CN108254658A - 一种配网接地故障点查找仪及查找方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网接地故障点查找方法，通过便携式现场可调高压电源对处于隔离的故障线路和大地之间加一经直流逆变的低频交流电压或经整流后的直流电压，通过特制的无线绝缘杆式交直流钳形电流表测量对接地点电流流向，顺着对接地点电流流向逐步向未知故障点靠近，很顺利地找到单相接地故障点。采用本发明的方法，现场模拟采用交流或直流电源加压查找故障点，且恒流式施加可调高电压，不论现场接地为高阻或低阻，即使接地不稳定也不会损坏测试仪器，且保证高压侧电流恒定值。针对不稳定接地故障，击穿时所需电压较高，击穿后电压严重下降特别适用。

Description

一种配网接地故障点查找仪及查找方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统故障点查找技术领域，具体是一种配网（10kV至35kV电力网，简称配网）接地故障点查找仪及查找方法。

背景技术

中压（10kV至35kV）电力系统中性点采取不接地或经消弧接地的方式运行。他的优点是在系统出现单相地点可短时间运行两个小时，这样提高了供电可靠性。但是，由于华东地区人口密集，在电力线路断线出现单相接地（简称接地，下同）时可能引起人员伤亡事故。因此，为防止故障扩大为事故，在出现接地后通过拉路确定故障线路后，调度立即发令拉开故障线路，其他线路正常供电。故障线路由运行人员进行故障不带电巡视，故障点明显(断瓷旦、断线、避雷器烧坏等)的再转入故障抢修流程。故障点不明显（避雷器、绝缘子击穿外观正常、开关击穿等）的就拉开线路上的分路或分段开关，通过试送电来缩小故障范围，由于线路上所装的开关（刀闸）必竟有限，最后虽然缩小在最小范围或开关（刀闸）后段时还是很难发现故障点，严重影响正常供电和供电企业的综合效益，最长的在故障发生24小时后才找到故障点。

在采用交流高压小电流接地系统故障点查找仪（专利号：201220695404.3，该专利的发明人与本发明的发明人系为同一研发小组，本发明是在该专利技术方案的基础进一步研究创新而获得的创造性成果）过程中，由于高阻值单相接地时，所加测试交流电压在800V及以上，最高达2000V才能达到所要测试电流，这个电流实际上不是流过接地点的实际电流，这个电流包含三根相线（通过现场接的配电变压器高压线圈连通）对地电容（分布电容）电流，这个电流占比较大，特别有电缆的线路，这个电流占比更大，严重影响现场对流过接地点电流方向的判断（理论上流过接地点电流为全部所加的模拟电流，但由于电容电流的存在，根据电流大小判断流向故障点电流方向就很难），同时，由于电容电流的存在，占了现场便携式电源的容量，因恒流功能被限制了，使输出电压不能达到现场便携式电源最高输出电压。另外，因仪器输出交流电压较高，还存在故障线路上交流泄漏电流。因此，采用交流高压小电流接地系统故障点查找仪查找高阻值单相接地时很难直接判断，现场使用就非常不方便了，很容易出现误判断。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种配网接地故障点查找方法，在遇到高阻值接地时，很快就能发现故障点，并能顺利转入故障抢修流程，缩短停电面积和停电时间，提高供电企业综合效益。

本发明采用的技术方案是：一种配网接地故障点查找仪，包括便携式现场可调高压电源、绝缘杆式交直流钳形电流表（是一种特制的无线绝缘杆式交直流钳形电流表）和电池充电模块，所述便携式现场可调高压电源包括控制保护及显示单元、电池组单元、交流逆变单元、恒流单元、升压单元、交直流切换单元、高压整流单元，所述电池组单元的直流经交流逆变单元形成交流电输出给恒流单元，恒流单元输出的交流电经升压单元升压为高压，根据现场查找接地阻值大小确定交直流切换单元输出直流或交流高压查找故障点，所述绝缘杆式钳形电流表能测试交流与直流电流。

一种配网接地故障点查找方法，包括以下步骤：（1）通过便携式现场可调高压电源对处于隔离的故障线路和大地之间加经直流逆变的低频交流电压或经整流后的直流电压，通过绝缘杆式钳形电流表测量对接地点电流流向，顺着对接地点电流流向逐步向未知故障点靠近，很顺利地找到单相接地故障点；（2）在高阻值接地时切换成直流电压方式进行测量电流的方向，排除线路上电容电流，这时便携式现场可调高压电源输出电流为全部流过故障点的电流，处于隔离的高阻值接地故障线路对地加一直流电压，经故障点形成的回路中有直流电流，通过绝缘杆式钳形电流表测量电流流向；（3）低阻值接地和故障相别判断采用交流电源模式。

