CN109946558B - 一种基于磁场信号分析的漏电故障检测仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种用于线路接地漏电故障的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪及其使用方法，线路设备发生漏电故障后，漏电保护器跳闸，打开漏电故障检测仪，探测周围磁场环境,校准设备阈值；分别接入各相导线，使用漏电故障检测仪探测磁场环境变化，确定漏电导线；沿着漏电导线磁场利用仪器进行寻迹，当漏电磁场强度迅速减小时，漏电检测仪探头所处位置即为漏电点。本发明的有益效果：基于磁场信号分析的漏电故障检测仪是对单根导线中的漏电电流磁场信号进行接收与分析，设备的灵敏度与准确性大幅度提高，对天线接收信号进行了进一步的频谱分析与数字运算，让操作人员对故障点的定位更加准确，更加可靠。

Description

一种基于磁场信号分析的漏电故障检测仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种用于线路接地漏电故障的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪及其使用方法。

背景技术

在我国供电系统中，配电网所点的比重很大，而且配电网分布广泛，布线复杂，支路多，配电网发生接地故障的概率很高，可占到总故障的 80%，因接地故障造成的停电情况广泛存在。同时由于电网运行电工的技术力量有限，当发生接地漏电故障后，无法真正的查找到接地漏电故障点或故障排除时间较长，不能及时恢复送电，给广大人民的生产、生活造成了较大的影响，也影响了供电系统的安全正常运行。

传统的接地漏电故障查找依靠人工巡线、拉路停电测试或另加输入信号等方法查找接地漏电故障点，工作效率低，查找漫无目的，无法保证电网安全可靠运行，有些查找方法在查找过程中需要停电，影响其他客户正常用电，查找方法不科学。

申请号为201310651398.0与201310651311.X的发明专利为本申请人设计的一种非接触式漏电故障检测仪与检测方法，其探测方法是对线路的不平衡电流进行判断与分析，负荷电流干扰信号过大，且仪器仅采用信号幅值大小进行检测，电路的增益过高无法有效排除干扰；设备在使用时需要进行人工调节增益旋钮，不易校准。在使用过程中，申请人发现，此方法检测的是两根或两根以上导线电流的剩余磁场，理论上导线平行敷设可以检测到，实际上平行也只是相对的，负荷电流对剩余磁场干扰很大，准确率很低，所以在实际使用时必须断掉负荷电流，排除干扰，仅凭人工调节增益旋钮，很难对周围磁场进行校准，必须加强对信号的分析与数字运算，滤除干扰信号，采用设定阈值的方式对设备进行校准。

因此，能否设计一种准确度、可靠性更高的漏电故障检测方法与设备尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了降低电网发生接地漏电故障后的查找难度，在最短时间内排除故障点，确保电网安全可靠稳定运行，而提出的一种基于磁场信号分析的漏电故障检测仪及其使用方法，对电路进行停电，对单根导线注入漏电的电流信号，准确度，可靠性高。对漏电磁场信号进行了数字运算与频谱分析通过设定阈值的方式对设备进行校准。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于磁场信号分析的漏电故障检测仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤

S1，线路设备发生漏电故障后，漏电保护器跳闸，打开漏电故障检测仪，探测周围磁场环境，确定设备阈值；

S2，分别接入各相导线，使用漏电故障检测仪探测导线磁场环境变化情况，确定漏电导线；

S3，对漏电导线磁场进行寻迹，当漏电磁场强度迅速减小时，漏电检测仪探头所处位置为漏电点。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤2的具体操作方法为：

接通漏电故障相导线的电源，就在漏电故障相周围产生了一个以导线为中心的环形漏电磁场，越靠近导线中心磁场强度越强，导线敷设路径在磁场信号最大时与天线方向垂直，漏电故障检测仪可以对该磁场进行定向接收，通过对漏电磁场变化情况进行寻迹与判断有无，最终确定漏电故障点及导线路径。

一种实现上述方法的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪，包括信号接收天线、信号分析处理器、输出指示装置和壳体支撑，其特征在于：

所述信号接收天线由磁场耦合天线与增益电路构成，用于定向接收漏电磁场信号；

所述信号分析处理器由AD模数转换电路、CPU处理器、电源供电电路、输出指示电路构成，用于对信号接收天线接收到的磁场信号进行数字滤波与频谱分析，根据周围磁场环境变化情况输出相应的声音、图示、报警及数字提示；

所述输出指示装置包括蜂鸣器和触摸液晶显示器，所述蜂鸣器用于声音报警提示，所述触摸液晶显示器用于报警灯提示、柱状图提示、数值提示、周围环境磁场信号校准、阈值设定；

所述壳体支撑包括手持部分与天线支撑杆，手持部分包括手握仿生手柄、可旋转触摸液晶显示器观察窗口、主壳体框架。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述信号接收天线由多匝漆包线和高磁导率磁芯骨架与增益电路组成，使用时信号接收天线与导线成90度角布局，定向接收待测导线中交流电流形成的磁场。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述信号分析处理器采用ARM® Cortex® M3处理器内核的 32位闪存微控制器，对天线接收信号进行数字运算与频谱分析，并根据操作人员设定的要求作出智能报警输出与指示。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述输出指示装置采用触摸显示屏,以多组柱状图显示不同频率的信号强度,并配备数值指示,当信号强度超过设定阈值时，报警灯提示，蜂鸣器报警，开机后液晶屏直接显示周围环境的磁场环境值，指导操作人员根据周围环境设定阈值。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述手持部分还设有充电器接口、程序升级接口及开关；所述主壳体框架内设有线路板，线路板上设有插槽、模数转换电路及中央处理器，由锂电池为线路板供电。

