CN113655402A - 一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法，包括控制终端、检测系统和信号发生器，所述控制终端与检测系统实现双向连接，所述检测系统与信号发生器实现双向连接，本发明涉及电路检测技术领域。该基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法，为了防止高压线路干扰电流对测量的影响，此表加设了集成22HZ带通滤波器芯片，有效的消除了测量时谐波带入的干扰，同时使得信号发生部分注入信号频率减低成为可能，通过12位的AD采样与傅式算法，可以将测量精度提升到0.1mA以上，完全能够满足我们对故障电流检测的要求，最后通过加设RF模块，使信号检测部分能够将检测到的数据通过RF协议转发到数据接收设备。
Description
技术领域
本发明涉及电路检测技术领域，具体为一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法。
背景技术
配电网络范围广，线路的数量也非常庞大，在线路发生接地故障时，有效快速地查找到故障位置、排除故障，并且尽快恢复供电，对可靠保障供电具有重要作用，也能提高用户体验，即使在沿线安装了配电终端和故障指示器的馈线，借助这些自动化装置也只能将故障定位到区域，而要想准确找到故障位置，仍需要借助人工查线，国内中压配电线路以10kV为主，相对于短路故障而言，单相接地故障的故障位置更不易发现，运维人员在查找故障时若没有有效的故障点定位方法和设备，就只能采用全线路排查，推拉试送的方法，故障处理时间长，尤其是对于瓷瓶击穿、避雷器击穿等隐蔽性接地故障，通常需要至少一到二天才能确定故障位置，极大的影响了供电可靠性。
现有的信号注入法面临的主要问题是线路分布电容的存在对检测电流的影响，由于线路分布电容随线路长短变化，特别是线路较长且接地阻抗较大的情况下，受线路分布电容电流的影响，可能会出现非接地侧信号强度大于接地侧信号强度，从而影响故障位置的判断，为此，本发明提供了一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法，解决了现有的检测方式容易受线路分布电容电流的影响的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，包括控制终端、检测系统和信号发生器，所述控制终端与检测系统实现双向连接，所述检测系统与信号发生器实现双向连接，所述信号发生器与控制终端实现双向连接，所述检测系统中包括闭口钳形TA采集到电流型号模块的输出端与模拟电信号模块的输入端连接，所述模拟电信号模块的输出端与模拟电信号模块的输入端连接，所述数字信号模块的输出端与RF无线传输模块的输入端连接。
优选的，所述控制终端中包括检测控制模块、数据获取模块、信息记录模块、数据储存模块、数据查阅模块和数据显示模块。
优选的，所述检测控制模块的输出端与数据获取模块的输入端连接，所述数据获取模块的输出端与信息记录模块的输入端连接，所述信息记录模块的输出端与数据储存模块的输入端连接，所述数据储存模块的输出端与数据查阅模块的输入端连接，所述数据查阅模块的输出端与数据显示模块的输入端连接。
优选的，所述信号发生器中包括蓄电池模块、高频升压模块、电流环模块、电压环模块、SPWM低频逆变模块、低频升压模块、高压整流滤波模块、高压通道切换开关模块、低频高压交流信号模块和高压直流信号模块。
优选的，所述蓄电池模块的输出端与高频升压模块的输入端连接，所述高频升压模块与电流环模块实现双向连接，所述高频升压模块与电压环模块实现双向连接，所述高频升压模块的输出端与SPWM低频逆变模块的输入端连接。
优选的，所述SPWM低频逆变模块的输出端与低频升压模块的输入端连接，所述低频升压模块的输出端与高压整流滤波模块的输入端连接，所述高压整流滤波模块的输出端与高压通道切换开关模块的输入端连接。
优选的，所述低频升压模块的输出端与高压通道切换开关模块的输入端连接，所述高压通道切换开关模块的输出端与低频高压交流信号模块的输入端连接，所述高压通道切换开关模块的输出端与高压直流信号模块的输入端连接。
