CN112904241B - 一种环网故障查找方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种环网故障查找方法、装置及系统，该环网故障查找方法包括：获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置；通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。本发明实施例提供的环网故障查找方法、装置及系统，能够提高环网故障查找的效率和可靠性。

Description

一种环网故障查找方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及环网故障查找技术，尤其涉及一种环网故障查找方法、装置及系统。

背景技术

在电力系统中，变电站为提高站用交流电源的供电可靠性，一般配置两台或以上站用变压器，降压后构成两段独立运行的交流供电母线。站用交流系统为保障供电持续可靠性，线路不设漏电保护、绝缘监测等故障监测与保护，但两段独立运行的交流供电母线在多次技改施工后可能造成环网，对独立电源系统环网危害较大，需及时查找环网故障。

目前，现有的环网故障查找方法，通常是监测线路中的不平衡电流，或者向线路中注入电压信号，通过追踪信号查找环网故障点，但注入信号会使电力系统有一定的安全隐患，并且在发生环网故障时线路中可能不存在不平衡电流，即无法确定环网故障点，影响环网故障查找的效率和可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种环网故障查找方法、装置及系统，以提高环网故障查找的效率和可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种环网故障查找方法，包括：

获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；

根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置；

通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。

可选的，根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，包括：

根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，确定第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率；

根据第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率，生成频率与第一变压器的工作频率以及第二变压器的工作频率均不同的电流信号，并对电流信号进行放大，将放大后的电流信号作为特征信号；其中，电流信号的频率低于各变压器的工作频率的一半或高于各变压器的工作频率的1.5倍。

可选的，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点，包括：

在第二变压器的各线路中查找追踪特征信号，确定特征信号对应的线路位置点；

将特征信号对应的线路位置点作为环网故障点。

可选的，在第二变压器的各线路中查找追踪特征信号，确定特征信号对应的线路位置点，包括：

通过第二感应器在第二变压器的各相线路以及接地线路中查找追踪特征信号；

若第二变压器的至少一个线路中存在特征信号，则确定特征信号对应有至少一个线路位置点。

可选的，在环网中各线路查找追踪特征信号之前，包括：

保持施加到第一变压器的接地位置的特征信号的状态不变。

可选的，第一感应器和第二感应器均为电流互感器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种环网故障查找装置，包括：

参数获取模块，用于获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；

信号生成模块，用于根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置；

故障确定模块，用于通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。

第三方面，本发明实施例还提供了一种环网故障查找系统，其特征在于，包括：特征信号发生器和故障查找探测器，特征信号发生器和故障查找探测器通信连接，特征信号发生器设置有如第二方面所述的参数获取模块和信号生成模块，故障查找探测器设置有如第二方面所述的故障确定模块。

可选的，特征信号发生器包括依次电连接的第一控制器、第一放大电路和第一感应器，故障查找探测器包括依次电连接的第二控制器、第二放大电路和第二感应器，第一控制器和第二控制器通信连接。

可选的，特征信号发生器还包括与第一控制器电连接的第一显示/按键模块，特征信号发生器还包括与第二控制器电连接的第二显示/按键模块。

本发明实施例提供的环网故障查找方法、装置及系统，通过获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置；通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。本发明实施例提供的环网故障查找方法、装置及系统，相比现有的环网故障查找方法，无需监测线路中的不平衡电流或向线路中注入电压信号，只需感应特征信号并检测追踪特征信号即可确定环网故障点，防止因注入信号导致安全隐患，以及在发生环网故障时线路中可能监测不到不平衡电流的问题，从而提高环网故障查找的效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种环网故障查找方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种变压器独立运行的示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种变压器环网故障的示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种环网故障查找方法的流程图；

图5是本发明实施例二提供的一种感应器无接触式耦合信号的示意图；

图6是本发明实施例二提供的另一种感应器无接触式耦合信号的示意图；

图7是本发明实施例三提供的一种环网故障查找装置的结构框图；

图8是本发明实施例四提供的一种环网故障查找系统的结构框图；

图9是本发明实施例四提供的一种特征信号发生器的结构框图；

图10是本发明实施例四提供的一种故障查找探测器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种环网故障查找方法的流程图，本实施例可适用于对变电站进行环网故障查找等方面，该方法可以由环网故障查找装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在具有环网故障查找功能的电子设备如计算机中，该方法具体包括如下步骤：

