CN112816829B - 一种故障定位的分析装置及分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统寄生回路检测研发技术领域，尤其涉及一种故障定位的分析装置，包括分析装置主体以及探测仪终端，所述分析装置主体包括用于低频信号产生的信号源产生电路、电压信号检测电路、用于对检测的模拟量数据进行处理的处理器电路、第一无线通讯模块、第一显示屏幕，所述探测仪终端包括电流互感器检测模块、第二无线通讯模块以及第二显示屏幕，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块建立无线通讯以将电流互感器检测模块检测到的电流模拟量信息反馈至处理器电路进行处理，本发明的优点是：安全，检测效率高，较好的保障了维护人员的安全，设备结构简单，易于应用。

Description

一种故障定位的分析装置及分析方法
技术领域
本发明涉及电力系统寄生回路检测研发技术领域，尤其涉及一种故障定位的分析装置及分析方法。
背景技术
电力、电网等系统中，其直流系统通常由许多回路构成，由于施工改造、设备大修、人员误操作等因素，有可能在直流系统中产生寄生回路或者发生将两套直流系统错误合环的故障。由于寄生回路和环网故障电压状态量没有变化，导致目前站内安装的直流监视装置不能对合环报警。
当前，对绝缘接地故障查找的常用的方法有直流叠加法、直流分量法、低频叠加法或者信号注入法等。直流叠加法，基本原理是在电缆的三相添加运行母线电压，然后在电磁式电压互感器的中性点接地处加一个低压直流电压源，电缆同时施加有工频交流和直流电压，通过滤波器，滤除测试回路中的交流分量，只检测由直流电压源流过电缆绝缘层所产生的微弱直流电流，从而得到电缆的绝缘电阻来监测电缆的绝缘状况。直流叠加法的主要有以下缺点：有较大的杂散电流，使得漏电阻变低造成了较大的测量误差；检测的直流互感器中长期流过直流电源会发生磁饱和现象而产生零序电压，可能造成电力系统内继电器保护误动作；直流叠加法只适用于中性点不接地的电网系统中。
直流分量法利用水树枝的“整流效应”，即在外加交流正负半周电压的反复作用下，电缆绝缘层中会聚集负电荷，然后逐渐从导体层向屏蔽层漂移，产生一个直流分量，该直流分量的能够反映水树枝的情况，从而来诊断电缆的绝缘情况。直流分量发缺点是，较小跟直流叠加法一样，容易受到杂散电流的影响，当电缆接头泄露电阻降低一样会扩大误差。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种解决背景技术中至少一个技术问题而设计的一种故障定位的分析装置及分析方法。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：一种故障定位的分析装置，包括分析装置主体以及探测仪终端，所述分析装置主体包括用于低频信号产生的信号源产生电路、电压信号检测电路、用于对检测的模拟量数据进行处理的第一处理器电路、第一无线通讯模块，所述探测仪终端包括电流互感器检测模块、第二无线通讯模块以及第二处理器电路，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块建立无线通讯以将电流互感器检测模块检测到的电流模拟量信息反馈至第一处理器电路进行处理，设置与第二处理器电路电连接的显示屏幕用于参数或状态的显示。其中，所述用于低频信号产生的信号源产生电路输出的频率为F1，电流为I0。
其中，所述用于低频信号产生的信号源产生电路包括信号源产生模块以及与其连接的第一输出端、第二输出端，所述第一输出端与第二输出端之间的输出电压为U2。
其中，在所述的第一输出端与信号源产生模块之间串接限流电阻，所述限流电阻的阻值为R1，所述限流电阻往所述信号源产生模块之间的接点与第二输出端之间的电压为U1。
其中，被测第一回路与被测第二回路之间的寄生回路的绝缘电阻阻值为RX，所述U1、U2、R1、RX满足如下关系：(U1-U2)/U2=R1/RX，由第一处理器电路根据上述公式核算出绝缘电阻阻值RX的具体数值。
其中，所述电流互感器检测模块检测到的电流为I1,被测电路的电路阻值为RE，所述U2、RX、I1、RE满足如下关系；U2/RX=I2，I2/I1=RE/RX，由第二处理器电路根据上述公式核算出被测电路的电路阻RE的具体数值，并将该RE的阻值由第二处理器电路处理之后反馈至显示屏幕进行显示。
