CN110058125B - 一种单相接地故障定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开的一种单相接地故障定位方法及系统，所述方法包括：首先利用兆欧表测电阻，确定故障相，再用兆欧表向该故障相施加高压直流信号，高压直流信号经过故障点会发出超声波放电信号，用超声波检测装置检测超声波放电信号，当超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度时，确定超声波放电信号强度大的位置即为故障点位置，采用本申请的单相接地故障定位方法及系统，先确定故障相，再进一步确定故障位置，且高压直流信号在线路上的损耗小，超声波放电信号检测灵敏度高，提高了定位的准确性。

Description

一种单相接地故障定位方法及系统

技术领域

本申请涉及配电线路故障定位技术领域，尤其涉及一种单相接地故障定位方法及系统。

背景技术

目前我国的配电网大多数是采用中性不接地系统或者经消弧线圈接地系统，也称小电流接地系统，在小电流接地系统中，单相接地故障出现的概率较大，约占故障总数的80％以上，其中，单相接地故障的位置被称为故障点。在小电流接地系统发生单相接地故障后，大多数的单相接地故障点会从单相扩大为两相甚至三相，造成相间短路，更严重的会导致整个配电网瘫痪。因此，为了增加配电网配电的可靠性，需要准确对配电网中发生单相接地故障的位置进行定位，准确获取故障点，在准确的获得故障点之后，相关部门可对单相接地故障进行处理，以消除单相接地故障对于配电的影响。

目前，应用较为广泛的单相接地故障定位方法是S注入法，具体的，S注入法的原理是：利用线路上的PT向线路注入特定的电流信号，利用线路上安装的多个探测器探测所述电流信号，探测到电流信号的位置即为单相接地故障的位置。

但是，发明人在本申请的研究过程中发现，S注入法的注入信号强度受PT容量限制，当单相接地电阻较大时，线路上分布电容会对注入的电流信号分流，给单相接地故障定位带来干扰，导致定位不准确。

发明内容

本申请提供了一种单相接地故障定位方法及系统，以解决现有单相接地故障定位方法中，由于线路上分布电容会干扰注入的电流信号，造成单相接地故障定位不准确的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种单相接地故障定位方法，所述方法应用于单相接地故障定位系统，所述系统包括：兆欧表和超声波检测装置；所述兆欧表一端接地，另一端连接在三相线路上，所述超声波检测装置沿三相线路设置；

所述方法包括：

在离线状态下，所述兆欧表分别测量三相线路的电阻值；判断三相线路的电阻值是否大于预设阈值；

如果三相电路中存在电阻值大于预设阈值的线路，则所述兆欧表确定电阻值大于预设阈值的线路为故障相；

所述兆欧表向所述故障相施加高压直流信号；

所述超声波检测装置沿线路检测故障点发出的超声波放电信号；

所述超声波检测装置比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小；

如果当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度，则反向检测；如果当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度，则继续沿当前方向检测；

当所述超声波检测装置检测到的超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度，则停止检测超声波放电信号，所述超声波检测装置确定超声波信号强度最大的位置为故障点。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述兆欧表为绝缘电阻指针式手摇表，所述兆欧表的取值范围根据配电网线路电压等级确定。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述兆欧表向所述故障相施加的高压直流信号小于该故障相的电压。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述预设阈值为无穷大。

第二方面，本申请实施例部分提供了一种单相接地故障定位系统，所述系统包括：兆欧表和超声波检测装置；所述兆欧表一端接地，另一端连接在三相线路上，所述超声波检测装置沿三相线路设置；

所述兆欧表包括：

测量判断模块，用于在离线状态下，分别测量三相线路的电阻值；判断三相线路的电阻值是否大于预设阈值；

故障相确定模块，用于当三相电路中存在电阻值大于预设阈值的线路时，确定电阻值大于预设阈值的线路为故障相；

高压直流信号施加模块，用于向所述故障相施加高压直流信号；

所述超声波检测装置包括：

超声波放电信号检测模块，用于沿线路检测故障点发出的超声波放电信号；

比较模块，用于比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小；

检测方向确定模块，用于当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度时，反向检测；当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度时，继续沿当前方向检测；

故障点确定模块，当超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度时，则停止检测超声波放电信号，确定超声波信号强度最大的位置为故障点。

