CN106896298A - 用于非接地供电系统中的绝缘故障定位的方法和装置、用于供电系统的状态监控的方法 - Google Patents

用于非接地供电系统中的绝缘故障定位的方法和装置、用于供电系统的状态监控的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于分支式非接地供电系统的绝缘故障定位的方法，根据时域反射技术，结合用于识别故障电缆出线的评估信息，实现对绝缘故障位置的确定。更进一步地，本发明涉及一种用于分支供电系统中的绝缘故障识别和用于分支供电系统的状态监控的方法，基于时域反射技术实现供电系统上的所述反射位置的图像。此外，本发明涉及一种用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的装置，该装置具有功能单元绝缘故障测试仪器和具有测量电流互感器的绝缘故障评估装置，该装置包括具有控制和评估装置的时域反射技术测量装置，以实施根据本发明的方法。

Description

用于非接地供电系统中的绝缘故障定位的方法和装置、用于 供电系统的状态监控的方法
技术领域
本发明涉及一种用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的方法。
更进一步地，本发明涉及一种用于分支供电系统中的绝缘故障识别以及用于分支供电系统的状态监控的方法。
此外，本发明涉及一种用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的装置。
背景技术
用于绝缘故障定位的方法以及实施这些方法的装置(绝缘故障定位装置)是现有技术中已知的，并被用于定位供电系统中的绝缘故障，特别是用于在非接地网络中发生第一(绝缘)故障的情况下确定故障电缆出线。
如果绝缘故障发生于非接地供电系统中，起初它将由绝缘监控装置识别并上报。此报告发起由绝缘监控装置或由绝缘故障测试仪器进行的绝缘故障定位，绝缘故障测试仪器作为绝缘故障定位装置的部分也可被实现为绝缘故障测试装置，产生测试电流并将测试电流提供至供电系统。此测试电流信号由布置在具有故障电缆出线的故障电路中的所有测量电流互感器检测，并通过绝缘故障评估装置评估并显示。通过将测量电流互感器指定到电路而非电缆出线可确定故障电缆出线。
然后识别分支供电系统中的具有绝缘故障的电缆出线，但是绝缘故障在此故障电缆出线上的精确位置仍是未知的。
然而，为了迅速地修复绝缘故障，获知故障电缆出线上的精确故障位置是有益的。
发明内容
因此，当前的本发明的目的在于，开发一种方法和装置，利用其可以确定绝缘故障在非接地供电系统的故障电缆出线上的精确故障位置。
基于结合用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的方法实现本发明目的，其中方法包括以下步骤：在非接地供电系统的至少一个有效导体中提供用于确定故障电缆出线的测试电流；检测非接地供电系统的电缆出线中的测试电流部分；评估所检测到的测试电流部分以识别故障电缆出线；结合对用于识别故障电缆出线的信息的评估，根据时域反射技术方法确定绝缘故障位置。
当前的本发明的主要思想有利地依赖于对利用根据现有技术的绝缘故障定位而获得的关于故障电缆出线的位置的了解与根据时域反射技术方法的绝缘位置定位的结果的结合。利用基本依赖于测试电流提供和测试电流评估的已知机制的绝缘故障定位，在分支供电系统中识别具有绝缘故障的电缆出线。基于此信息，利用根据时域反射技术方法的测量脉冲，确定被识别为故障的电缆出线上的精确故障位置。同时，通过时域反射技术方法获得的信息可被用于供电系统的持久状态监控的范围以用于确定故障位置。
通过结合来自两种方法-一方面的“典型”绝缘故障定位以及另一方面的利用时域反射技术的干扰源定位-的发现，绝缘故障可被可靠地识别，其精确位置可被确定以及为了电气安全其可被迅速地修复。
在另一有利的实施例中，在被识别为故障的电缆出线上确定绝缘故障位置包括以下步骤：(a)产生时域反射技术测量脉冲并将测量脉冲提供至供电系统的有效导体；(b)如果未检测到绝缘故障，接收并记录由第一序列的反射测量脉冲组成的第一反射测量信号作为供电系统中的所有反射位置的时相图像；(c)在发生绝缘故障的情况下，接收由第二序列的反射测量脉冲组成的第二反射测量信号；(d)从第一反射测量信号和第二测量信号中减去表示绝缘故障的差值信号；以及(e)通过使用利用其而将电缆出线识别为故障的信息，评估表示绝缘故障的差值信号的运行时间，从而在识别的故障电缆出线上确定绝缘故障位置。
在生成并提供测量脉冲之后，如果未检测到绝缘故障(意味着安装在供电系统中的绝缘监控装置没有上报绝缘故障)，接收并记录反射测量信号。反射测量信号由表示供电系统中的所有反射位置的时相图像的第一序列的反射测量脉冲组成。在“学习阶段”中保存的无故障供电系统的此结果反射曲线用作参考图形，该参考图形用于与在发生第一故障(通过绝缘监控装置用信号表示的发生的绝缘故障)之后接收到的第二测量信号进行对比。此第二测量信号由相对于保存为参考图形的第一序列，此时包括额外的反射“绝缘故障”测量脉冲的第二序列的反射测量脉冲组成。通过直接地对比第一反射测量信号与第二反射测量信号或通过间接地对比它们，通过首先经由相关计算将接收到的测量脉冲转化为相关函数，得到表示绝缘故障的差值信号。通过评估表示绝缘故障的差值信号的运行时间-测量信号在电缆上的传播速度是已知的，一旦被告知故障电缆出线，则可确定精确故障位置。