步骤110、获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数。

其中，工作参数包括频率、电压和电流等参数，变电站一般配置两台或以上站用变压器，两台变压器降压后可构成两段独立运行的400V交流供电母线。图2是本发明实施例一提供的一种变压器独立运行的示意图，图2中第一变压器和第二变压器均独立运行，变压器端中性线接地，大地为良好导体，两台独立的站用变压器构成单回路电气线路，Ua1、Ub1、Uc1为第一变压器的三相线路，Ua2、Ub2、Uc2为第二变压器的三相线路，Un1和Un2分别为第一变压器的中性点所在线路和第二变压器的中性点所在线路。变压器的工作参数可存储在变电站的控制系统中，环网故障查找装置可通过自身设置的与变电站的控制系统电连接的端口获取变电站中各变压器的工作参数，以确定特征信号。

步骤120、根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置。

具体的，图3是本发明实施例一提供的一种变压器环网故障的示意图，如第一变压器的频率和第二变压器的频率均为50Hz，则可生成频率与第一变压器的频率和第二变压器的频率均不同如10Hz的电流信号，并通过第一感应器CT1如电流互感器将生成的电流信号感应到第一变压器的接地位置。如图3中所示，若两台独立运行的站用变压器环网，环网位置与大地构成有效回路，环网支路会产生故障电流，环网故障产生环流可能影响线路级差配合、引发火灾、影响测量设备测试精度，则对于变电站的变压器，需环网故障查找装置将生成的特征信号通过第一感应器CT1可无接触感应到第一变压器的接地位置，以查找变电站的环网故障。

步骤130、通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。

其中，第一感应器和第二感应器可均为电流互感器，均可与变压器无接触实现环网故障查找。通过第一感应器将特征信号感应到第一变压器的接地位置后，若通过第二感应器检测第二变压器的接地位置有特征信号，则可确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，即两变压器之间有环网故障，需通过第二感应器CT2在环网中各线路如图3中第二变压器的各相线路Ua2、Ub2、Uc2以及Un2和地线等线路中查找追踪特征信号，若在第二变压器的Ua2相线路中检测到特征信号，则表示Ua2相线路与Ua1相线路连接形成环网，可确定环网故障点在Ua2相线路，以便相关工作人员及时采取应对措施。

本实施例提供的环网故障查找方法，根据获取的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置，通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。相比现有的环网故障查找方法，无需监测线路中的不平衡电流或向线路中注入电压信号，只需感应特征信号并检测追踪特征信号即可确定环网故障点，防止因注入信号导致安全隐患，以及在发生环网故障时线路中可能监测不到不平衡电流的问题，从而提高环网故障查找的效率和可靠性。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的一种环网故障查找方法的流程图，本实施例可适用于对变电站进行环网故障查找等方面，该方法可以由环网故障查找装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在具有环网故障查找功能的电子设备如计算机中，该方法具体包括如下步骤：

步骤210、获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数。

其中，工作参数包括频率、电压和电流等参数。变压器的工作参数可存储在变电站的控制系统中，环网故障查找装置可通过自身设置的与变电站的控制系统电连接的端口获取变电站中各变压器的工作参数，以确定各变压器的工作频率。

步骤220、根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，确定第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率。

具体的，环网故障查找装置可对获取的变电站中各变压器的工作参数进行存储，并可在获取的工作参数中查找对应变压器的工作频率，以生成特定的特征信号。

步骤230、根据第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率，生成频率与第一变压器的工作频率以及第二变压器的工作频率均不同的电流信号，并对电流信号进行放大，将放大后的电流信号作为特征信号。

其中，电流信号的频率低于各变压器的工作频率的一半或高于各变压器的工作频率的1.5倍，如第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率均为50Hz，则可生成频率低于25Hz或75Hz如10Hz或80Hz的电流信号，此时电流信号对应的电流值较小，可对电流信号进行放大，将放大后的电流信号作为特征信号，以满足实际需求。

需要说明的是，上述电流信号的频率的数值仅为示意性说明，频率的具体数值可根据实际情况设定，在此不做限定。

步骤240、将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置。

具体的，图5是本发明实施例二提供的一种感应器无接触式耦合信号的示意图，参考图5，在感应器的二次侧线圈加特征信号i2，一次回路N1感应到相应的特征信号i1，图6是本发明实施例二提供的另一种感应器无接触式耦合信号的示意图，参考图6，若一次回路N1有信号i1，二次回路N2的负载可检测到特征信号i2。采用开孔CT(钳形互感器)作为感应器，设计特征信号源发生特征信号，通过如图5所示的钳形互感器感应到交流系统；通过如图6所示的另一钳形互感器在交流系统检测所产生的特征信号，跟踪特征信号，查找到故障点，即通过第一感应器将特征信号感应到第一变压器的接地位置，并通过第二感应器在第二变压器的接地位置检测特征信号，确定第二变压器的接地位置是否有特征信号。第一感应器和第二感应器均可与变压器无接触查找环网故障，即可实现无接触式环网故障查找。