本发明还公开了一种基于阻抗型接地判断策略的测量方法，具体包括以下步骤：
S1、首先利用验电器验电确保线路处于停电状态，接着连接接地线，确保装置可靠接地，然后在三相导线上挂信号注入线，最后检查通讯装置；
S2、检查完毕后，通过信号发生器中的蓄电池模块连接高频升压模块，经过SPWM低频逆变模块、低频升压模块、高压整流滤波模块和高压通道切换开关模块的调节，利用低频高压交流信号模块或高压直流信号模块信号发出信号，在注入点两侧分别检测三相注入信号，再通过手持数据闭口钳形TA采集到电流型号模块测量注入点两侧的信号电流大小，接着通过模拟电信号模块转换从RF无线传输模块传输到数据获取模块，数据获取模块获取后经过数据储存模块，最后在数据显示模块显示的数据判断故障侧与故障相别三相型号相差较大的一侧有故障；
S3、保持信号源注入点不移动，在故障侧，采用二分法测量故障线路一半处的电流大小，进一步判断故障区段，重复S2中的检测步骤，以此类推每次将故障区间缩小一半，直到找到故障点；
S4、测量中为保证不会受到分布电容电流的影响，需测量接地阻抗值，利用公式I＝ADDATA×K和欧姆定律R＝U/I，ADDATA为单片机读取CS5460计算出的有效值数据，K为标定系数，R为接地阻抗值，U为接地电阻电压，I为直流接地阻抗电流。
有益效果
本发明提供了一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法，通过在控制终端与检测系统实现双向连接，检测系统与信号发生器实现双向连接，信号发生器与控制终端实现双向连接，检测系统中包括闭口钳形TA采集到电流型号模块的输出端与模拟电信号模块的输入端连接，模拟电信号模块的输出端与模拟电信号模块的输入端连接，数字信号模块的输出端与RF无线传输模块的输入端连接，为了防止高压线路干扰电流对测量的影响，此表加设了集成22HZ带通滤波器芯片，有效的消除了测量时谐波带入的干扰，同时使得信号发生部分注入信号频率减低成为可能，通过12位的AD采样与傅式算法，可以将测量精度提升到0.1mA以上，完全能够满足我们对故障电流检测的要求，最后通过加设RF模块，使信号检测部分能够将检测到的数据通过RF协议转发到数据接收设备。
(2)、该基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法，通过在信号发生器中包括蓄电池模块、高频升压模块、电流环模块、电压环模块、SPWM低频逆变模块、低频升压模块、高压整流滤波模块、高压通道切换开关模块、低频高压交流信号模块和高压直流信号模块，蓄电池模块的输出端与高频升压模块的输入端连接，高频升压模块与电流环模块实现双向连接，高频升压模块与电压环模块实现双向连接，高频升压模块的输出端与SPWM低频逆变模块的输入端连接，SPWM低频逆变模块的输出端与低频升压模块的输入端连接，低频升压模块的输出端与高压整流滤波模块的输入端连接，高压整流滤波模块的输出端与高压通道切换开关模块的输入端连接，低频升压模块的输出端与高压通道切换开关模块的输入端连接，高压通道切换开关模块的输出端与低频高压交流信号模块的输入端连接，高压通道切换开关模块的输出端与高压直流信号模块的输入端连接，信号源采用内置锂电池供电，并有完善的电池监测和保护功能，电池低电压时会有相应的报警信息，电池严重欠压时也会自动断电保护，内置精密电压电流采集电路，将采集到的信号输出到液晶屏上供工作人员参考，并实时监测输出信号是否正常，当信号有异常时，也会发出相应的报警信息，当测量接地阻抗时将采集到的电压电流信号进行调理并计算后得出接地电阻信息。
