CN111208389A - 配电网单相接地故障检测系统及方法 - Google Patents

配电网单相接地故障检测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111208389A
CN111208389A CN202010122506.5A CN202010122506A CN111208389A CN 111208389 A CN111208389 A CN 111208389A CN 202010122506 A CN202010122506 A CN 202010122506A CN 111208389 A CN111208389 A CN 111208389A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
phase
distribution network
power distribution
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010122506.5A
Other languages
English (en)
Inventor
戚宇林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202010122506.5A priority Critical patent/CN111208389A/zh
Publication of CN111208389A publication Critical patent/CN111208389A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明提供了一种配电网单相接地故障检测系统及方法。该系统包括：两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；一个同步探测器，在GNSS时间基准控制下通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。本发明提供的配电网单相接地故障检测系统及方法能够有效解决现有检测过程中幅度检测门限难以确定，经常发生误判的问题。

Description

配电网单相接地故障检测系统及方法
技术领域
本发明涉及配网自动化技术领域，特别是涉及一种配电网单相接地故障检测系统及方法。
背景技术
配电网单相接地故障定位分离线探测器法和在线实时故障定位法。离线探测器法又分交流法和直流法。
交流法是指，线路发生故障后，停电，向故障相注入交流信号，然后手持探测器沿线路用二分法寻找故障点，地面检测不需要登杆。
直流法是指，线路发生故障后，停电，向故障相注入直流信号，然后手持钳形电流表沿线路用二分法寻找故障点，检测时需要把钳形电流表夹在导线上，需要登杆检测。
交流法和直流法最大的特点是：单端注入，幅度检测，检测到信号时故障点在下游，检测不到信号时故障点在上游，信号消失处为故障点。
交流法：线路发生故障后，停电，向故障相注入交流信号，然后手持探测器沿线路用二分法寻找故障点。
现有交流法的缺点是：幅度检测门限难定，经常误判。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种配电网单相接地故障检测系统及方法，能够有效解决现有检测过程中幅度检测门限难以确定，经常发生误判的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种配电网单相接地故障检测系统，所述系统包括：两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS 时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；一个同步探测器，通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。
在一些实施方式中，同步信号源包括：GNSS模块，用于将经纬度及秒脉冲信号提供给单片机；信号源单片机，连接至GNSS模块，用于根据GNSS模块提供的经纬度及秒脉冲同步驱动逆变电路；逆变电路，连接至信号源单片机，用于在信号源单片机的驱动下，将电源输出的直流电源信号转换为电压同步交流电流信号，并将电压同步交流信号输出至故障线路。
在一些实施方式中，逆变电路包括：相互连接为逆变全桥结构的四个开关管。
在一些实施方式中，同步信号源还包括：开关管驱动器，连接在开关管与信号源单片机之间，用于根据信号源单片机输出的控制信号驱动开关管，以完成对直流信号的同步逆变。
在一些实施方式中，同步信号源还包括：滤波电路，包括滤波电容及滤波电感，连接在逆变电路的输出端，用于滤除逆变电路输出的高频信号。
在一些实施方式中，同步信号源还包括：输出升压变压器，连接在滤波电路的输出端，用于对电压同步交流信号进行升压。
在一些实施方式中，信号源单片机根据接收到的秒脉冲时间基准同步触发逆变电路。
在一些实施方式中，同步探测器包括：采集线圈，用于采集故障线路的交流电流信号；探测器GNSS模块，用于向探测器单片机提供经纬度及秒脉冲时间基准；探测器单片机，连接至采集线圈及探测器GNSS模块，用于根据秒脉冲判断交流电流信号的相位及相位反转点。
在一些实施方式中，同步探测器还包括：放大器，连接至采集线圈，用于对采集线圈采集到的交流电流信号进行放大；有源滤波器，连接至放大器，用于对经过放大的信号进行放大；差分变换器，连接在有源滤波器与探测器单片机之间，用于对经过放大后的信号进行差分变换，并输出至探测器单片机。
此外，本发明还提供了一种配电网单相接地故障检测方法，所述方法包括：在故障线路的两个端点分别向故障线路注入电压同步信号，由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；在故障线路中检测交流电流信号的相位及相位反转点；以检测到的相位反转点为接地故障点。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明双端交流注入，相位检测，与单端注入幅度检测相比提高了故障定位准确度。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例提供的同步信号源的结构图；
图2是本发明实施例提供的双端注入信号方式的原理示意图；
图3是本发明实施例提供的同步探测器的结构图。
附图标记说明：
1 锂电池 2 滤波电感
3 滤波电容 4 输出升压变压器
5 开关管驱动器 6 开关管驱动器
7 开关管驱动器 8 开关管驱动器
9 单片机 10 GNSS模块
11 交流电流互感器 T1 开关管
T2 开关管 T3 开关管