步骤250、通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，通过第二感应器在第二变压器的各相线路以及接地线路中查找追踪特征信号。

具体的，在环网中各线路查找追踪特征信号之前，保持施加到第一变压器的接地位置的特征信号的状态不变，以保证在第二变压器的接地位置检测特征信号的可靠性。若检测到第二变压器的接地位置有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，通过第二感应器在第二变压器的各相线路以及接地线路中查找追踪特征信号，以确定环网故障位置点。

步骤260、若第二变压器的至少一个线路中存在特征信号，则确定特征信号对应有至少一个线路位置点。

具体的，若第二变压器的某相线路以及地线中均检测到特征信号，则可确定特征信号对应的环网故障点在该相线路以及地线中，即若发生环网故障，则环网故障点在至少一条线路中。

步骤270、将特征信号对应的线路位置点作为环网故障点。

具体的，参考图3，若在第二变压器的Ua2相线路和地线中检测到特征信号，则表示Ua2相线路与Ua1相线路连接形成环网，地线也形成环网，可确定环网故障点在Ua2相线路以及地线中，从而便于相关工作人员及时对环网故障点采取应对措施。

本实施例提供的环网故障查找方法，将生成的特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置，并通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，通过第二感应器在第二变压器的各相线路以及接地线路中查找追踪特征信号，确定环网故障点。相比现有的环网故障查找方法，无需监测线路中的不平衡电流或向线路中注入电压信号，只需感应特征信号并检测追踪特征信号即可确定环网故障点，防止因注入信号导致安全隐患，以及在发生环网故障时线路中可能监测不到不平衡电流的问题，从而提高环网故障查找的效率和可靠性。

实施例三

图7是本发明实施例三提供的一种环网故障查找装置的结构框图，该环网故障查找装置包括参数获取模块310、信号生成模块320和故障确定模块330；其中，参数获取模块310用于获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；信号生成模块320用于根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将特征信号通过第一感应器施加到第一变压器的接地位置；故障确定模块330用于通过第二感应器检测第二变压器的接地位置是否有特征信号，若检测到有特征信号，则确定第一变压器和第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪特征信号，确定环网故障点。

在上述实施方式的基础上，信号生成模块320包括频率确定单元和信号生成单元；其中，频率确定单元用于根据第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数，确定第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率；信号生成单元用于根据第一变压器的工作频率和第二变压器的工作频率，生成频率与第一变压器的工作频率以及第二变压器的工作频率均不同的电流信号，并对电流信号进行放大，将放大后的电流信号作为特征信号；其中，电流信号的频率低于各变压器的工作频率的一半或高于各变压器的工作频率的1.5倍。

在一种实施方式中，故障确定模块330包括位置确定单元和故障确定单元；其中，位置确定单元用于在第二变压器的各线路中查找追踪特征信号，确定特征信号对应的线路位置点；故障确定单元用于将特征信号对应的线路位置点作为环网故障点。

优选的，上述位置确定单元包括信号查找子单元和位置确定子单元；其中，信号查找子单元用于通过第二感应器在第二变压器的各相线路以及接地线路中查找追踪特征信号；位置确定子单元用于若第二变压器的至少一个线路中存在特征信号，则确定特征信号对应有至少一个线路位置点。

优选的，上述环网故障查找装置还包括信号状态保持模块，信号状态保持模块用于保持施加到第一变压器的接地位置的特征信号的状态不变。

本实施例提供的环网故障查找装置与本发明任意实施例提供的环网故障查找方法属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的环网故障查找方法。

实施例四

图8是本发明实施例四提供的一种环网故障查找系统的结构框图，该环网故障查找系统包括：特征信号发生器10和故障查找探测器20，特征信号发生器10和故障查找探测器20通信连接，特征信号发生器10和故障查找探测器20执行如本发明任意实施例所述的环网故障查找方法。

其中，特征信号发生器10可生成特征信号，并可将生成的特征信号发送至故障查找探测器20，故障查找探测器20可对特征信号进行存储。特征信号发生器10通过将特征信号感应到第一变压器的接地位置，再由故障查找探测器20在第二变压器的接地位置检测特征信号，以查找环网故障。

图9是本发明实施例四提供的一种特征信号发生器的结构框图，图10是本发明实施例四提供的一种故障查找探测器的结构框图，结合图9和图10，可选的，特征信号发生器包括依次电连接的第一控制器11、第一放大电路12和第一感应器13，故障查找探测器包括依次电连接的第二控制器21、第二放大电路22和第二感应器23，第一控制器11和第二控制器21通信连接。