本申请公开的一种单相接地故障定位方法及系统，利用兆欧表测电阻，确定故障相，再用兆欧表向该故障相施加高压直流信号，高压直流信号经过故障点会发出超声波放电信号，用超声波检测装置检测超声波放电信号，当超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度时，确定超声波放电信号强度大的位置即为故障点位置，本申请先确定故障相，再进一步确定故障位置，且高压直流信号在线路上的损耗小，超声波放电信号检测灵敏度高，提高了定位的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种单相接地故障定位方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种单相接地故障定位方法的应用场景图；

图3是本申请实施例提供的一种单相接地故障定位系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请实施例提供一种单相接地故障定位方法及系统，以解决现有单相接地故障定位方法中，由于线路上分布电容会干扰注入的电流信号，造成单相接地故障定位不准确的问题。

参照图1的工作流程图，示出了一种单相接地故障定位方法，所述方法应用于单相接地故障定位系统，所述系统包括：兆欧表和超声波检测装置；所述兆欧表一端接地，另一端连接在三相线路上，所述超声波检测装置沿三相线路设置；

其中，所述超声波检测检测装置可移动设置在三相线路，具体实现方法可以利用无人机或者滑轨，本申请不做具体限定。

所述方法包括：

步骤101，在离线状态下，所述兆欧表分别测量三相线路的电阻值；判断三相线路的电阻值是否大于预设阈值。

步骤102，如果三相电路中存在电阻值大于预设阈值的线路，则所述兆欧表确定电阻值大于预设阈值的线路为故障相。

可选地，所述预设阈值为无穷大。

该步骤中，一旦线路发生单相接地故障，则该线路的电阻趋于无穷大，通过检测线路电阻，即可判断出故障相。

步骤103，所述兆欧表向所述故障相施加高压直流信号。

可选地，所述兆欧表持续向所述故障相施加高压直流信号，所述兆欧表向所述故障相施加的高压直流信号小于该故障相的电压。

其中，选择施加高压直流信号的原因是：高压直流信号在线路上损耗较少，且在线路上比较稳定，使得检测精度高。

步骤104，所述超声波检测装置沿线路检测故障点发出的超声波放电信号。

该步骤中，在步骤103中的高压直流信号施加之后，该高压直流信号经过故障相中的故障点，该故障点会发生局部放电，局部放电会产生超声波放电信号，其产生的超声波放电信号会很快沿线路向四周介质传播，所述超声波检测装置沿线路检测放电信号，越接近放电点信号越明显，根据超声波信号的强度类确定配电线路单相接地故障的位置。

步骤105，所述超声波检测装置比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小；

步骤106，如果当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度，则反向检测；如果当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度，则继续沿当前方向检测。

在步骤105和106中，要先确定超声波信号检测装置的检测方向，首先，超声波检测装置比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小，如果当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度，也就是说如果检测到的超声波放电信号越来越弱，说明检测方向反了，需要按照与原来相反的方向进行检测；如果当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度，也就是说，超声波放电信号越来越强，则说明故障点就在前方，则可以继续沿当前方向检测，这样可以减少很多工作量，以达到快速定位故障点的目的。

步骤107，当所述超声波检测装置检测到的超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度，则停止检测超声波放电信号，所述超声波检测装置确定超声波信号强度最大的位置为故障点。

该步骤中，当检测到的超声波放电信号出现最大值，也就是说，测到某一位置的超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度，则停止检测超声波放电信号，该超声波信号强度最大的位置为故障点。

本申请实施例公开的一种单相接地故障定位方法，利用兆欧表测电阻，确定故障相，再用兆欧表向该故障相施加高压直流信号，高压直流信号经过故障点会发出超声波放电信号，用超声波检测装置检测超声波放电信号，超声波放电信号强度大的位置即为故障位置，本申请先确定故障相，再进一步确定故障位置，且高压直流信号在线路上的损耗小，超声波放电信号检测灵敏度高，提高了定位的准确性。

进一步地，本申请中的兆欧表既作为线路检测设备，又作为直流供电设备，向线路施加直流信号；所述系统仪器简单、便于携带、定位准确。采用本申请的选线方法及系统，能够克服配电网络结构复杂、分支多、线路电容大、运行方式多样及小电流接地系统接地电阻大等因素造成的选线困难，具有技术优越性。