T4 开关管 21 同步信号源
22 同步信号源 31 探测器线圈
32 有源滤波器 33 可调放大器
34 有源滤波器 35 差分变换器
36 单片机 37 液晶显示器
38 探测器GNSS模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的目的是配电网出现接地故障时，在故障相两端同时同步注入电压交流信号，故障点两侧电流相位相差180度，即故障点两侧电流相位相反。手持探测器沿线路用二分法检测相位，电流相位反转处为故障点。
本发明包括两部分:同步信号源和同步探测器。两端信号源电压同相位注入信号称为同步。同步信号源技术方案如图1所示。
参见图1，同步信号源包括如下部件。
锂电池1的作用在于供电，它的供电参数为60V、10AH。
开关管T1、T2、T3、T4为4只开关管，它们相互连接，共同组成逆变全桥。
滤波电感2，用来滤除开关管动作的高频信号。
滤波电容3，用来吸收高频信号。
输出升压变压器4，输出交流80Hz110mA恒流信号。
开关管驱动器5、6、7、8分别用来在单片机的控制下驱动对应的开关管。
单片机9，10位AD，将电流互感器11输入的电流信号采样为数字信号。一个串口接收GNSS模块10输入的经纬度。两个外部中断源接收1PPS秒脉冲。
GNSS模块10，北斗导航系统，向单片机9提供经纬度和秒脉冲。GNSS模块10保证同步是本发明的关键。
交流电流互感器11，用来向单片机9提供电流采样信号保证恒流输出。
双端注入信号方式如图2所示。参见图2，同步信号源21、22，交流 80Hz110mA恒流，两台信号源在GNSS 1PPS控制下同时同步输出信号。
电力线电流参考方向一致，电流i1与电流i2的参考方向一致。这是因为探测器检测方向不变。此时，电流i1、电流i2幅度相同相位相反。
同步探测器技术方案如图3所示。参见图3，探测器线圈31为空心1000 匝。感应电力线中的信号电流，在探测过程中方向必须一致。
有源滤波器32、34，80Hz信号通过。
可调放大器33，将信号放大到波形稳定程度。
差分变换35，将共地单端信号变换为平衡信号。
单片机36，10位AD，将电流信号采样为数字信号。一个串口接收GNSS10 输入的经纬度。接收1PPS秒脉冲，以此为相位参考点，这是本发明的关键。
液晶显示器37，显示像素为64*128。
探测器GNSS模块38，北斗导航系统，向单片机6提供经纬度和秒脉冲。
同步探测器在故障点两侧探测的相位相差约180度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，包括：
两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；
一个同步探测器，在GNSS时间基准控制下通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。
2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源包括：
GNSS模块，用于将经纬度及秒脉冲信号提供给单片机作为时间基准；
信号源单片机，连接至GNSS模块，用于根据GNSS模块提供的经纬度及秒脉冲驱动逆变电路产生电压同步交流信号；
逆变电路，连接至信号源单片机，用于在信号源单片机的驱动下，将电源输出的直流电源信号转换为电压同步交流信号，并将电压同步交流信号输出至故障线路。
3.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，逆变电路包括：相互连接为逆变全桥结构的四个开关管。
4.根据权利要求3所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源还包括：
开关管驱动器，连接在开关管与信号源单片机之间，用于根据信号源单片机输出的控制信号驱动开关管，以完成对直流信号的同步逆变。
5.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源还包括：
滤波电路，包括滤波电容及滤波电感，连接在逆变电路的输出端，用于滤除逆变电路输出的高频信号。
6.根据权利要求5所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源还包括：
输出升压变压器，连接在滤波电路的输出端，用于对电压同步交流信号进行升压。
7.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，信号源单片机根据接收到的秒脉冲时间基准同步触发逆变电路产生电压同步信号。
8.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步探测器包括：
采集线圈，用于采集故障线路的交流电流信号；
探测器GNSS模块，用于向探测器单片机提供经纬度及秒脉冲时间基准；
探测器单片机，连接至采集线圈及探测器GNSS模块，用于根据秒脉冲判断交流电流信号的相位及相位反转点。
9.根据权利要求8所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步探测器还包括：
放大器，连接至采集线圈，用于对采集线圈采集到的电流交流信号进行放大；
有源滤波器，连接至放大器，用于对经过放大的信号进行放大；
差分变换器，连接在有源滤波器与探测器单片机之间，用于对经过放大后的信号进行差分变换，并输出至探测器单片机。
10.一种配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，包括：
在故障线路的两个端点分别向故障线路注入电压同步信号，在故障点的两侧故障线路电流相位相反；
在故障线路中检测交流电流信号的相位反转点；
以检测到的电流相位反转点为接地故障点。
CN202010122506.5A 2020-02-27 2020-02-27 配电网单相接地故障检测系统及方法 Pending CN111208389A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010122506.5A CN111208389A (zh) 2020-02-27 2020-02-27 配电网单相接地故障检测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010122506.5A CN111208389A (zh) 2020-02-27 2020-02-27 配电网单相接地故障检测系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111208389A true CN111208389A (zh) 2020-05-29