所述步骤（1）中，采用二分法选取测量点：选取故障线路大约在一半的地方加压，并登杆测量（简称测量，下同）电流确定流向，电流流向就是流向故障点的，确定有故障存在的线路段后，在此线路段一半的地方的电杆上测量，测得有流向接地点电流时，故障即在此点后方，否则故障就在测量点与加压点之间，然后在刚才确定故障点存在的线路段大致一半的地方测量，判断故障存在的线路段，进一步缩小范围，按此方法（前次测量确定故障点存在的线路段大至一半的地方，即为二分法。1/2ⁿ，n为变换地点测量次数）继续测量，即可找到单相接地故障点。

本发明的有益效果是：1、本发明的故障点查找仪原理简单，装置结构简单，成本较低，重量轻，便于携带，测试点随意、判断准确操作简单，安全可靠，且高压侧恒流，不会因故障点接地不稳定和高阻值或低阻值接地而影响测试准确性，便于推广，是电力系统查找配网系统单相接地故障点理想的廉价产品。

2、便携式现场可调高压电源在电池容量不够的情况下既可用汽车电源，也可汽车充电，且整套仪器为积木式、重量轻、便于携带，测试平原地区放置汽车上就可以完成查找故障点。

3、采用本发明的方法，现场模拟采用交流或直流电源加压查找故障点，且恒流式施加可调高电压，不论现场接地为高阻或低阻，即使接地不稳定也不会损坏测试仪器，且保证高压侧电流恒定值。针对不稳定接地故障，击穿时所需电压较高，击穿后电压严重下降特别适用。

4、采用本发明的方法，可以很快发现故障点，并能顺利转入故障抢修流程，缩短停电面积和停电时间，提高供电企业综合效益。

附图说明

图1为本发明便携式现场可调高压电源的结构框图；

图2为配网接地故障点查找仪测试原理图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1所示，一种配网接地故障点查找仪，包括便携式现场可调高压电源（用于现场对故障线路模拟工作电压，同时具备可调交流与直流高压电源切换）、绝缘杆式钳形电流表和电池充电模块，所述便携式现场可调高压电源包括控制保护及显示单元、电池组单元（可充电铅电池、锂电池、铁锂电池等和充电模块）、交流逆变单元（最好正弦波）、恒流单元、升压单元、交直流切换单元、高压整流单元，所述便携式现场可调高压电源实现方式：电池组的直流经正弦波逆变器逆变成220V30至100Hz交流电输出给恒流单元（0至230V输出、恒流、电压可调），恒流单元输出的交流电升压为高压（0至2300V），根据现场查找线路接地时阻值大小确定交直流切换单元输出直流或交流高压查找。

本发明的绝缘杆式钳形电流表能同时测试交流与直流电流，用来不断换地点登杆测量确定模拟电源经故障点的电流流向，从逐步向故障点靠近，从而最终查到故障点。

普通绝缘杆式钳形电流表交流电流测试准确，不存在零点飘移。原理是通过电磁感应原理间接法（不串于电流回路，间接法）测量交流电流，且精度比较高。但是在测量直流电流时普通钳形电流表因没有电磁感应时不能测量，这时通过霍尔磁场传感器（交流与直流电流都能测量）是能采用间接法来测量。但是采用霍尔磁场传感器存在两个问题：1. 霍尔磁场传感器中放大器零点飘移（零飘）比较严重；2.周围环境磁场对测量精度影响较大，尤其地磁场，且测量较小直流电流时更大。因此，需对单独考虑方案（绝缘杆式交直流钳形电流表），同时可以测量交流电流。方案如下：1.除采用高稳定放大器外，不在测量状态时定时（5至30秒）自动调零点；2.采用钳形闭合磁回路来降低周围环境磁场和地磁场对霍尔磁场传感器影响；3.虽然霍尔磁场传感器对交流与直流电流都能测量，由于存在零飘问题，为测量准确，在测量交流电流时还是用电磁感应原理间接法时精度高。因此，该表计具有交直流模式切换，同时测试交流与直流来保证测量精度。此外，采用特制无线绝缘杆式交直流钳形电流表避免杆上人员繁杂的测量，故障电流（由地面人员从无线数据接收机上读取）流向一目了然。

现场高电压由地面人员操作，这样现场测试人员只需3人，一人监护，一人操作高压电源，另一人员登杆测量；施加高压引线采用屏蔽式引线，由于屏蔽层处于低电位，杆上测试人员无需紧张，既使碰到高压引线也不会发生触电伤害。

本发明采用电流巡迹法的测试原理，即现场故障线路（段）的故障相和大地之间模拟加压，这样经故障点形成的回路中就有电流，从加压点开始测量这个电流流向（这个电流理想状态流向肯定是流向故障点的）。