(3)、该基于阻抗型接地判断策略的检测系统及其测量方法，通过在S1、首先利用验电器验电确保线路处于停电状态，接着连接接地线，确保装置可靠接地，然后在三相导线上挂信号注入线，最后检查通讯装置；S2、检查完毕后，通过信号发生器中的蓄电池模块连接高频升压模块，经过SPWM低频逆变模块、低频升压模块、高压整流滤波模块和高压通道切换开关模块的调节，利用低频高压交流信号模块或高压直流信号模块信号发出信号，在注入点两侧分别检测三相注入信号，再通过手持数据闭口钳形TA采集到电流型号模块测量注入点两侧的信号电流大小，接着通过模拟电信号模块转换从RF无线传输模块传输到数据获取模块，数据获取模块获取后经过数据储存模块，最后在数据显示模块显示的数据判断故障侧与故障相别三相型号相差较大的一侧有故障；S3、保持信号源注入点不移动，在故障侧，采用二分法测量故障线路一半处的电流大小，进一步判断故障区段，重复S2中的检测步骤，以此类推每次将故障区间缩小一半，直到找到故障点；S4、测量中为保证不会受到分布电容电流的影响，需测量接地阻抗值，利用公式I＝ADDATA×K和欧姆定律R＝U/I，ADDATA为单片机读取CS5460计算出的有效值数据，K为标定系数，R为接地阻抗值，U为接地电阻电压，I为直流接地阻抗电流，通过改进的高压脉动直流法，在设计上采用轻量化的脉动直流方案，使其具备在接地故障巡检过程中，对线路是否接地、接地阻抗大小能够进行定量判断，在发生接地故障时首先通过接地阻抗测量功能测量接地阻抗，初步判断有无故障，是金属接地还是高阻接地，对线路故障情况有一个初始判断；然后在对线路注入S信号进行测量，通过测量接地阻抗提高了基于传统三相短接S信号注入法在接地故障巡查中的巡查成功率，同时也进一步间接的缩短接地故障巡查时间，缩短线路停电时间。
附图说明
图1为本发明的阻抗型接地判断策略的检测系统原理框图；
图2为本发明的控制终端原理框图；
图3为本发明的检测系统原理框图；
图4为本发明的信号发生器原理框图。
图中：1-控制终端、11-检测控制模块、12-数据获取模块、13-信息记录模块、14-数据储存模块、15-数据查阅模块、16-数据显示模块、2-检测系统、21-闭口钳形TA采集到电流型号模块、22-模拟电信号模块、23-模拟电信号模块、24-RF无线传输模块、3-信号发生器、301-蓄电池模块、302-高频升压模块、303-电流环模块、304-电压环模块、305-SPWM低频逆变模块、306-低频升压模块、307-高压整流滤波模块、308-高压通道切换开关模块、309-低频高压交流信号模块、310-高压直流信号模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，包括控制终端1、检测系统2和信号发生器3，控制终端1与检测系统2实现双向连接，检测系统2与信号发生器3实现双向连接，信号发生器3与控制终端1实现双向连接，检测系统2中包括闭口钳形TA采集到电流型号模块21的输出端与模拟电信号模块22的输入端连接，模拟电信号模块22的输出端与模拟电信号模块23的输入端连接，数字信号模块23的输出端与RF无线传输模块24的输入端连接。
在发生接地故障尤其是隐性接地故障后，在停电状态下，使用信号源向线路注入一定功率的检测信号，该信号会通过接地点流向大地而构成回路，使用钳表在线路上检测信号，通过手抄器接收到的数据分析判断故障点方向与故障相别，使用二分法经过几次测量即可确定故障点。三者在实际操作过程中紧密配合，缺一不可。
为了防止高压线路干扰电流对测量的影响，此表加设了集成22HZ带通滤波器芯片，有效的消除了测量时谐波带入的干扰，同时使得信号发生部分注入信号频率减低成为可能，通过12位的AD采样与傅式算法，可以将测量精度提升到0.1mA以上，完全能够满足我们对故障电流检测的要求，最后通过加设RF模块，使信号检测部分能够将检测到的数据通过RF协议转发到数据接收设备。
本发明中，控制终端1中包括检测控制模块11、数据获取模块12、信息记录模块13、数据储存模块14、数据查阅模块15和数据显示模块16。
本发明中，检测控制模块11的输出端与数据获取模块12的输入端连接，数据获取模块12的输出端与信息记录模块13的输入端连接，信息记录模块13的输出端与数据储存模块14的输入端连接，数据储存模块14的输出端与数据查阅模块15的输入端连接，数据查阅模块15的输出端与数据显示模块16的输入端连接。
本发明中，信号发生器3中包括蓄电池模块301、高频升压模块302、电流环模块303、电压环模块304、SPWM低频逆变模块305、低频升压模块306、高压整流滤波模块307、高压通道切换开关模块308、低频高压交流信号模块309和高压直流信号模块310。