可选地，所述兆欧表为绝缘电阻指针式手摇表，所述兆欧表的取值范围根据配电网线路电压等级确定。

本实施例中，摇动兆欧表手柄，待达到一定的电压值且发电机转速稳定后，观察所述兆欧表指针的指示位置，在测量时，某一线路时指针指在标度尺“∞”位置，确定此线路为故障相；采用绝缘电阻指针式手摇表，可避免因线路故障点电流泄露而导致电池损耗无法测量的问题，尤其适用于户外条件有限地区的故障定位。

做为示例，图2示出了一种单相接地故障定位方法的一种应用场景图，在图2中，包含A、B、C三条相线，图中标有DC符号的为兆欧表测量电阻值以及向线路施加电压，兆欧表一端连接线路，需要说明的是，此处是将兆欧表分别连接A、B、C相线，兆欧表另一端接地，通过图中可以看出，兆欧表接地、线路以及故障点接地(阻值为R_F)形成一个检测回路，兆欧表分别测量三相电阻之后，得出C相线为故障相，然后兆欧表向C相施加高压直流信号，通过超声波检测装置检测，F点的信号强度大于两边位置的信号强度，因此确定F点为故障点。

参照图3所述的结构示意图，示出了一种单相接地故障定位系统，所述系统包括：兆欧表和超声波检测装置；所述兆欧表一端接地，另一端连接在三相线路上，所述超声波检测装置沿三相线路设置；

所述兆欧表包括：

测量判断模块100，用于在离线状态下，分别测量三相线路的电阻值；判断三相线路的电阻值是否大于预设阈值；

故障相确定模块200，用于当三相电路中存在电阻值大于预设阈值的线路时，确定电阻值大于预设阈值的线路为故障相；

高压直流信号施加模块300，用于向所述故障相施加高压直流信号；

所述超声波检测装置包括：

超声波放电信号检测模块400，用于沿线路检测故障点发出的超声波放电信号；

比较模块500，用于比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小；

检测方向确定模块600，用于当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度时，反向检测；当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度时，继续沿当前方向检测；

故障点确定模块700，当超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度时，则停止检测超声波放电信号，确定超声波信号强度最大的位置为故障点。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种单相接地故障定位方法，其特征在于，所述方法应用于单相接地故障定位系统，所述系统包括：兆欧表和超声波检测装置；所述兆欧表一端接地，另一端连接在三相线路上，所述超声波检测装置沿三相线路设置；

所述方法包括：

在离线状态下，所述兆欧表分别测量三相线路的电阻值；判断三相线路的电阻值是否大于预设阈值；

如果三相电路中存在电阻值大于预设阈值的线路，则所述兆欧表确定电阻值大于预设阈值的线路为故障相；

所述兆欧表向所述故障相施加高压直流信号；

所述超声波检测装置沿线路检测故障点发出的超声波放电信号；

所述超声波检测装置比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小；

如果当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度，则反向检测；如果当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度，则继续沿当前方向检测；

当所述超声波检测装置检测到的超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度，则停止检测超声波放电信号，所述超声波检测装置确定超声波信号强度最大的位置为故障点。

2.根据权利要求1所述的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述兆欧表为绝缘电阻指针式手摇表，所述兆欧表的取值范围根据配电网线路电压等级确定。

3.根据权利要求1所述的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述兆欧表向所述故障相施加的高压直流信号小于该故障相的电压。

4.根据权利要求1所述的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述预设阈值为无穷大。

5.一种单相接地故障定位系统，其特征在于，所述系统包括：兆欧表和超声波检测装置；所述兆欧表一端接地，另一端连接在三相线路上，所述超声波检测装置沿三相线路设置；

所述兆欧表包括：

测量判断模块，用于在离线状态下，分别测量三相线路的电阻值；判断三相线路的电阻值是否大于预设阈值；

故障相确定模块，用于当三相电路中存在电阻值大于预设阈值的线路时，确定电阻值大于预设阈值的线路为故障相；

高压直流信号施加模块，用于向所述故障相施加高压直流信号；

所述超声波检测装置包括：

超声波放电信号检测模块，用于沿线路检测故障点发出的超声波放电信号；

比较模块，用于比较当前位置的超声波放电信号的强度与上一位置的超声波放电信号的强度的大小；

检测方向确定模块，用于当前位置的超声波放电信号的强度小于上一位置的超声波放电信号的强度时，反向检测；当前位置的超声波放电信号的强度大于上一位置的超声波放电信号的强度时，继续沿当前方向检测；

故障点确定模块，当超声波放电信号的强度大于相邻两边位置的强度时，则停止检测超声波放电信号，确定超声波信号强度最大的位置为故障点。

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