其中，如被测电路的电流I1接近于频率F1以及电流大于或等于0.2MA则判断有寄生故障的存在,被测电路的电流I1远离频率F1或接近于频率F1并且在电流小于0.2MA时则判断无寄生故障的存在，并将结果反馈至第二显示屏幕进行显示。
其中，第一回路流向第二回路的电流方向为Y1，被测回路由电流互感器检测到的电流方向为Y2，由第一处理器电路判断如果Y1与Y2为相同方向时为同向寄生，由第一处理器电路如果Y1与Y2相反时为反向寄生，并将同向寄生或反向寄生的状态由第二处理器电路处理之后反馈至显示屏幕进行显示。
其中，如RE等于或接近于RX时，可以判断为单一回路寄生，如果RE不接近且大于RX，可以判断为多回路寄生。
一种分析方法，包括上述任一结构所述的一种故障定位的分析装置，包括以下步骤：
S1,断开被测第一回路与第二回路的供电电源；
S2,将被测第一回路L1连接于所述的第一输出端，被测第二回路L2连接于第二输出端，此时可以测算出被测第一晖路与被测第二回路之间的电阻RX；
S3,在被测第一回路或被测第二回路的次级回路或次级回路的逐级次回路上使用电流互感器检测模块对其馈线支路或逐级馈线支路的进线或出线电流和电流方向，进而可以由第一处理器电路测算出被测回路的电阻RE；
S4，通过对比RX与RE的阻值，如RE等于或接近于RX时，可以判断为单一回路寄生，如果RE不接近且大于RX，可以判断为多回路寄生；
S5，由第一处理器电路判断如果Y1与Y2为相同方向时为同向寄生，由第一处理器电路判断如果Y1 与Y2相反时为反向寄生，并将同向寄生或反向寄生的状态由第二处理器电路处理之后反馈至第二显示屏幕进行显示；
S6,维保人员在检测到被测回路上的电器元件与第一回路以及第二回路连接,如果寄生电流流进与流出在同一回路上则此电器元件没有故障点，如果寄生电流的流进与流出分别在第一回路与第二回路上，则此电路元件存在故障点。
其中，所述的电压检测电路包括第一检测端以及第二检测端，所述第一检测端以及第二检测端对应连接于第一输出端以及第二输出端上。
其中，所述的处理器电路包括置于分析装置主体的第一处理器电路以及置于探测仪终端上的第二处理器电路。
其中，所述的显示屏幕包括置于分析装置主体的第一显示屏幕以及置于探测仪终端上的第二显示屏幕。
本发明的优点在于：通过分析装置首先确定回路的绝缘故障，在通过探测装置逐个探测该回路中的所有支路，从而定位故障支路或者寄生回路。另外，该分体式的设计，使得可以在不带电情况下检测并定位寄生回路故障和环网故障点的设备，该设备能帮助运行维护人员快速找到故障点，大大提高了运行维护效率，提高系统安全性。
附图说明
图1为被检测电路结构示意图；
图2为分析装置的电路连接示意图；
图3为限流电阻相邻电路的部分结构示意图；
图4为实际产品测试的状态图。
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他方式来实施，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的改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有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知识为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1，参照图1-4，一种故障定位的分析装置，包括分析装置主体以及探测仪终端，所述分析装置主体包括用于低频信号产生的信号源产生电路、生成的低频信号频率可以通过人机交互模块设置，可在0.12Hz，0.25Hz,0.5Hz,1Hz之间设置，优选的，设置为0.25Hz，整体检测效率较高，信号的幅度可在0.4mA,0.8mA,1.6mA,2.5mA之间进行循环设定，默认信号幅度1.6mA，产生信号的类型可以是正弦信号，也可以是矩形波信号。
电压信号检测电路，基于本电路中的第一检测端、第二检测端的检测结构则类似电压模拟量采集的模块对其电表的模拟量进行采集反馈至第一处理器或第二处理器中相应进行处理。
用于对检测的模拟量数据进行处理的第一处理器电路、第一无线通讯模块，所述探测仪终端包括电流互感器检测模块、第二无线通讯模块以及第二处理器电路，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块建立无线通讯以将电流互感器检测模块检测到的电流模拟量信息反馈至第一处理器电路进行处理，设置与第二处理器电路电连接的显示屏幕用于参数或状态的显示。