本发明中，蓄电池模块301的输出端与高频升压模块302的输入端连接，高频升压模块302与电流环模块303实现双向连接，高频升压模块302与电压环模块304实现双向连接，高频升压模块302的输出端与SPWM低频逆变模块305的输入端连接。
本发明中，SPWM低频逆变模块305的输出端与低频升压模块306的输入端连接，低频升压模块306的输出端与高压整流滤波模块307的输入端连接，高压整流滤波模块307的输出端与高压通道切换开关模块308的输入端连接。
本发明中，低频升压模块306的输出端与高压通道切换开关模块308的输入端连接，高压通道切换开关模块308的输出端与低频高压交流信号模块309的输入端连接，高压通道切换开关模块308的输出端与高压直流信号模块310的输入端连接。
信号源采用内置锂电池供电，并有完善的电池监测和保护功能，电池低电压时会有相应的报警信息，电池严重欠压时也会自动断电保护，内置精密电压电流采集电路，将采集到的信号输出到液晶屏上供工作人员参考，并实时监测输出信号是否正常，当信号有异常时，也会发出相应的报警信息，当测量接地阻抗时将采集到的电压电流信号进行调理并计算后得出接地电阻信息。
本发明还公开了一种基于阻抗型接地判断策略的测量方法，具体包括以下步骤：
S1、首先利用验电器验电确保线路处于停电状态，接着连接接地线，确保装置可靠接地，然后在三相导线上挂信号注入线，最后检查通讯装置；
S2、检查完毕后，通过信号发生器3中的蓄电池模块301连接高频升压模块302，经过SPWM低频逆变模块305、低频升压模块306、高压整流滤波模块307和高压通道切换开关模块308的调节，利用低频高压交流信号模块309或高压直流信号模块信号310发出信号，在注入点两侧分别检测三相注入信号，再通过手持数据闭口钳形TA采集到电流型号模块21测量注入点两侧的信号电流大小，接着通过模拟电信号模块23转换从RF无线传输模块24传输到数据获取模块12，数据获取模块12获取后经过数据储存模块14，最后在数据显示模块16显示的数据判断故障侧与故障相别三相型号相差较大的一侧有故障；
S3、保持信号源注入点不移动，在故障侧，采用二分法测量故障线路一半处的电流大小，进一步判断故障区段，重复S2中的检测步骤，以此类推每次将故障区间缩小一半，直到找到故障点；
S4、测量中为保证不会受到分布电容电流的影响，需测量接地阻抗值，利用公式I＝ADDATA×K和欧姆定律R＝U/I，ADDATA为单片机读取CS5460计算出的有效值数据，K为标定系数，R为接地阻抗值，U为接地电阻电压，I为直流接地阻抗电流。
通过改进的高压脉动直流法，在设计上采用轻量化的脉动直流方案，使其具备在接地故障巡检过程中，对线路是否接地、接地阻抗大小能够进行定量判断，在发生接地故障时首先通过接地阻抗测量功能测量接地阻抗，初步判断有无故障，是金属接地还是高阻接地，对线路故障情况有一个初始判断；然后在对线路注入S信号进行测量，通过测量接地阻抗提高了基于传统三相短接S信号注入法在接地故障巡查中的巡查成功率，同时也进一步间接的缩短接地故障巡查时间，缩短线路停电时间。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，包括控制终端(1)、检测系统(2)和信号发生器(3)，所述控制终端(1)与检测系统(2)实现双向连接，所述检测系统(2)与信号发生器(3)实现双向连接，所述信号发生器(3)与控制终端(1)实现双向连接，其特征在于：所述检测系统(2)中包括闭口钳形TA采集到电流型号模块(21)的输出端与模拟电信号模块(22)的输入端连接，所述模拟电信号模块(22)的输出端与模拟电信号模块(23)的输入端连接，所述数字信号模块(23)的输出端与RF无线传输模块(24)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，其特征在于：所述控制终端(1)中包括检测控制模块(11)、数据获取模块(12)、信息记录模块(13)、数据储存模块(14)、数据查阅模块(15)和数据显示模块(16)。
