CN112578326A - 一种适用于故障行波定位的模拟试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于故障行波定位的模拟试验平台，包括行波电流回路、工频大电流回路和工频小电流回路。所述行波电流回路包括浪涌电流发生器、电流探头、KM线圈、试品1和试品2，所述行波电流回路实现雷击/非雷击行波信号的输出；所述工频大电流回路包括调压器1、升流变、KM触点、钳形电流表、试品1和试品2，所述工频大电流回路模拟故障电流的输出；所述工频小电流回路包括调压器2、限流电阻、钳形电流表、试品1和试品2，所述工频小电流回路模拟线路正常工作电流的输出。本发明结合可编程恒流输出和高频柔性电流检测技术，搭建故障行波定位的模拟试验平台，模拟输电线路正常工作、雷击/非雷击故障以及线路跳闸状态的发生，为分布式故障监测装置的测试提供检测环境。
Description
技术领域
本发明属于电力应用领域，尤其涉及架空线路或者电缆的分布式故障监测的一种故障行波定位的模拟试验平台。
背景技术
随着智慧运检体系建设的深入推进，输电线路分布式故障监测装置被广泛应用于输电线路日常运维工作中，发挥了重要作用。但是，输电线路分布式故障监测装置应用过程中仍存在一些不足：一是终端本体方面，测量精度、可靠性整体不高，出厂试验、入网前的检验把关不严格；二是系统功能方面，系统功能缺乏有效验证环境，特别是入网前缺少必要的联调测试和场景验证。为此，需搭建故障行波定位的模拟试验平台，开展输电线路分布式故障监测装置的功能测试和性能测试。
发明内容
本发明的目的是提出一种适用于主网线路的故障定位，安全性和自动化程度高的故障行波定位的模拟试验平台，以克服现有技术的缺陷。本发明所要解决的技术问题是：传统故障模拟试验平台主要采用动模实验室，仅适用于配电网线路故障定位，无法适用于主网线路的故障定位，同时测量成本较高，流程较复杂。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于故障行波定位的模拟试验平台，所述平台包括行波电流回路、工频大电流回路和工频小电流回路；所述行波电流回路包括浪涌电流发生器、电流探头、KM线圈、试品1和试品2，所述电流探头、试品1和试品2、KM线圈依序串联，且所述电流探头以及KM线圈的一端与浪涌电流发生器连接构成所述行波电流回路，所述行波电流回路实现雷击/非雷击行波信号的输出；所述工频大电流回路包括调压器、升流变压器、KM触点、钳形电流表、试品1和试品2，所述调压器的输出连接升流变压器，且升流变压器的输出两端连接依序串联的KM触点、试品1和试品2、钳形电流表构成所述工频大电流回路，所述工频大电流回路模拟故障电流的输出；所述工频小电流回路包括调压器、限流电阻、钳形电流表、试品1和试品2，所述调压器的输出两端连接依序串联的限流电阻、试品1和试品2、钳形电流表构成所述工频小电流回路，所述工频小电流回路模拟线路正常工作电流的输出。
本发明还提供一种利用所述适用于故障行波定位的模拟试验平台的模拟试验方法。
所述模拟试验方法的步骤是：
(1)在中心站后台软件中设置一条模拟线路，长度为5～10km，配置两台监测装置于模拟线路两端；
(2)将已配置的两台监测装置安装在试验导线上，方向相反；
(3)工频小电流回路接入，模拟输电线路正常工作状态；
(4)工频小电流回路断开，浪涌电流发生器产生幅值为1kA、波形为8/20μs的行波电流，行波电流回路接入，模拟雷击或者非雷击故障；
(5)继电器检测到行波电流，驱动工频大电流回路接入，升流变压器产生1kA工频故障电流，对导线回路施加故障信号；
(6)通过后台软件查看监测装置采集的行波电流波形，验证软件是否能够自动计算故障点位置，诊断位置与线路中点的差值即为装置的定位误差。
所述步骤(5)具体实施过程为：
高频柔性电流钳采集行波电流信号，经过电流探头，直接输出电压信号，然后转化为触发信号，触发可编程恒流源，驱动可编程恒流源输出工频大电流信号。
所述步骤(6)具体实施过程为：
设两个监测点间的区间长度为L，故障发生在两个监测点之间的A点，A距监测点1的距离为L1，A点距监测点2的距离为L2；
从故障发生到监测点1和监测点2监测到行波电流的时间分别为t1、t2，行波在线路中的传播速度为V，可以得到故障点距监测点1的距离及故障点距监测点2的距离分别为：
通过GPS提供的准确相对时间t1、t2，可以定位出故障点A距监测点的距离，从而达到定位的目的。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可以实现输电线路分布式故障监测终端的功能和性能测试，同时适用于电缆和架空线路的测试环境搭建。
(2)本发明的行波电流回路、工频大电流回路和工频小电流回路共用电缆回路，即提高了大电流测试的安全性，又降低了测试系统的成本。
(3)本发明结合可编程恒流源和高频柔性电流测试技术，可实现不同工作状态的自动切换。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明的故障精度定位的测试回路电路图。