其中，所述的处理器电路包括置于分析装置主体的第一处理器电路以及置于探测仪终端上的第二处理器电路。
其中，所述的显示屏幕包括置于分析装置主体的第一显示屏幕以及置于探测仪终端上的第二显示屏幕。
其中，所述用于低频信号产生的信号源产生电路输出的频率F1，电流为I0。
其中，所述用于低频信号产生的信号源产生电路包括信号源产生模块以及与其连接的第一输出端B、第二输出端G，所述第一输出端B与第二输出端G之间的输出电压变化幅值为U2。
其中，在所述的第一输出端与信号源产生模块之间串接限流电阻，所述限流电阻的阻值为R1，所述限流电阻往所述信号源产生模块之间的接点A与第二输出端G之间的电压为U1，可选的，R1的阻值为定值的20K欧姆。
其中，被测第一回路与被测第二回路之间的寄生回路的绝缘电阻阻值为RX，所述U1、U2、R1、RX满足如下关系：(U1-U2)/U2=R1/RX，由第一处理器电路根据上述公式核算出绝缘电阻阻值RX的具体数值,并将该RX的阻值由第一处理器电路处理之后反馈至显示屏幕进行显示，优选的，由第一处理器进行核算并反馈至与其连接的第一显示屏幕显示。
其中，所述电流互感器检测模块检测到的电流为I1,被测电路的电路阻值为RE，所述U2、RX、I1、RE满足如下关系；U2/RX=I2，I2/I1=RE/RX，由第二处理器电路根据上述公式核算出被测电路的电路阻RE的具体数值，并将该RE的阻值由第二处理器电路处理之后反馈至显示屏幕进行显示，优选的，由第二处理器进行核算并反馈至与其连接的第二显示屏幕显示。
其中，如被测电路的电流I1接近于频率F1以及电流大于或等于0.2MA则判断有寄生故障的存在，被测电路的电流I1远离频率F1或接近于频率F1并且在电流小于0.2MA时则判断无寄生故障的存在，并将结果反馈至第二显示屏幕进行显示。
其中，第一回路流向第二回路的电流方向为Y1，被测回路由电流互感器检测到的电流方向为Y2，由第一处理器电路判断如果Y1与Y2为相同方向时为同向寄生，由第一处理器电路判断如果Y1与Y2相反时为反向寄生，并将同向寄生或反向寄生的状态由第二处理器电路处理之后反馈至显示屏幕进行显示。其中，如RE等于或接近于RX时，可以判断为单一回路寄生，如果RE不接近且大于RX，可以判断为多回路寄生。
其中，所述的电压检测电路包括第一检测端以及第二检测端，所述第一检测端以及第二检测端对应连接于第一输出端以及第二输出端上。
可选的，处理器电路可以实现核心处理功能部分，运行应用嵌入式程序，与各单元之间互联，实现控制、数据分析、文件管理、通信控制。
可选的，分析装置主体以及探测仪终端分别设置电源单元，可以为外接直流DC5V输入，在没有外接电源的情况下，可以通过DC12V-DC18V电池供电。
可选的，设置存储单元为参数存贮以及测试结果的数据存储，分为内存128MFLash，1G以上SD卡存储模块。
第一显示屏幕或第二显示屏幕可以显示单元采用采用TFT液晶显示屏，供用户进行参数设置，测量显示，以及测量结果结果查询等。
分析装置主体以及探测仪终端分别设置可以均设置按键单元为手动选择键盘，辅助进行菜单的选择。
与第一处理电路电连接的接口单元主要RS232/485串口通讯接口，方便分析装置的调试。USB接口用于程序的更新以及调试。
与第一处理电路电连接的第一无线通讯模块采用无线通信方式，主要与探测装置之间的数据通信，通信数据速率设为2Mbps，极大的降低了无线传输中的碰撞现象；采用125频点的多频点，满足多点通信和跳频通信需要，配置15x29mm的2.4GHz天线，体积小巧。采用应答模式，极大的降低了电流消耗。
实施例2：一种分析方法，包括上述任一结构所述的一种故障定位的分析装置，包括以下步骤：
S1,断开被测第一回路与第二回路的供电电源；
S2,将被测第一回路L1连接于所述的第一输出端，被测第二回路L2连接于第二输出端，此时可以测算出被测第一回路与被测第二回路之间的电阻RX；
S3,在被测第一回路或被测第二回路的次级回路或次级回路的逐级次回路上使用电流互感器检测模块对其馈线支路或逐级馈线支路的进线或出线电流和电流方向，进而可以由第一处理器电路测算出被测回路的电阻RE；
S4，通过对比RX与RE的阻值，如RE等于或接近于RX时，可以判断为单一回路寄生，如果RE不接近且大于RX，可以判断为多回路寄生；
S5，由第一处理器电路判断如果Y1与Y2为相同方向时为同向寄生，由第一处理器电路判断如果Y1 与Y2相反时为反向寄生，并将同向寄生或反向寄生的状态由第二处理器电路处理之后反馈至第二显示屏幕进行显示；