在学习阶段中，通过已知的系统性反射(例如已知的电缆终点)或通过测试反射可实现将接收到的测量信号指定到电缆出线。通常地，简单地获知绝缘故障已发生于已知的电缆出线上可足以将新发生的测量脉冲识别为绝缘故障测量脉冲。
根据测量信号的生成和提供以及根据不同方法的反射测量信号的处理的进一步有利实施例可被实现，其全部依赖于时域反射技术的原理。
然而，当前的本发明的目的并非在于在发生时定位偶尔发生的绝缘故障-如在SSTDR(扩展频谱时域反射法)方法的典型应用中常见的，参见以下-而在于结合传统的绝缘故障定位装置定位现有绝缘故障的故障位置。
在最简单的情况下，可产生并提供单个脉冲作为测量脉冲。单个脉冲优选地为矩形脉冲形状的方边脉冲，反射测量脉冲直接地或利用相关计算间接地用于进一步的处理。关于利用运行时间测量而定位干扰信号，时域反射技术的此变形被称为TDR(时域反射技术)方法。
证实了在扩频码优选地用作具有谱扩展的测量脉冲以及以对已知的扩频码与接收到的反射测量信号进行相关计算的方式实现对反射测量信号的处理(STDR-序列时域反射方法)的情况下，或者在扩频码用作具有谱扩展的测量信号，扩频码调制正弦形载波信号，且以对已知的扩频码与接收到的反射测量信号进行相关计算的方式实现对反射测量信号的处理(SSTDR-扩展频谱时域反射方法)的情况下，不易受到干扰的影响。
两个最后提及的方法均将被称为扩频码的具有频率扩展的信号用作测量脉冲，以能够更好地结合相关计算对抗对接地连接的干扰影响。此外，与TDR方法相比，这些方法需要更少的能量。
在SSTDR方法中，通过正弦形载波信号的倍增(载波信号的调制)，额外发生朝向适于传输测量信号的频段的扩展频谱的频移。
优选地，伪随机序列或在时间上交替发送的补码的两个序列被用作扩频码。
这些序列由于其良好的相关特性而显著，补码的序列特别包括自相关函数，其在中心值之外(0位移)的值刚好为0。
为了分支供电系统中的绝缘故障识别以及分支供电系统的状态监控而使用的其他方法以基于时域反射技术方法在某个时间点将供电系统上的所有反射位置的图像确定为供电系统的反射曲线以及以实现在时间演替中所确定的反射曲线的对比而显著。对比的反射曲线之间的差异暗示供电系统的电气状态的变化。
通过定期地将反射测量信号记录为供电系统的反射曲线，并通过将每个反射曲线与之前记录的反射曲线进行对比，可识别供电系统的电气状态的变化。此持久状态监控允许例如对变化的网络群集或操作模式(例如负载变化)做出结论。
参考装置，通过用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的装置实现本发明目的，该装置包括功能单元绝缘故障测试仪器和具有测量电流互感器的绝缘故障评估装置，根据本发明，该装置包括时域反射技术测量装置，该时域反射技术测量装置具有用于使用由用于识别故障电缆出线的绝缘故障评估装置提供的信息控制时域反射技术测量的功能性过程的控制和评估装置。
当实施根据本发明的方法时，相应装置包括具有控制和评估装置的时域反射技术测量装置。构成本方法基础的步骤实施于这些装置中。
附图说明
从以下描述和以示例方式示出本发明的优选实施例的附图中可取得进一步有利的实施例。
图1示出根据本发明的方法和实施本方法的功能单元的示例性应用。
具体实施方式
在示例性视图中，图1示出根据本发明的方法以及用于分支式非接地供电系统2中的绝缘故障定位的装置的实施本方法的功能单元12、16、30、32的示例性应用，该供电系统2由具有若干电缆出线6的主系统4组成，该若干电缆出线进一步包括各自与负载7连接的电缆出线6。电缆出线6通常包括不同的电缆长度。
供电系统2由用于潜在绝缘故障10的绝缘监控装置8持续地监控。如果已发生这样的绝缘故障10，绝缘故障测试仪器12通过将测试电流提供至供电系统2发起用于确定故障电缆出线14的绝缘故障定位。在绝缘故障评估装置16中，评估由测量电流互感器18检测到的信号，以便可以利用相关测量电流互感器20识别故障电缆出线14，由于绝缘故障10，测试电流流过该相关测量电流互感器20。
此外，当绝缘故障10发生时，时域反射技术测量装置30将时域反射技术测量脉冲提供至供电系统2。在供电系统2的电缆的特性波阻抗的所有不连续(阻抗失配)处，此测量脉冲被反射，以便作为接收到的反射测量信号，反射测量脉冲的序列显现为供电系统2中的所有反射位置的时相图像。与未发生故障的情况相比，当故障10发生-即阻抗失配-时，反射测量信号包括由绝缘故障10引起的额外的反射“绝缘故障”测量脉冲，测量信号的显现位置的距离(“绝缘故障”反射位置与时域反射技术测量装置30之间的距离)能够从运行时间确定。当将此与从绝缘故障评估装置16接收到的关于哪个电缆出线20已被识别为故障的信息结合时，因此可精确地确定绝缘故障10的位置。
在此范围内，两种机制，传统的绝缘故障定位和时域反射技术测量，可起到彼此支持的作用，特别是在具有弱反射测量脉冲的广泛分支供电系统中。
依据由用于识别故障电缆出线14的绝缘故障评估装置提供的信息，控制和评估装置32控制时域反射技术测量的功能性过程。
功能单元绝缘故障测试仪器12、绝缘故障评估装置16以及具有控制和评估装置32的时域反射技术测量装置30因此可有利地结合于结构单元中作为扩展的绝缘故障定位装置。此外，该扩展的绝缘故障定位装置可在结构上集成于绝缘监控装置8中。