3.根据权利要求2所述的一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，其特征在于：所述检测控制模块(11)的输出端与数据获取模块(12)的输入端连接，所述数据获取模块(12)的输出端与信息记录模块(13)的输入端连接，所述信息记录模块(13)的输出端与数据储存模块(14)的输入端连接，所述数据储存模块(14)的输出端与数据查阅模块(15)的输入端连接，所述数据查阅模块(15)的输出端与数据显示模块(16)的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，其特征在于：所述信号发生器(3)中包括蓄电池模块(301)、高频升压模块(302)、电流环模块(303)、电压环模块(304)、SPWM低频逆变模块(305)、低频升压模块(306)、高压整流滤波模块(307)、高压通道切换开关模块(308)、低频高压交流信号模块(309)和高压直流信号模块(310)。
5.根据权利要求4所述的一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，其特征在于：所述蓄电池模块(301)的输出端与高频升压模块(302)的输入端连接，所述高频升压模块(302)与电流环模块(303)实现双向连接，所述高频升压模块(302)与电压环模块(304)实现双向连接，所述高频升压模块(302)的输出端与SPWM低频逆变模块(305)的输入端连接。
6.根据权利要求4所述的一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，其特征在于：所述SPWM低频逆变模块(305)的输出端与低频升压模块(306)的输入端连接，所述低频升压模块(306)的输出端与高压整流滤波模块(307)的输入端连接，所述高压整流滤波模块(307)的输出端与高压通道切换开关模块(308)的输入端连接。
7.根据权利要求4所述的一种基于阻抗型接地判断策略的检测系统，其特征在于：所述低频升压模块(306)的输出端与高压通道切换开关模块(308)的输入端连接，所述高压通道切换开关模块(308)的输出端与低频高压交流信号模块(309)的输入端连接，所述高压通道切换开关模块(308)的输出端与高压直流信号模块(310)的输入端连接。
8.一种基于阻抗型接地判断策略的测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、首先利用验电器验电确保线路处于停电状态，接着连接接地线，确保装置可靠接地，然后在三相导线上挂信号注入线，最后检查通讯装置；
S2、检查完毕后，通过信号发生器(3)中的蓄电池模块(301)连接高频升压模块(302)，经过SPWM低频逆变模块(305)、低频升压模块(306)、高压整流滤波模块(307)和高压通道切换开关模块(308)的调节，利用低频高压交流信号模块(309)或高压直流信号模块信号(310)发出信号，在注入点两侧分别检测三相注入信号，再通过手持数据闭口钳形TA采集到电流型号模块(21)测量注入点两侧的信号电流大小，接着通过模拟电信号模块(23)转换从RF无线传输模块(24)传输到数据获取模块(12)，数据获取模块(12)获取后经过数据储存模块(14)，最后在数据显示模块(16)显示的数据判断故障侧与故障相别三相型号相差较大的一侧有故障；
S3、保持信号源注入点不移动，在故障侧，采用二分法测量故障线路一半处的电流大小，进一步判断故障区段，重复S2中的检测步骤，以此类推每次将故障区间缩小一半，直到找到故障点；
S4、测量中为保证不会受到分布电容电流的影响，需测量接地阻抗值，利用公式I＝ADDATA×K和欧姆定律R＝U/I，ADDATA为单片机读取CS5460计算出的有效值数据，K为标定系数，R为接地阻抗值，U为接地电阻电压，I为直流接地阻抗电流。
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