S6,维保人员在检测到被测回路上的电器元件与第一回路以及第二回路连接,如果寄生电流流进与流出在同一回路上则此电器元件没有故障点，如果寄生电流的流进与流出分别在第一回路与第二回路上，则此电路元件存在故障点。
基于实施例1中的故障定位的分析装置，本领域技术人员可以灵活的在原本的功能的基础上，在具体的维保过程中，根据实际的环境需求进行相应的设置以及测试。
具体的说，对于以上的电路器件可以为继电器、端子排等应用于电路器件中的电路元器件，尤其是较多可能涉及两个回路的电路器件，如继电保护设备的控制回路中。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种故障定位的分析装置，包括分析装置主体以及探测仪终端，所述分析装置主体包括用于低频信号产生的信号源产生电路、电压信号检测电路、用于对检测的模拟量数据进行处理的第一处理器电路、第一无线通讯模块、第一显示屏幕，其特征在于：所述探测仪终端包括电流互感器检测模块、第二无线通讯模块、第二显示屏幕以及第二处理器电路，所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块建立无线通讯，设置与第一处理器电路电连接的第一显示屏幕用于参数或状态的显示，所述用于低频信号产生的信号源产生电路输出的频率值为F1，电流值为I0，所述用于低频信号产生的信号源产生电路包括信号源产生模块以及与其连接的第一输出端、第二输出端，所述第一输出端与第二输出端之间的输出电压为U2，在所述的第一输出端与信号源产生模块之间串接限流电阻，所述限流电阻的阻值为R1，所述限流电阻往所述信号源产生模块之间的接点与第二输出端之间的电压为U1，被测第一回路与被测第二回路之间的寄生回路的绝缘电阻阻值为RX，所述U1、U2、R1、RX满足如下关系：(U1-U2)/U2＝R1/RX，由第一处理器电路根据上述公式核算出绝缘电阻阻值RX的具体数值，如被测电路的电流I1接近于频率F1以及电流大于或等于0.2MA则判断有寄生故障的存在，被测电路的电流I1远离频率F1或接近于频率F1并且在电流小于0.2MA时则判断无寄生故障的存在，并将结果反馈至第二显示屏幕进行显示。
2.如权利要求1所述的一种故障定位的分析装置，其特征在于：所述电流互感器检测模块检测到的电流为I1,被测电路的电路阻值为RE，所述U2、RX、I1、RE满足如下关系；U2/RX＝I2，I2/I1＝RE/RX，由第二处理器电路根据上述公式核算出被测电路的电路阻值RE的具体数值，并将该RE的阻值由第二处理器电路处理之后反馈至第二显示屏幕进行显示。
3.如权利要求2所述的一种故障定位的分析装置，其特征在于：第一输出端流向第二输出端的电流方向为Y1，被测回路由电流互感器检测到的电流方向为Y2，由第二处理器电路判断如果Y1与Y2为相同方向时为同向寄生，由第二处理器电路判断如果Y1与Y2相反时为反向寄生，并将同向寄生或反向寄生的状态反馈至第二显示屏幕进行显示。
4.一种分析方法，包括采用如权利要求1-3任一项所述的一种故障定位的分析装置，包括以下步骤：
S1,断开被测第一回路与第二回路的供电电源；
S2,将被测第一回路L1连接于所述的第一输出端，被测第二回路L2连接于第二输出端，此时可以测算出被测第一回路与被测第二回路之间的电阻RX；
S3,在被测第一回路或被测第二回路的次级回路或次级回路的逐级次回路上使用电流互感器检测模块对其馈线支路或逐级馈线支路的进线或出线电流和电流方向，进而可以由第二处理器电路测算出被测回路的电阻RE；
S4，通过对比RX与RE的阻值，如RE等于或接近于RX时，可以判断为单一回路寄生，如果RE不接近且大于RX，可以判断为多回路寄生；
S5，第一输出端流向第二输出端的电流方向为Y1，被测回路由电流互感器检测到的电流方向为Y2，由第二处理器电路判断如果Y1与Y2为相同方向时为同向寄生，由第二处理器电路判断如果Y1与Y2相反时为反向寄生，并将同向寄生或反向寄生的状态反馈至第二显示屏幕进行显示；
S6,维保人员在检测到被测回路上的电器元件与第一回路以及第二回路连接,如果寄生电流流进与流出在同一回路上则此电器元件没有故障点，如果寄生电流的流进与流出分别在第一回路与第二回路上，则此电路元件存在故障点。
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