CN201780321U - 多功能电力故障录波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能电力故障录波装置，包括电力故障数据分析及存储管理模块、数据存储模块、输入输出模块、采集模块及与之连接的信号输入模块，其特征在于，进一步包括零序电压电流计算模块、小电流接地选线模块；所述零序电压电流计算模块与所述小电流接地选线模块连接；所述采集模块、数据存储模块、电力故障数据分析及存储管理模块、零序电压电流计算模块、小电流接地选线模块均与总线连接。本实用新型在电力故障录波装置实现多种功能，投资少，能耗低，还有利于节能减排。在能完成全部电力故障录波功能的同时，还能准确地判断发生小电流接地故障的线路。由于本电力故障录波装置硬件平台功能强大，数据采样点数多，因此选线准确率高。

Description

多功能电力故障录波装置

技术领域

本实用新型涉及电力故障录波装置，特别是涉及一种多功能电力故障录波装置。

背景技术

现有电力故障录波装置(即电力系统黑匣子)，其功能是在电力系统发生故障时记录电力系统故障前和故障后电流、电压的波形及各种开关的动作情况，用于事后对电力系统故障进行分析，便于故障的处理。

与此同时，在现有的小电流接地系统中，需要配置专门的小电流接地选线装置才能实现当发生接地故障时，查找发生小电流接地故障的具体线路，由于现有的小电流接地选线装置受输入量比较少的限制，因此，在实际应用中，常常需要在一个变电站内安装多台小电流接地选线装置才能实现整个变电站接地故障线路查找的目的，同时还具有如下缺陷：

由于受小电流接地选线装置硬件平台的限制，其采样点数较少，因此其选线准确度不高；有时需要多台小电流接地选线装置，才能实现整个变电站的小电流接地选线功能，因此会增大用户的投资；有时一个变电站需要配置多台小电流接地选线装置，用户需要查看多台小电流接地选线装置，才能查找出发生小电流接地故障的线路，增大用户查找故障的工作量。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种既能实现电力故障录波，又能满足小电流接地选线功能的装置。

为了解决上述问题，本实用新型所采用技术思路是：基于现有的电力故障录波装置，通过其已采集到的电力系统故障前和故障后的电流、电压数据，通过分析处理实现小电流接地故障选线功能，为故障处理方案提供技术依据。

本实用新型的具体技术方案是：

包括电力故障数据分析及存储管理模块、数据存储模块、输入输出模块、采集模块及与之连接的信号输入模块，其特征在于，进一步包括零序电压电流计算模块、小电流接地选线模块；所述零序电压电流计算模块与所述小电流接地选线模块连接。

进一步地，在所述小电流接地选线模块中包括，零序功率计算模块、零序功率比较模块、接地线路确定模块；所述零序电压电流计算模块与零序功率计算模块、零序功率比较模块、接地线路确定模块依次连接。

进一步地，所述零序电压电流计算模块、零序功率计算模块、零序功率比较模块、接地线路确定模块、电力故障数据分析及存储管理模块设置在工控机中。

进一步地，所述信号输入模块由信号转换单元及模拟量输入通道、开关量输入通道构成；所述信号转换单元连接所述模拟量输入通道和所述开关量输入通道。

进一步地，所述模拟量输入通道包括高频量信号、传感量信号、直流量信号、电流量信号、电压量信号输入通道。

进一步地，所述开关量输入通道是开关量信号输入通道。

进一步包括GPS模块，所述GPS模块与工控机连接。

进一步包括告警模块，所述告警模块与工控机连接。

本实用新型具有以下有益效果：在电力故障录波装置实现多种功能，投资少，能耗低，还有利于节能减排。与此同时，由于现有的电力故障录波装置一般能采集一个变电站多条线路的数据，因此，在能完成电力故障录波的同时，能对这些线路进行小电流接地故障判断，并能准确地判断出发生接地故障的线路，一台装置能实现32条线路(96路模拟量)的电力故障数据采集，因此也能实现32条线路的小电流接地故障的查找，体积小，占地少。由于本装置的硬件平台功能强大，数据采样点数多，因此选线准确率高。