Family

ID=70788560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010122506.5A Pending CN111208389A (zh) 2020-02-27 2020-02-27 配电网单相接地故障检测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111208389A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113625112A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 国网河北省电力有限公司保定供电分公司 电缆故障定位方法及定位仪

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH095384A (ja) * 1995-06-16 1997-01-10 Hitachi Ltd 電力系統の故障点標定装置および故障点標定方法
JPH10132890A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Hitachi Ltd 故障点標定方法および装置
CN101509951A (zh) * 2009-03-26 2009-08-19 黑龙江火地电气科技有限公司 一种配电网故障定位方法和装置
CN101871990A (zh) * 2010-05-24 2010-10-27 北京交通大学 架空输电线路故障定位系统
CN105425106A (zh) * 2015-11-11 2016-03-23 国网山西省电力公司晋城供电公司 一种电缆故障检测试验系统及其工作方法
US20170003335A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 Abb Technology Ag Fault Location Method For Series-Compensated Double-Circuit Transmission Lines
CN205982512U (zh) * 2016-07-14 2017-02-22 国网河北省电力公司涿州市供电分公司 一种配电网故障定位信号源装置及故障定位系统
CN110470945A (zh) * 2019-07-15 2019-11-19 福建省万维新能源电力有限公司 一种输变电线路故障检测定位方法
CN211856776U (zh) * 2020-02-27 2020-11-03 戚宇林 配电网单相接地故障检测系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH095384A (ja) * 1995-06-16 1997-01-10 Hitachi Ltd 電力系統の故障点標定装置および故障点標定方法
JPH10132890A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Hitachi Ltd 故障点標定方法および装置
CN101509951A (zh) * 2009-03-26 2009-08-19 黑龙江火地电气科技有限公司 一种配电网故障定位方法和装置
CN101871990A (zh) * 2010-05-24 2010-10-27 北京交通大学 架空输电线路故障定位系统
US20170003335A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 Abb Technology Ag Fault Location Method For Series-Compensated Double-Circuit Transmission Lines
CN105425106A (zh) * 2015-11-11 2016-03-23 国网山西省电力公司晋城供电公司 一种电缆故障检测试验系统及其工作方法
CN205982512U (zh) * 2016-07-14 2017-02-22 国网河北省电力公司涿州市供电分公司 一种配电网故障定位信号源装置及故障定位系统
CN110470945A (zh) * 2019-07-15 2019-11-19 福建省万维新能源电力有限公司 一种输变电线路故障检测定位方法
CN211856776U (zh) * 2020-02-27 2020-11-03 戚宇林 配电网单相接地故障检测系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113625112A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 国网河北省电力有限公司保定供电分公司 电缆故障定位方法及定位仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101603995B (zh) 台区用户识别仪
CN103477233B (zh) 一种电流检测电路及其控制电路和电源转换电路
CN204679548U (zh) 一种单线圈磁调制式剩余电流检测装置
CN105510773A (zh) 一种直流系统接地故障检测装置
CN102645576A (zh) 一种电感电流过零点的检测装置与检测方法
CN207021912U (zh) 多路输出任意波形电压源系统
CN101382577A (zh) 配电网单相接地故障定位装置
CN1133878C (zh) 接地电阻异频测量方法及装置
CN102121954A (zh) 高压介质损耗测试装置及测试方法
CN203012073U (zh) 配电网线路故障定位系统
CN211856776U (zh) 配电网单相接地故障检测系统
CN111208389A (zh) 配电网单相接地故障检测系统及方法
CN214669389U (zh) 多功能便携式配电网故障十字定位探测系统
CN108020793A (zh) 特种电源输出脉冲检测电路及特种电源失电检测方法
CN206471829U (zh) 一种断路器选相控制用同步调理电路
CN215219014U (zh) 一种多功能便携式中低压线路故障快速定位仪
CN102749523A (zh) 一种应用于光伏逆变系统的直流接地电阻检测电路
CN112904151A (zh) 多功能便携式配电网故障十字定位探测系统及方法
CN116298694A (zh) 多模式架空线路故障测试定位装置
CN106877334A (zh) 一种基于fpga的谐波检测补偿装置
CN206096239U (zh) 基准电压采样模块、信号处理装置及变频器
CN106059374A (zh) 一种具有电压采样隔离功能的纯正弦波逆变器
CN213843360U (zh) 一种交流电压采样电路及具有该电路的开关电源
CN112782605B (zh) 高频高压信号电压电流的幅值及相位隔离检测电路
CN2757143Y (zh) 电力输电线路弧光接地点探测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination