CN114113904A - 一种智能断路器和低压配电网故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种智能断路器和低压配电网故障定位方法，智能断路器包括：电流互感器，用于采集低压配电网中各输电线路的电气信号；高通滤波电路，用于对各电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；放大电路，用于对各滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；采样AD模块，用于将各放大电气信号转换为数字信号；处理器，用于根据各数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。用于改善传统低压塑壳断路器不能满足隐患电流的采集精度要求，故障定位只能精确到台区，存在低压配电网故障定位精度低的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及一种智能断路器和低压配电网故障定位方法。
背景技术
近年来，我国智能低压透明电网的建设投入不断加大，配电网发展取得显著成效，智能配电设备不断增多，而低压智能塑壳断路器作为整个低压配网的电气管理单元，管控着低压配网的命脉，是低压配网的核心单元。目前，低压配网的故障定位由低压智能塑壳断路器负责，通过工频电流电压信息进行故障研判，故障定位只能精确到台区。传统低压塑壳断路器，其正常运行时，电流等级在几十安到上百安之间，而一般微小型异常隐患放电，其电流幅值在毫安级别，因此低压塑壳断路器常用的电磁式CT不能满足隐患电流的采集精度要求，存在低压配电网故障定位精度较低的问题。
发明内容
本申请提供了一种智能断路器和低压配电网故障定位方法，用于改善传统低压塑壳断路器不能满足隐患电流的采集精度要求，故障定位只能精确到台区，存在低压配电网故障定位精度低的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种智能断路器，包括：
电流互感器，用于采集低压配电网中各输电线路的电气信号；
高通滤波电路，用于对各所述电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；
放大电路，用于对各所述滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；
采样AD模块，用于将各所述放大电气信号转换为数字信号；
处理器，用于根据各所述数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
可选的，所述采样AD模块的输入通道范围为0～10A。
可选的，所述处理器，具体用于：
比较各所述数字信号与第一阈值的大小；
当存在大于所述第一阈值的数字信号时，判定该数字信号对应的输电线路发生了异常放电。
可选的，所述处理器，还用于：
获取发生了异常放电的输电线路的异常放电次数；
判断所述异常放电次数是否超过第二阈值，若是，则判定该发生了异常放电的输电线路存在隐患放电情况。
可选的，还包括：
通信模块，用于将存在隐患放电情况的输电线路发送给主站。
可选的，所述电流互感器、所述采样AD模块和所述处理器的采样率大于10Mhz。
本申请第二方面提供了一种低压配电网故障定位方法，应用于第一方面任一种所述的智能断路器，方法包括：
采集低压配电网中各输电线路的电气信号；
对各所述电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；
对各所述滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；
将各所述放大电气信号转换为数字信号；
根据各所述数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
可选的，所述根据各所述数字信号判断各输电线路是否发生异常放电，包括：
比较各所述数字信号与第一阈值的大小；
当存在大于所述第一阈值的数字信号时，判定该数字信号对应的输电线路发生了异常放电。
可选的，所述方法还包括：
获取发生了异常放电的输电线路的异常放电次数；
判断所述异常放电次数是否超过第二阈值，若是，则判定该发生了异常放电的输电线路存在隐患放电情况。
可选的，所述方法还包括：
将存在隐患放电情况的输电线路发送给主站。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请提供了一种智能断路器，包括：电流互感器，用于采集低压配电网中各输电线路的电气信号；高通滤波电路，用于对各电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；放大电路，用于对各滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；采样AD模块，用于将各放大电气信号转换为数字信号；处理器，用于根据各数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