本装置采用智能化设计，操作、使用方便。减少了用户的投资；减少电力系统二次设备的负荷；减少了信息源的数量，使用户查找发生小电流接地故障的线路更加方便和快捷；由于现场使用设备数量的减少，也就降低了能量的损耗，还有利于节能减排。在不增加任何硬件设备投资的情况下，又方便用户分析和查找故障，实现了一举多得的目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型一种实施例的结构框图。

具体实施方式

为了便于对本实用新型的进一步理解，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式予以说明：

多功能电力故障录波装置连接有模拟量输入通道和开关量输入通道，所述模拟量输入通道和开关量输入通道与信号输入模块连接。模拟量输入通道用于采集电力系统的电流、电压、温度等模拟量，开关量输入通道用于采集保护装置和断路器等设备动作情况的开关量，根据故障前和故障后电流、电压的波形及开关动作的情况，给电力系统故障分析提供技术数据，为故障处理方案提供依据。

多功能电力故障录波装置包括信号输入模块、采集模块4、电力故障数据分析及存储管理模块2、数据存储模块3、输入输出设备1、零序电压电流计算模块12、小电流接地选线模块13等构成。其中每个采集模块4分别与一组信号输入模块连接。

参照图1所示，信号输入模块由模拟量输入通道、开关量输入通道及信号转换单元5构成，信号转换单元5与模拟量输入通道、开关量输入通道连接，信号转换单元5还与采集模块4连接，用于将通过模拟量输入通道、开关量输入通道输入的电力系统的各种信号转换为5V的低压信号，供采集模块4进行采样。其中模拟量输入通道包括用于采集高频量信号6、传感量信号7、直流量信号8、电流量信号10、电压量信号11等的信号输入通道，其中电流量信号、电压量信号是指电力系统的交流电流和电压量信息，直流量信号包括直流电压和电流量信号。开关量输入通道是用于采集开关量信号9的输入通道。

采集模块4与信号转换单元5连接，用于将信号转换单元5送来的信号进行A/D转换和数据采集，把输入的模拟信号转换为计算机能进行识别和处理的数字信息。为了简化附图，图中仅仅绘出了一个采集模块4所连接的信号转换单元5。

多个采集模块4与总线连接，实现数字信息的传输。

零序电压电流计算模块12与总线连接，根据采集到的电力线路的电压量、电流量计算出对应线路的零序电压、零序电流。根据需要可以得到零序电压、零序电流的有效值和瞬时值，在图2提供的实施例中需要使用零序电压、零序电流的瞬时值。

小电流接地选线模块13与零序电压电流计算模块12以及总线连接，接收并根据各线路的零序电压、零序电流，判断出所述电力系统的小电流接地系统中是否存在有小电流接地故障的线路，并标出发生接地故障的具体线路，并将接地故障选线结果(接地线路)送到总线。

电力故障数据分析及存储管理单元2与总线连接，用于对各采集模块4采集来的模拟量和开关量数字信息进行分析处理，得出电力系统故障分析报告，给出发生故障线路的名称和编号，以及将小电流接地选线模块13送来的接地故障选线结果(接地线路)提供给用户，为用户分析和处理电力系统故障提供依据，并对相关数据进行存储管理。

电力故障数据分析及存储管理单元2还与输入输出设备1连接，用于采集用户的操作控制信号，以及输出相关数据信息。

数据存储模块3与总线连接，在电力故障数据分析及存储管理单元2的控制下用于存储采集数字信息，以及分析处理结果等数据信息。

总线作为高速数据传输通道，用于各个模块间的数据传输。

根据实验结果证实，小电流接地系统发生接地故障时，基于零序功率判别故障线路的准确性比较高。将零序电压移相90度后，通过测量零序功率来判别故障线路。定义：零序电压为

零序电流为

向后方向移相90°为

；则故障线路的

与移相后的零序电压同相位，非故障线路的

与移相后的零序电压反相位。将零序电压瞬时值

与零序电流瞬时值3i₀的乘积在一个时间段t_j内的积分得到其对应的零序功率A，对某一线路而言，如果其零序功率A满足：当A＜0时，则其对应线路为非故障线路；A＞0时，则其对应线路为故障线路。由于零序电流的不平衡电流很小，所以此方法还可以克服零序不平衡电流的影响。