如图2所示，配网接地故障点查找仪测试原理图中，A处为接地故障点（未知假设的点），B处为便携电源加电压（故障相与大地之间加电压）开始测试点，实线与虚线构成现场模拟经接地故障点构成的电流回路，然后不断变换登杆用钳形电流表测量电流流向，（其中，实线为现场查找故障点模拟电源在故障线路上的电流回路，虚线为故障点与加压测试点通过大地形成电流回路）如用本发明的绝缘杆式交直流钳形电流表在B处登杆测量电流流42+29号（大方向）没有电流，42+21（小号方向）方向有与便携电源所加大小差不多的电流，说明故障点在B点小号方向，然后在42号杆测量，42+9号方向（进42号）和57号杆方向（42号大号侧）有电流，42号小号和42-8号方向没有电流，说明故障点在42号大号侧方向，再至57号杆登杆测量，方法同上，最终找到故障点在57-14号杆。

本发明提供的一种配网接地故障点查找方法，包括以下步骤：（1）通过便携式现场可调高压电源对处于隔离的故障线路（段）和大地之间加一经直流逆变的低频（30Hz至100Hz）交流电压（正弦波或方波）或经整流后的直流电压，通过绝缘杆式钳形电流表测量对接地点电流流向，顺着对接地点电流流向逐步向未知故障点靠近，很顺利地找到单相接地故障点。这样很快就能发现故障点，并能顺利转入故障抢修流程，缩短停电面积和停电时间，提高供电企业综合效益。（2）直流电源模式：在高阻值接地时切换成直流电压方式进行测量电流的方向，排除线路上电容电流，这时便携式现场可调高压电源输出电流为全部流过故障点的电流，这样测量回路中没有电容电流的干扰，判断电流方向准确；处于隔离的高阻值接地故障线路（段）对地加一直流电压，经故障点形成的回路中有直流电流，通过绝缘杆式钳形电流表测量直流电流流向；（3）交流电源模式：低阻值接地和故障相别判断采用交流电源模式。原因：1. 绝缘杆式钳形电流表交流电流测试准确，不存在零点飘移。2. 故障相别判断用交流是因三相之间因变压器接在线路上，变压器线圈使三相是连通的，直流电阻很小，但交流阻抗较大，用交流判断故障相别即三相分别加压，故障相的特征是所加电压比其他两相偏低，电流偏大，由此来确定故障相。

步骤（1）中，采用二分法选取测量点：选取故障线路（段）大约在一半的地方加压，并测量电流确定流向，电流流向就是流向故障点的，确定有故障存在的线路段后，在此线路段一半的地方的电杆上测量，测得有流向接地点电流时，故障即在此点后方，否则故障就在测量点与加压点之间，然后在刚才确定故障点存在段的地方，登杆测量，判断故障存在的线路段，进一步缩小范围，按此方法继续测量，即可找到单相接地故障点，一般登杆5至6次范围缩小至整个故障线路（段）长度的1.6%左右（1/2⁶＝0.0156），这样就能很快查找故障点。

Claims (3)

1.一种配网接地故障点查找仪，其特征在于，包括便携式现场可调高压电源、绝缘杆式交直流钳形电流表和电池充电模块，所述便携式现场可调高压电源包括控制保护及显示单元、电池组单元、交流逆变单元、恒流单元、升压单元、交直流切换单元、高压整流单元，所述电池组单元的直流经交流逆变单元形成交流电输出给恒流单元，恒流单元输出的交流电经升压单元升压为高压，根据现场查找接地阻值大小确定交直流切换单元输出直流或交流高压查找故障点，所述绝缘杆式钳形电流表能测试交流与直流电流。

2.一种配网接地故障点查找方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过便携式现场可调高压电源对处于隔离的故障线路和大地之间加经直流逆变的低频交流电压或经整流后的直流电压，通过绝缘杆式钳形电流表测量对地电流流向，顺着对地电流流向逐步向未知故障点靠近，很顺利地找到单相接地故障点；（2）在高阻值接地时切换成直流电压方式进行测量电流的方向，排除线路上电容电流，这时便携式现场可调高压电源系统输出电流为全部流过故障点的电流，处于隔离的高阻值接地故障线路对地加一直流电压，经故障点形成的回路中有直流电流，通过绝缘杆式钳形电流表测量电流流向；（3）低阻值接地和故障相别判断采用交流电源模式。

3.根据权利要求2所述的一种配网接地故障点查找方法，其特征在于，所述步骤（1）中，采用二分法选取测量点：选取故障线路大约在一半的地方加压，并登杆测量电流确定流向，电流流向就是流向故障点的，确定有故障存在的线路段后，在此线路段一半的地方的电杆上测量，测得有流向接地点电流时，故障即在此点后方，否则故障就在测量点与加压点之间，然后在刚才确定故障点存在的线路段一半的地方测量，判断故障存在的线路段，进一步缩小范围，按此方法继续测量，即可找到单相接地故障点。