CN106707104A - 一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，所述系统电源与调压变压器电性相连，调压变压器和模拟环网柜B电性相连，模拟环网柜B两侧分别设置有模拟环网柜A和模拟环网柜C，模拟环网柜B、模拟环网柜A和模拟环网柜C上设置有电子触发开关和高频电流互感器，高频电流互感器与在线式的故障定位装置电性连接，在线式的故障定位装置与数据处理中心电性连接。本10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，能够在模拟试验装置的工作电压中使用交流变动负荷，产生与实际线路上系统噪声特征相同的干扰信号；电子触发开关工作时，能真实地产生一个短路故障信号，故障脉冲电流波会沿着同轴电缆而传播，最终被检测范围内的所有测点采集并进行故障点定位。

Description

一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置

技术领域

本发明涉及电缆线路故障定位技术领域，具体是一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置。

背景技术

1、10kV配网电缆线路故障定位的重要性：

随着城市建设的迅猛发展，城区10kV-35kV配电系统和电缆数量不断增加，敷设路径错综复杂。一旦发生线路故障，如何快速对异常信号进行判别和对故障点定位已成为重要难题。为了处理故障，一般先根据开关动作状况(跳闸)确定故障线路，然后使用电桥或脉冲电压回波定位仪寻找和确认故障点。定位测试作业必须解开该线路的电缆终端才可以进行，由于现场临时做实验常常遇到条件的限制，结果整个过程所花费时间较长，而且人力物力投入比较大。用户对供电稳定的要求越来越高，停电抢修的时间要求越少越好，这就要求电力系统在故障发生后，迅速、准确地找到故障位置，迅速排除故障，确保电力系统安全运行，提高供电可靠性、稳定性，将损失最小化。

2、10kV配网电缆线路故障定位模拟试验装置的作用：

现阶段已经研发出来的一种在线式的故障定位装置，可以在故障发生时将故障发生位置自动计算出来，问题是这类故障的发生概率很低，很难在实际线路检验这类故障定位装置的性能和精度，因此需要，研究开发出一种10kV配网电缆线路故障定位模拟试验装置，来验证一种在线式的故障定位装置的性能及精度。

3、现有技术电缆线路故障测试模型的局限性：

现有技术电缆线路故障测试模型主要有两种，一种是电缆故障测试教学模型，主要由笔记本电脑、故障测试仪、通信同轴电缆、变阻器组成，通过调节变阻器阻值的大小来模拟各种短路、开路、低阻故障，观测故障测试仪的波形变化。另一种是不带电的电缆线路故障检测模拟试验装置，主要由模拟电缆终端、直接接地箱、互联换位箱、模拟电缆中间接头、同轴电缆、模拟故障信号发生器以及故障定位测试系统组成，通过改变信号注入点位置来模拟各个位置产生故障进行测试方法的训练。

A：对于电缆故障测试模型，这种教学模型只能模拟电缆线路不同状态下，电缆故障波形的变化，并且波形处理及显示只能在电脑上完成。缺少对故障特征信号的分析研究。

B：对于电缆线路故障检测模拟试验装置，这种模拟系统装置虽然能够在不带电的情况下进行故障测试方法的培训，但是缺少模拟真实线路上的交流变动负荷引起的噪声，更重要的是，该模拟系统装置是模拟110kV以上电压级别，尤其是带有互联换位箱和直接接地箱的电缆线路，无法模拟10kV配网电缆线路中环网柜多回路分支的实际情况。

总的来说，既有的电缆线路故障测试模拟试验装置功能比较单一，不能模拟真实线路中存在交流变动负荷的状态，不能模拟环网柜中存在多回电缆出线的状态，更不能产生一个真实的故障信号。即不能够在真实的模拟试验状态下验证在线式的故障定位装置的精度和性能。在这样的条件下，进行10kV配网电缆线路故障检测方法的培训，也是难以收到预期的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，来验证一种在线式的故障定位装置的性能和精度。具有模拟环网柜电缆线路中模拟环网柜采用多回支路的结构；可以真实模拟实际用户用电过程中交流变动负荷所产生的系统噪声；借助电子触发开关，在不引起电源跳闸的前提下，产生一个真实的故障信号的优点；以解决上述背景技术中提出功能比较单一，不能模拟真实线路中存在交流变动负荷的状态，不能模拟环网柜中存在的多回电缆出线的状态，更不能产生一个真实的故障信号的问题。即实现了在安全的模拟电缆线路上对故障定位装置的验证试验和性能的评价。