本申请中，在电流互感器采集到输电线路的电气信号后，通过高通滤波电路滤除电气信号中的高频信号，以获取异常放电的特征信号；通过放大电路将微弱的滤波后电气信号进行放大，再通过采样AD模块将其转换为高精度的数字信号，最终通过处理器对数字信号进行处理，确定发生异常放电的输电线路，实现了输电线路故障定位，改善了传统低压塑壳断路器不能满足隐患电流的采集精度要求，故障定位只能精确到台区，存在低压配电网故障定位精度低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种智能断路器的一个结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种低压配电网故障定位方法的一个流程示意图。
具体实施方式
本申请提供了一种智能断路器和低压配电网故障定位方法，用于改善传统低压塑壳断路器不能满足隐患电流的采集精度要求，故障定位只能精确到台区，存在低压配电网故障定位精度低的技术问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
传统低压塑壳断路器，其正常运行时，电流等级在几十安到上百安之间，而一般微小型异常隐患放电，其电流幅值在毫安级别，因此低压塑壳断路器常用的电磁式CT不能满足隐患电流的采集精度要求。
传统的基于行波测距的输电线路分布式故障精确定位装置工作在35kV以上的输电线路上，一般其采样精度比1Mhz稍大一点，间隔20km左右安装一套，这种方案可以保证定位误差在300米以内。然而一般低压配电线路，其线路长度大多1km左右，因此传统的采样模式不能照搬到低压配电线路中，否则其故障定位的精度太低，不满足故障定位的要求。
为了改善上述问题，本申请实施例对传统断路器进行改进，提出一种新的采样电路，使得断路器既满足低压正常工况的采集需求，也满足故障隐患的定位需求。
请参阅图1，本申请实施例提供了一种智能断路器，包括：
电流互感器，用于采集低压配电网中各输电线路的电气信号；
高通滤波电路，用于对各电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；
放大电路，用于对各滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；
采样AD模块，用于将各放大电气信号转换为数字信号；
处理器，用于根据各数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
本申请实施例中，电路互感器可以提供电压，并用于基于固定采样率采集低压配电网中各输电线路上的电气信号，并将电气信号传入高通滤波电路，因异常放电大多数在几十kHz～几兆赫兹的范围内，需要滤出高频信号，获取异常放电的特征信号，而一般其电流幅值在毫安级别，因此需要进行放大。因此，高通滤波电路对电气信号进行高频滤波后，将滤波后电气信号输入到放大电路进行信号放大处理。然后通过采样AD模块将各放大电气信号从模拟信号转换为高精度的数字信号，再通过处理器对数字信号进行数据处理，以定位发生异常放电的线路，实现线路故障定位。
进一步，本申请实施例中采样AD模块的输入通道范围设置为0～10A，更有利于隐患小电流的采集，提高采样精度。
进一步，电流互感器、采样AD模块和处理器的采样率大于10Mhz，这样既能满足采样定理，恢复出实际波形，也能将其故障定位精度缩小至30m以内，满足低压配电网的应用场景。
进一步，处理器，具体用于：
比较各数字信号与第一阈值的大小；
当存在大于第一阈值的数字信号时，判定该数字信号对应的输电线路发生了异常放电。
进一步，处理器，还用于：
获取发生了异常放电的输电线路的异常放电次数；
判断异常放电次数是否超过第二阈值，若是，则判定该发生了异常放电的输电线路存在隐患放电情况。
进一步，智能断路器还包括：
通信模块，用于将存在隐患放电情况的输电线路发送给主站。
故障判据处理程序预先内嵌于处理器，成型的隐患放电是有周期性特征的，在处理器判断线路出现足够多次异常放电的现象后，判定该线路存在隐患放电情况，并将存在隐患放电情况的输电线路通过传统断路器本体的通信模块发送至主站，如果判定不是隐患，则将处理结果放入缓存，并存储一段时间，直到断电、超过保存时间或被后续数据覆盖。其中，第一阈值和第二阈值可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。
本申请实施例中，在电流互感器采集到输电线路的电气信号后，通过高通滤波电路滤除电气信号中的高频信号，以获取异常放电的特征信号；通过放大电路将微弱的滤波后电气信号进行放大，再通过采样AD模块将其转换为高精度的数字信号，最终通过处理器对数字信号进行处理，确定发生异常放电的输电线路，实现了输电线路故障定位，改善了传统低压塑壳断路器不能满足隐患电流的采集精度要求，故障定位只能精确到台区，存在低压配电网故障定位精度低的技术问题。
以上为本申请提供的一种智能断路器的一个实施例，以下为本申请提供的一种低压配电网故障定位方法的一个实施例。
请参考图2，本申请实施例提供的一种低压配电网故障定位方法，应用于前述实施例中的智能断路器，方法包括：
步骤101、采集低压配电网中各输电线路的电气信号。
步骤102、对各电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号。
步骤103、对各滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号。
步骤104、将各放大电气信号转换为数字信号。
步骤105、根据各数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
智能断路器基于固定采样率采集低压配电网中各输电线路上的电气信号。因异常放电大多数在几十kHz～几兆赫兹的范围内，需要滤出高频信号，获取异常放电的特征信号，而一般其电流幅值在毫安级别，因此需要进行放大。因此，智能断路器对采集的电气信号进行高频滤波，获取异常电的信号特征，再对微弱的特征信号进行放大。然后再将各放大电气信号从模拟信号转换为高精度的数字信号，最终对数字信号进行数据处理，以定位发生异常放电的线路，实现线路故障定位。
具体的，比较各数字信号与第一阈值的大小；当存在大于第一阈值的数字信号时，判定该数字信号对应的输电线路发生了异常放电。
进一步，方法还包括：
获取发生了异常放电的输电线路的异常放电次数；
判断异常放电次数是否超过第二阈值，若是，则判定该发生了异常放电的输电线路存在隐患放电情况。
进一步，方法还包括：
将存在隐患放电情况的输电线路发送给主站。
成型的隐患放电是有周期性特征的，在智能断路器判断线路出现足够多次异常放电的现象后，判定该线路存在隐患放电情况，并将存在隐患放电情况的输电线路通过传统断路器本体的通信模块发送至主站，如果判定不是隐患，则将处理结果放入缓存，并存储一段时间，直到断电、超过保存时间或被后续数据覆盖。其中，第一阈值和第二阈值可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。
本申请实施例中，在采集到输电线路的电气信号后，对电气信号中进行高频滤波，以获取异常放电特征信号，再对微弱的异常放电特征信号进行放大，进而将其转换为高精度的数字信号，最终通过对数字信号进行处理，确定发生异常放电的输电线路，实现了输电线路故障定位，改善了传统低压塑壳断路器不能满足隐患电流的采集精度要求，故障定位只能精确到台区，存在低压配电网故障定位精度低的技术问题。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种智能断路器，其特征在于，包括：
电流互感器，用于采集低压配电网中各输电线路的电气信号；
高通滤波电路，用于对各所述电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；
放大电路，用于对各所述滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；
采样AD模块，用于将各所述放大电气信号转换为数字信号；
处理器，用于根据各所述数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
2.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述采样AD模块的输入通道范围为0～10A。
3.根据权利要求1所述的智能断路器，其特征在于，所述处理器，具体用于：
比较各所述数字信号与第一阈值的大小；
当存在大于所述第一阈值的数字信号时，判定该数字信号对应的输电线路发生了异常放电。
4.根据权利要求3所述的智能断路器，其特征在于，所述处理器，还用于：
获取发生了异常放电的输电线路的异常放电次数；
判断所述异常放电次数是否超过第二阈值，若是，则判定该发生了异常放电的输电线路存在隐患放电情况。
5.根据权利要求4所述的智能断路器，其特征在于，还包括：
通信模块，用于将存在隐患放电情况的输电线路发送给主站。
6.根据权利要求4所述的智能断路器，其特征在于，所述电流互感器、所述采样AD模块和所述处理器的采样率大于10Mhz。
7.一种低压配电网故障定位方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的智能断路器，方法包括：
采集低压配电网中各输电线路的电气信号；
对各所述电气信号进行高频滤波，得到滤波后电气信号；
对各所述滤波后电气信号进行放大处理，得到放大电气信号；
将各所述放大电气信号转换为数字信号；
根据各所述数字信号判断各输电线路是否发生异常放电。
8.根据权利要求7所述的低压配电网故障定位方法，其特征在于，所述根据各所述数字信号判断各输电线路是否发生异常放电，包括：
比较各所述数字信号与第一阈值的大小；
当存在大于所述第一阈值的数字信号时，判定该数字信号对应的输电线路发生了异常放电。
9.根据权利要求8所述的低压配电网故障定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取发生了异常放电的输电线路的异常放电次数；
判断所述异常放电次数是否超过第二阈值，若是，则判定该发生了异常放电的输电线路存在隐患放电情况。
10.根据权利要求9所述的低压配电网故障定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
将存在隐患放电情况的输电线路发送给主站。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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