因此，小电流接地选线模块13采用零序功率进行接地故障线路判别。图2提供了一种实现其功能的具体实施例。在本实施例中，采集模块4、信号转换单元5、数据存储及故障分析模块3等的连接关系与图1提供的内容相同，在此不在冗述。其中所不同部分的包括，

所述的小电流接地选线模块13、电力故障数据分析及存储管理单元2设置在工控机14中。其中小电流接地选线模块13由零序功率计算模块131、零序功率比较模块132、接地线路确定模块133构成；零序电压电流计算模块12、零序功率计算模块131、零序功率比较模块132、接地线路确定模块133依次连接。

零序功率计算模块131，用于根据零序电压电流计算模块12计算出的各线路零序电压、零序电流的瞬时值，计算出其对应的零序功率，其具体实现方式为，将零序电压瞬时值3u₀e^-j90°与零序电流瞬时值3i0的乘积在一个时间段t_j内的积分：

$A={\∫}_{t_k}^{t_k+t_j}3u_0(t-\frac{T}{4})\·{3i}_0\left(t\right)\mathrm{dt}$

式中：A零序功率；3u₀零序电压瞬时值；3i₀零序电流瞬时值；T电网工频周期；t为时间；t_k为积分时间的起点；j为积分长度，当t_j为电网的一个工频周期T时，j＝N。

通过本模块可以得到所采集的第1～n条线路的零序功率，分别为A₁、A₂......A_n。

零序功率比较模块132，用于比较各条线路的零序功率A₁、A₂......A_n的大小，取出其中的最大值。即：

A_m＝max[A₁、A₂......A_n]

式中，A₁、A₂......A_n分别表示第1路到第n路回线路的零序功率；A_m为最大值。如A₂是A₁到A_n中的最大值，即A_m＝A₂。

接地线路确定模块133，根据零序功率比较模块132得到的零序功率最大值，即该值对应的线路为发生小电流接地故障的线路，并把该小电流接地故障选线结果——接地故障线路编号送出。例如A_m＝A₂，则A₂对应的第2回线路发生接地故障。

本实施例还包括，

与工控机14连接的GPS模块15，用于接收同步卫星的授时，用于对本装置进行校时；

与工控机14连接的告警模块16，当电力系统和本装置本身发生故障时，用于发出告警信号，提用户注意。

输入输出设备1包括，键盘鼠标101、液晶显示器102、通信接口103、打印机104等均与工控机14连接。

本装置可以同时连接6块采集模块4，每块采集模块4可以采集16路模拟量、32路开关量信号，即总共96路模拟量、192路开关量信号的采集，因此本装置可以实现对32条线路的电力故障录波处理，尤其可以同时实现对32条线路发生小电流接地故障进行判断，并作出准确的选线结果.

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，即使对各个部分的顺序进行了改变，对各个组成部分的简单调整，只要按照本实用新型所描述的技术思想来实现(如：通过零序电流、电压来实现小电流接地故障选线功能等)都属于本实用新型的保护范围。熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种多功能电力故障录波装置，包括电力故障数据分析及存储管理模块、数据存储模块、输入输出模块、采集模块及与之连接的信号输入模块，其特征在于，进一步包括零序电压电流计算模块、小电流接地选线模块；所述零序电压电流计算模块与所述小电流接地选线模块连接；所述采集模块、数据存储模块、电力故障数据分析及存储管理模块、零序电压电流计算模块、小电流接地选线模块均与总线连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述小电流接地选线模块中包括，零序功率计算模块、零序功率比较模块、接地线路确定模块；所述零序电压电流计算模块与零序功率计算模块、零序功率比较模块、接地线路确定模块依次连接。

3.如权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，所述信号输入模块由信号转换单元及模拟量输入通道、开关量输入通道构成；所述信号转换单元连接所述模拟量输入通道和所述开关量输入通道。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述模拟量输入通道包括高频量信号、传感量信号、直流量信号、电流量信号、电压量信号输入通道。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述开关量输入通道是开关量信号输入通道。 

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