波、AD转换、傅里叶变换算法计算后得到实际的S检测信号值。

3.根据权利要求1所述的配电线路单相接地故障点巡查方法，其特征在于：所述的步骤6)中，利用PDA掌上终端(8)进行单相接地故障点定位的具体方法如下：

按下PDA掌上终端(8)上的“下一步”按钮，边相数据区将被选中，此时数据缓存区数据将被转发到边相数据区内，待测量数据稳定后，按下PDA掌上终端(8)上的“下一步”按钮，边相数据区的数据将被保存，同时中相数据区将被激活，依次类推测量完三相数据后，点击PDA掌上终端(8)上的“下一步”按钮，PDA掌上终端(8)将会给出接地点方向的判断结果；接着继续点击PDA掌上终端(8)上的“下一步”按钮，界面将会初始化到继续检测的界面状态同时上次检测的结果将进行保存。