本发明具有以下有益效果：

基于磁场信号分析的漏电故障检测仪是对单根导线中的漏电电流磁场信号进行接收与分析，设备的灵敏度与准确性大幅度提高，对天线接收信号进行了进一步的频谱分析与数字运算，让操作人员对故障点的定位更加准确。

附图说明

图1为本发明的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪的立体结构示意图；

图2为本发明的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪的使用原理框图。

图3为本发明的导线漏电磁场示意图。

图中：1、信号接收天线，101、天线支撑杆，2、可旋转触摸液晶显示器观察窗口，3、主客体框架，4、手握仿生手柄。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1和图2为本发明的一种具体实施例，该实施例主要包括 :信号接收天线、信号分析处理器、输出指示装置、壳体支撑四个部分；

所述信号接收天线是由磁场耦合天线与增益电路构成，所述信号分析处理器是由AD模数转换电路，CPU处理器，电源供电电路，输出指示电路等构成；所述输出指示装置包括声音报警提示，报警灯信号提示，柱形图提示，数值提示,周围环境磁场信号校准等。所述壳体支撑机构包括手持部分与天线支撑部分；本发明通过对漏电信号进行频谱分析可以有效去除干扰信号，辅助工作人员快速确定接地漏电故障点。

本实施例采用线路单根导线形成的漏电电流磁场强度变化情况进行寻迹快速确定故障点位置的查找方法。即当设备发生漏电故障造成漏电保护器跳闸后，断开非漏电相的导线，接通漏电相的导线，这样就在漏电相的导线周围形成了一个与漏电电流大小比例相等的漏电磁场，通过该仪器对漏电磁场进行寻迹，从而找到漏电故障点。

本实施例同样适用于其他需要根据磁场信号变化判断分析故障或事故的场所，例如判断有无电力负荷，手机有无通信，信号有无传输等检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于磁场信号分析的漏电故障检测仪，包括信号接收天线（1）、信号分析处理器、输出指示装置和壳体支撑，其特征在于：

所述信号接收天线（1）由磁场耦合天线与增益电路构成，用于定向接收漏电磁场信号；所述信号分析处理器由AD模数转换电路、CPU处理器、电源供电电路、输出指示电路构成，用于对信号接收天线（1）接收到的磁场信号进行数字滤波、运算与频谱分析，根据周围磁场环境变化情况输出相应的声音、图示、报警及数字提示；

所述输出指示装置包括蜂鸣器和触摸液晶显示器，所述蜂鸣器用于声音报警提示，所述触摸液晶显示器用于报警灯提示、柱状图提示、数值提示、周围环境磁场信号校准、阈值设定；

所述壳体支撑包括手持部分与天线支撑杆（101），手持部分包括手握仿生手柄（4）、可旋转触摸液晶显示器观察窗口（2）、主壳体框架（3）；

所述信号接收天线由多匝漆包线和高磁导率磁芯骨架与增益电路组成，使用时信号接收天线与导线成90度角布局，定向接收待测导线中交流电流形成的磁场；

所述信号分析处理器采用ARM® Cortex® M 3处理器内核的 32位闪存微控制器，对天线接收信号进行数字运算与频谱分析，并根据操作人员设定的要求做出智能报警输出与指示；

所述输出指示装置采用触摸显示屏,以多组柱状图显示不同频率的信号强度,并配备数值指示,当信号强度超过设定阈值时，报警灯提示，蜂鸣器报警，开机后液晶屏直接显示周围环境的磁场环境值，指导操作人员根据周围环境设定阈值；

所述手持部分还设有充电器接口、程序升级接口及开关；所述主壳体框架内设有线路板，线路板上设有插槽、模数转换电路及中央处理器，由锂电池为线路板供电。

2.一种基于权利要求1所述的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤

S1，线路设备发生漏电故障后，漏电保护器跳闸，打开漏电故障检测仪，探测周围磁场环境，确定设备阈值；

S2，分别接入各相导线，使用漏电故障检测仪探测导线磁场环境变化情况，确定漏电导线；

S3，对漏电导线磁场进行寻迹，当漏电磁场强度迅速减小时，漏电检测仪探头所处位置为漏电点。

3.根据权利要求2所述的基于磁场信号分析的漏电故障检测仪的使用方法，其特征在于，所述步骤2的具体操作方法为：

接通漏电故障相导线的电源，就在漏电故障相周围产生了一个以导线为中心的环形漏电磁场，越靠近导线中心磁场强度越强，导线敷设路径在磁场信号最大时与天线方向垂直，漏电故障检测仪能够对该磁场进行定向接收，通过对漏电磁场变化情况进行寻迹与判断有无，最终确定漏电故障点及导线路径。