Claims (10)

1.一种用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的方法，包括以下步骤：
-在非接地供电系统的至少一个有效导体中提供用于确定故障电缆出线的测试电流，
-检测所述非接地供电系统的电缆出线中的测试电流部分，
-评估检测到的测试电流部分以识别故障电缆出线；
其特征在于：
结合对用于识别所述故障电缆出线的信息的评估，利用根据时域反射技术方法产生的测量脉冲，实现对绝缘故障位置的确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在被识别为故障的电缆出线上确定所述绝缘故障位置，包括以下步骤：
-(a)产生时域反射技术测量脉冲并将测量脉冲提供至供电系统的所述有效导体；
-(b)如果未检测到绝缘故障，接收并记录由第一序列的反射测量脉冲组成的第一反射测量信号作为所述供电系统中的所有反射位置的时相图像；
-(c)在发生绝缘故障的情况下，接收由第二序列的反射测量脉冲组成的第二反射测量信号；
-(d)从所述第一反射测量信号和所述第二反射测量信号中减去表示绝缘故障的差值信号；
-(e)通过使用利用其而将电缆出线识别为故障的信息，评估表示所述绝缘故障的差值信号的运行时间，从而在所识别的故障电缆出线上确定所述绝缘故障位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，产生并提供单个脉冲作为测量脉冲。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将扩频码用作具有谱扩展的测量脉冲，并以对已知的扩频码与接收到的反射测量信号进行相关计算的方式实现对反射测量信号的处理。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将扩频码用作具有谱扩展的测量脉冲，所述扩频码调制正弦形载波信号，并以对已知的扩频码与接收到的反射测量脉冲进行相关计算的方式实现对反射测量信号的处理。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将伪随机序列用作扩频码。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将在时间上交替发送的补码的两个序列用作扩频码。
8.一种用于分支供电系统中的绝缘故障识别以及用于供电系统的状态监控的方法，其特征在于：
基于时域反射技术方法在特定时间点将所述供电系统的所有反射位置的图像确定为所述供电系统的反射曲线，并将在时间过程中识别的反射曲线进行对比，对比的反射曲线之间的差异表示所述供电系统的电气状态的变化。
9.一种用于分支式非接地供电系统中的绝缘故障定位的装置，包括功能单元绝缘故障测试仪器和具有用于确定故障电缆出线的测量电流互感器的绝缘故障评估装置，其特征在于，还包括：
时域反射技术测量装置，具有用于使用由用于识别所述故障电缆出线的所述绝缘故障评估装置提供的信息控制时域反射技术测量的功能性过程的控制和评估装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
用于控制所述时域反射技术测量的功能性过程的所述控制和评估装置被如此实现：如果未检测到故障，将第一反射测量信号或从其得来的信号记录为参考图形，将所述参考图形与在存在故障的情况下当前确定的第二反射测量信号或从其得来的信号进行对比，以接收表示绝缘故障位置的差值信号并通过结合关于识别的故障电缆出线的信息与运行时间评估确定精确故障位置。
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