与现有技术相比，本发明有益效果：

1、能够在一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置上进行在线式的故障定位系统的功能和精度的验证试验；

2、模拟环网柜电缆线路中模拟环网柜采用多回支路的结构；

3、可以真实模拟实际用户用电过程中交流变动负荷所产生的系统噪声；

4、借助电子触发开关，在不引起电源跳闸的前提下，产生一个真实的故障信号；

5、借助该系统可进行故障定位技术的培训与人员的培养。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，包括系统电源、调压变压器、短路保护器、通信同轴电缆、模拟环网柜A、模拟环网柜B、模拟环网柜C、变压器、流水灯变动负荷、启辉器变动负荷、白炽灯固定负荷、电子触发开关、高频电流互感器、在线式的故障定位装置和数据处理中心，所述系统电源与调压变压器电性相连，调压变压器通过短路保护器和通信同轴电缆和模拟环网柜B电性相连；所述模拟环网柜B两侧分别设置有模拟环网柜A和模拟环网柜C，模拟环网柜A与模拟环网柜B之间以及模拟环网柜B与模拟环网柜C之间均通过通信同轴电缆连接，模拟环网柜B、模拟环网柜A和模拟环网柜C上还均安装有流水灯变动负荷、启辉器变动负荷和白炽灯固定负荷，模拟环网柜A，模拟环网柜B和模拟环网柜C上均安装有电子触发开关和高频电流互感器，高频电流互感器与在线式的故障定位装置电性连接，在线式的故障定位装置与数据处理中心电性连接。

作为本发明进一步的方案：所述模拟环网柜A与模拟环网柜B的通信同轴电缆的长度为400m，模拟环网柜B与模拟环网柜C间的通信同轴电缆长度为600m。

作为本发明进一步的方案：所述电子触发开关、高频电流互感器和在线式的故障定位装置的数量均为三个。

作为本发明进一步的方案：所述电子触发开关上设置有两个触点。

作为本发明进一步的方案：所述模拟环网柜B、模拟环网柜A和模拟环网柜C与流水灯变动负荷、启辉器变动负荷和白炽灯固定负荷的连接端设置有变压器，模拟环网柜B、模拟环网柜A和模拟环网柜C均采用多回路电缆线路的结构。

与现有技术相比，本发明有益效果：

本10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，通过设置电子触发开关、模拟环网柜、流水灯变动负荷、启辉器变动负荷高频电流互感器、在线式的故障定位装置和数据处理中心，使得该10kV配网电缆线路故障定位模拟装置能够在模拟试验装置的工作电压中使用交流变动负荷产生与实际线路上系统噪声特征相同的干扰信号；电子触发开关工作时，真实地产生一个短路故障信号，在故障点产生的故障脉冲电流波会沿着同轴电缆而传播，最终被检测范围内的所有测点采集并进行故障点定位，高频电流互感器只需安装在其中一回支路上，即可同时检测到环网柜内各个支路的故障信号。此外，在相对安全的环境下模拟10kV配网电缆线路情况，验证在线式的故障定位装置的性能及精度。在现场测试人员在此环境下，进行有效而安全的故障点定位测试培训或教学。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的模拟环网柜和电子触发开关结构示意图。

图3为本发明的实施例2结构示意图。

图中：1-系统电源；2-调压变压器；3-短路保护器；4-通信同轴电缆；5-模拟环网柜B；6-模拟环网柜A；7-模拟环网柜C；8-变压器；9-流水灯变动负荷；10-启辉器变动负荷；11-白炽灯固定负荷；12-电子触发开关；13-高频电流互感器；14-在线式的故障定位装置；15-数据处理中心，16-模拟故障信号发生器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，包括系统电源1、调压变压器2、短路保护器3、通信同轴电缆4、模拟环网柜A6、模拟环网柜B5、模拟环网柜C7、变压器8、流水灯变动负荷9、启辉器变动负荷10、白炽灯固定负荷11、电子触发开关12、高频电流互感器13、在线式的故障定位装置14和数据处理中心15，系统电源1与调压变压器2电性相连，系统电源1通过调压变压器2调压后输出，调压变压器2通过短路保护器3和通信同轴电缆4和模拟环网柜B5电性相连；模拟环网柜B5两侧分别设置有模拟环网柜A6和模拟环网柜C7，模拟环网柜A与模拟环网柜B通过400m通信同轴电缆4连接，模拟环网柜B与模拟环网柜C通过600m通信同轴电缆4连接，模拟环网柜B5、模拟环网柜A6和模拟环网柜C7具有多回分支结构，分别通过变压器8接入流水灯变动负荷9、启辉器变动负荷10和白炽灯固定负荷11，电子触发开关12和高频电流互感器13分别安装在模拟环网柜A5，模拟环网柜B6和模拟环网柜C7上，电子触发开关12上设置有两个触点，电子触发开关12的两个触点分别夹在需要进行短路故障试验的模拟环网柜导体两侧，轻触开关，产生一个高达数十安培的故障脉冲波，高频电流互感器13与在线式的故障定位装置14电性连接，在线式的故障定位装置14与数据处理中心15电性连接，高频电流互感器13将采集到的故障信号传至在线式的故障定位装置，最后由数据处理中心15统一计算并对显示故障点具体。