其中，第一放大电路12和第二放大电路22对信号放大的程度可相同。第一控制器11可生成特征信号，并将生成的特征信号传输至第一放大电路12，特征信号通过第一放大电路12放大后由第一感应器13感应到第一变压器的接地位置；第二感应器23在第二变压器的接地位置检测特征信号，若第二感应器23感应到信号，可将感应到的信号通过第二放大电路22放大后传输至第二控制器21，第二控制器21可将第二放大电路22传输的信号与已存储的特征信号作比对，若确定两信号相同，则可确定第一变压器和第二变压器存在环网，即发生环网故障，则继续通过第二感应器23查找追踪特征信号，确定特征信号对应的线路位置即环网故障点。

可选的，特征信号发生器还包括与第一控制器11电连接的第一显示/按键模块14，特征信号发生器还包括与第二控制器21电连接的第二显示/按键模块24。

具体的，第一显示/按键模块14可显示第一控制器11生成的特征信号，第二显示/按键模块24可显示第二控制器21接收到的第二感应器23感应的特征信号，便于相关工作人员直观观察特征信号。

本实施例提供的环网故障查找系统与本发明任意实施例提供的环网故障查找方法属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的环网故障查找方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种环网故障查找方法，其特征在于，包括：

获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；

根据所述第一变压器的工作参数和所述第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将所述特征信号通过第一感应器施加到所述第一变压器的接地位置；

通过第二感应器检测所述第二变压器的接地位置是否有所述特征信号，若检测到有所述特征信号，则确定所述第一变压器和所述第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪所述特征信号，确定环网故障点；

其中，所述根据所述第一变压器的工作参数和所述第二变压器的工作参数，生成特征信号，包括：

根据所述第一变压器的工作参数和所述第二变压器的工作参数，确定所述第一变压器的工作频率和所述第二变压器的工作频率；

根据所述第一变压器的工作频率和所述第二变压器的工作频率，生成频率与第一变压器的工作频率以及所述第二变压器的工作频率均不同的电流信号，并对所述电流信号进行放大，将放大后的电流信号作为特征信号；其中，所述电流信号的频率低于各变压器的工作频率的一半或高于各变压器的工作频率的1.5倍，所述第一变压器和所述第二变压器的所述工作频率一致。

2.根据权利要求1所述的环网故障查找方法，其特征在于，所述在环网中各线路查找追踪所述特征信号，确定环网故障点，包括：

在所述第二变压器的各线路中查找追踪所述特征信号，确定所述特征信号对应的线路位置点；

将所述特征信号对应的线路位置点作为环网故障点。

3.根据权利要求2所述的环网故障查找方法，其特征在于，所述在所述第二变压器的各线路中查找追踪所述特征信号，确定所述特征信号对应的线路位置点，包括：

通过所述第二感应器在所述第二变压器的各相线路以及接地线路中查找追踪所述特征信号；

若所述第二变压器的至少一个线路中存在所述特征信号，则确定所述特征信号对应有至少一个线路位置点。

4.根据权利要求1所述的环网故障查找方法，其特征在于，所述在环网中各线路查找追踪所述特征信号之前，包括：

保持所述施加到所述第一变压器的接地位置的特征信号的状态不变。

5.根据权利要求1所述的环网故障查找方法，其特征在于，所述第一感应器和所述第二感应器均为电流互感器。

6.一种环网故障查找装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取变电站的第一变压器的工作参数和第二变压器的工作参数；

信号生成模块，用于根据所述第一变压器的工作参数和所述第二变压器的工作参数，生成特征信号，并将所述特征信号通过第一感应器施加到所述第一变压器的接地位置；

故障确定模块，用于通过第二感应器检测所述第二变压器的接地位置是否有所述特征信号，若检测到有所述特征信号，则确定所述第一变压器和所述第二变压器之间存在环网，在环网中各线路查找追踪所述特征信号，确定环网故障点；

其中，所述根据所述第一变压器的工作参数和所述第二变压器的工作参数，生成特征信号，包括：

根据所述第一变压器的工作参数和所述第二变压器的工作参数，确定所述第一变压器的工作频率和所述第二变压器的工作频率；

根据所述第一变压器的工作频率和所述第二变压器的工作频率，生成频率与第一变压器的工作频率以及所述第二变压器的工作频率均不同的电流信号，并对所述电流信号进行放大，将放大后的电流信号作为特征信号；其中，所述电流信号的频率低于各变压器的工作频率的一半或高于各变压器的工作频率的1.5倍，所述第一变压器和所述第二变压器的所述工作频率一致。

7.一种环网故障查找系统，其特征在于，所述环网故障查找系统设置有权利要求6所述的环网故障查找装置。

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