图3为本发明的双端行波定位模型图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明提出了一种适用于故障行波定位的模拟试验平台(图1)，包括行波电流回路、工频大电流回路和工频小电流回路。所述行波电流回路包括浪涌电流发生器、电流探头、KM线圈、试品1和试品2，所述行波电流回路实现雷击/非雷击行波信号的输出。所述工频大电流回路包括调压器、升流变、KM触点、钳形电流表、试品1和试品2，所述工频大电流回路模拟故障电流的输出；所述工频小电流回路包括调压器、限流电阻、钳形电流表、试品1和试品2，所述工频小电流回路模拟线路正常工作电流的输出。实施本发明，结合可编程恒流输出和高频柔性电流检测技术，搭建故障行波定位的模拟试验平台，模拟输电线路正常工作、雷击/非雷击故障以及线路跳闸状态的发生，为分布式故障监测装置的测试提供检测环境。
1、本发明故障定位精度模拟试验的实施步骤(图2)如下：
(1)在中心站后台软件中设置一条模拟线路，长度为5～10km，配置两台监测装置于模拟线路两端。
(2)将已配置的两台监测装置安装在试验导线上，方向相反。
(3)工频小电流回路接入，模拟输电线路正常工作状态。
(4)工频小电流回路断开，浪涌电流发生器产生幅值为1kA、波形为8/20μs的行波电流，行波电流回路接入，模拟雷击或者非雷击故障
(5)继电器检测到行波电流，驱动工频大电流回路接入，升流器产生1kA工频故障电流，对导线回路施加故障信号。
(6)通过后台软件查看监测装置采集的行波电流波形，验证软件是否能够自动计算故障点位置，诊断位置与线路中点的差值即为装置的定位误差。
2、故障定位精度模拟试验的步骤5具体实施过程为：
高频柔性电流钳采集行波电流信号，经过电流探头，直接输出电压信号，然后转化为触发信号，触发可编程恒流源，驱动可编程恒流源输出工频大电流信号。
3、故障定位精度模拟试验的步骤6具体实施过程为：
故障精确定位的简单模型(图3)，设两个监测点间的区间长度为L，故障发生在两个监测点之间的A点，A距监测点1的距离为L1，A距监测点2的距离为L2。
从故障发生到监测点1和监测点2监测到行波电流的时间分别为t1、t2，行波在线路中的传播速度为V。可以得到故障点距监测点1的距离及故障点距监测点2的距离分别为：
通过GPS提供的准确相对时间t1、t2，可以定位出故障点A距监测点的距离，从而达到定位的目的。
实际测试中，由于线路较短，监测终端置于线路两端，方向相反，则有t1＝t2，即故障点设置为线路中点，基于双端定位原理，
ΔL＝|L1-0.5L|＝|L2-0.5L|，即可自动计算定位故障距离，依据Q/GDW11660—2016的要求及方法，若满足定位误差不大于300m，则测试结论是合格。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种适用于故障行波定位的模拟试验平台，其特征在于：
所述平台包括行波电流回路、工频大电流回路和工频小电流回路；所述行波电流回路包括浪涌电流发生器、电流探头、KM线圈、试品1和试品2，所述行波电流回路实现雷击/非雷击行波信号的输出；
所述工频大电流回路包括调压器、升流变压器、KM触点、钳形电流表、试品1和试品2，所述工频大电流回路模拟故障电流的输出；所述工频小电流回路包括调压器2、限流电阻、钳形电流表、试品1和试品2，所述工频小电流回路模拟线路正常工作电流的输出。
2.如权利要求1所述的适用于故障行波定位的模拟试验平台，其特征在于：所述电流探头、试品1和试品2、KM线圈依序串联，且所述电流探头以及KM线圈的一端与浪涌电流发生器连接构成所述行波电流回路。
3.如权利要求1所述的适用于故障行波定位的模拟试验平台，其特征在于：所述调压器1的输出连接升流变压器，且升流变压器的输出两端连接依序串联的KM触点、试品1和试品2、钳形电流表构成所述工频大电流回路。
4.如权利要求1所述的适用于故障行波定位的模拟试验平台，其特征在于：所述调压器2的输出两端连接依序串联的限流电阻、试品1和试品2、钳形电流表构成所述工频小电流回路。
5.利用权利要求1-5任一项所述的适用于故障行波定位的模拟试验平台的模拟试验方法，所述模拟试验方法的步骤是：
(1)在中心站后台软件中设置一条模拟线路，长度为5～10km，配置两台监测装置于模拟线路两端；
(2)将已配置的两台监测装置安装在试验导线上，方向相反；
(3)工频小电流回路接入，模拟输电线路正常工作状态；
(4)工频小电流回路断开，浪涌电流发生器产生幅值为1kA、波形为8/20μs的行波电流，行波电流回路接入，模拟雷击或者非雷击故障；
(5)继电器检测到行波电流，驱动工频大电流回路接入，升流变压器产生1kA工频故障电流，对导线回路施加故障信号；
(6)通过后台软件查看监测装置采集的行波电流波形，验证软件是否能够自动计算故障点位置，诊断位置与线路中点的差值即为装置的定位误差。
6.如权利要求5所述的适用于故障行波定位的模拟试验平台的模拟试验方法，其特征在于，所述步骤(5)具体实施过程为：
高频柔性电流钳采集行波电流信号，经过电流探头，直接输出电压信号，然后转化为触发信号，触发可编程恒流源，驱动可编程恒流源输出工频大电流信号。
7.如权利要求5所述的适用于故障行波定位的模拟试验平台的模拟试验方法，其特征在于，所述步骤(6)具体实施过程为：
设两个监测点间的区间长度为L，故障发生在两个监测点之间的A点，A距监测点1的距离为L1，A点距监测点2的距离为L2；
从故障发生到监测点1和监测点2监测到行波电流的时间分别为t1、t2，行波在线路中的传播速度为V，可以得到故障点距监测点1的距离及故障点距监测点2的距离分别为：
通过GPS提供的准确相对时间t1、t2，可以定位出故障点A距监测点的距离，从而达到定位的目的。
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