综上所述，通过流水灯或启辉器工作时变化的电流给检测系统制造了干扰信号，使得该10kV配网电缆线路故障定位模拟装置能够在模拟试验装置的工作电压中使用交流变动负荷产生与实际线路上系统噪声特征相同的干扰信号；电子触发开关12工作时，真实地产生一个短路故障信号，在故障点产生的故障脉冲电流波会沿着同轴电缆而传播，最终被检测范围内的所有测点采集并进行故障点定位，高频电流互感器13只需安装在其中一回支路上，即可同时检测到环网柜内各个支路的故障信号。

实施例2

本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

如图3所示，实施例2是实施例1对于故障定位技术培训的功能性拓展，在模拟试验装置不加系统电压时，所有交流负荷均不工作，但是它们依然作为模拟环网柜其他支路的方式存在，并且对故障信号的传播起着影响作用。本实施例主要使用模拟故障信号发生器对模拟试验装置注入信号，结合各个测点的波形信号根据行波波速计算方法，得出故障行波在本发明的传播速度。同样地，也可以根据各个测点的信号频率分布，得出故障行波在本发明中的衰减特性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，包括系统电源(1)、调压变压器(2)、短路保护器(3)、通信同轴电缆(4)、模拟环网柜A(5)、模拟环网柜B(6)、模拟环网柜C(7)、变压器(8)、流水灯变动负荷(9)、启辉器变动负荷(10)、白炽灯固定负荷(11)、电子触发开关(12)、高频电流互感器(13)、在线式的故障定位装置(14)和数据处理中心(15)，其特征在于：所述系统电源(1)与调压变压器(2)电性相连，调压变压器(2)通过短路保护器(3)与通信同轴电缆(4)和模拟环网柜B(5)电性相连；所述模拟环网柜B(5)两侧分别设置有模拟环网柜A(6)和模拟环网柜C(7)，模拟环网柜A(6)与模拟环网柜B(5)之间以及模拟环网柜C(7)与模拟环网柜B(5)之间均通过通信同轴电缆(4)连接，模拟环网柜B(5)、模拟环网柜A(6)和模拟环网柜C(7)上均安装有流水灯变动负荷(9)、启辉器变动负荷(10)和白炽灯固定负荷(11)，所述模拟环网柜A(5)上、模拟环网柜B(6)和模拟环网柜C(7)还均安装有电子触发开关(12)和高频电流互感器(13)，高频电流互感器(13)还与在线式的故障定位装置(14)电性连接，在线式的故障定位装置(14)与数据处理中心(15)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，其特征在于：所述模拟环网柜A(6)与模拟环网柜B(5)的通信同轴电缆(4)的长度为400m，模拟环网柜B(5)与模拟环网柜C(7)间的通信同轴电缆(4)长度为600m。

3.根据权利要求1所述的一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，其特征在于：所述电子触发开关(12)、高频电流互感器(13)和在线式的故障定位装置(14)的数量均为三个。

4.根据权利要求1所述的一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，其特征在于：所述电子触发开关(12)上设置有两个触点。

5.根据权利要求1所述的一种10kV配网电缆线路故障定位模拟装置，其特征在于：所述模拟环网柜B(5)、模拟环网柜A(6)和模拟环网柜C(7)与流水灯变动负荷(9)、启辉器变动负荷(10)和白炽灯固定负荷(11)的连接端设置有变压器(8)，且模拟环网柜B(5)、模拟环网柜A(6)和模拟环网柜C(7)均采用多回路电缆线路的结构。