CN202720306U - 基于套接式架空线路ct的配电网故障定位装置 - Google Patents

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蔡渊
林道鸿
李砚
蔡志伟
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海南电力技术研究院
北京丹华昊博电力科技有限公司
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Abstract

本实用新型公开了一种基于套接式架空线路CT的配电网故障定位装置,由主站、套接式架空线路CT和终端三个部分组成,所述套接式架空线路CT包括安装在架空线路各相上的3个CT,每一个CT二次侧的相电流信号以及所述3个CT二次侧并联后得到的零序电流信号输入至所述终端;所述终端安装在架空线路杆塔上,其输入端接收架空线路CT二次侧的相电流以及零序电流信号,并与主站通过光纤通信或者移动通信连接;所述主站安装在变电站内或调度中心,包括光纤通信模块和移动通信模块,接收终端发送的信号。本实用新型技术成熟、可靠性高。

Description

基于套接式架空线路CT的配电网故障定位装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于一种电力技术和设备,适用于3〜35kV以架空线为主的配电网,能够在发生短路故障或者单相接地故障时,快速准确定位。

背景技术

[0002] 我国3〜35kV配电网有两个特点,第一是多数采用架空线路,第二是广泛采用中性点非有效接地方式,又称为小电流接地系统。配电网的故障包括短路故障和单相接地故障。这两种故障的特征完全不同,但是都必须尽快找到故障点,这就提出了故障定位问题。

[0003] 配电网故障定位问题长期以来没有得到很好的解决,现场往往还在采用人工巡线的方法,人工巡线不仅耗费了大量人力物力,而且延长了停电时间,影响供电安全。目前现场有三种方法进行自动定位,第一种方法是从PT注入高频信号,沿线路检测该信号确定故障位置,但是由于线路分布电容对高频信号形成通路,因此在经电阻接地时定位不准确。第·二种方法是利用故障指示器的方法,由于故障指示器只能测量相电流,不能测量零序电流,所以对于短路故障效果较好,但是对于单相接地故障定位准确率很低。第三种方法是安装内置CT的智能开关,虽然该方法可以测量零序电流,单相接地故障的定位准确性也较好,但是投资较大。

发明内容

[0004] 本实用新型的目的是克服现有技术上的不足,提出新的定位方法,并提供一种针对配电网故障的定位装置。该定位装置能够快速、准确地确定故障点,并适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。定位装置能够实现“二遥”功能,降低了用户的投资,性价比较高。

[0005] 本实用新型的技术方案如下:

[0006] 一种基于套接式架空线路CT配电网故障定位装置,该故障定位装置由主站、套接式架空线路CT和终端三个部分组成,其特征为:

[0007] 所述套接式架空线路CT包括安装在架空线路各相上的3个CT,每一个CT 二次侧的相电流信号以及所述3个CT 二次侧并联后得到的零序电流信号输入至所述终端;

[0008] 所述终端安装在架空线路杆塔上,其输入端接收架空线路CT 二次侧的相电流以及零序电流信号,并与主站通过光纤通信或者移动通信连接;

[0009] 所述主站安装在变电站内或调度中心,包括光纤通信模块和移动通信模块,接收终端发送的信号。

[0010] 所述套接式架空线路CT为开口铁磁式结构,套置在所述架空线路上。

[0011 ] 所述终端包括顺次连接的电流变换器、A/D转换模块、移动通信模块。

[0012] 所述终端还包括太阳能电池。用于为终端供电。

[0013] 所述主站为工业控制计算机。

[0014] 正常运行时终端计算电流幅值并将结果上传给主站,由主站显示;发生故障后,终端采用HHT、小波等算法对相电流和零序电流进行分析,将相电流和零序电流的突变信息发送给主站,主站根据所有终端的信息综合分析计算出故障区段。主站算法采用图论的深入优先搜索算法,首先从第一个终端开始分析,发现相电流或者零序电流越限就继续向下游搜寻;当出现两个分支点时,向相电流或者零序电流越限的终端所在分支继续搜寻;直至发现第η个终端电流越限而第η+1个终端电流没有越限时,判断故障位于第η个终端和第η+1个终端之间。

[0015] 本实用新型的故障定位装置通过以下方法实现故障定位:

[0016] 所述的架空线路CT为开口铁磁式结构,可以打开分为两半套接在架空线路上,避免了将架空线路断开的施工难度;CT精度达到I级,充分保证了测量的准确性。每个检测点需要在ABC三相上安装3个CT,这样将CT的二次侧并联就可以获得零序电流信号。

[0017] 所述的终端为适用于户外使用的微机型装置,安装于架空线杆塔上,与安装在A BC三相上的高精度架空线路CT配合使用。终端用于测量相电流和零序电流信号及向主站发送故障信息,由电流变换器、A/D、移动通信模块组成。

[0018] 所述的主站为一台工业控制计算机,安装于变电站内或者调度中心,用于接收终端的信息并进行故障定位运算,由光纤通信模块、移动通信模块组成。

[0019] 正常运行时终端计算电流幅值并将结果上传给主站,由主站显示;发生故障后,终端采用HHT、小波等算法对相电流和零序电流进行分析,将相电流和零序电流的突变信息发送给主站,主站根据所有终端的信息综合分析计算出故障区段。主站算法采用图论的深入优先搜索算法,首先从第一个终端开始分析,发现相电流或者零序电流越限就继续向下游搜寻;当出现两个分支点时,向相电流或者零序电流越限的终端所在分支继续搜寻;直至发现第η个终端电流越限而第η+1个终端电流没有越限时,判断故障位于第η个终端和第η+1个终端之间。

[0020] 本实用新型的优点如下:

[0021] I、能够准确确定短路故障和单相接地故障所在区段。

[0022] 2、能够准确测量零序电流,能够有效解决单相接地情况下的定位问题。

[0023] 3、可以在带单相接地故障运行情况下定位,提高系统运行的可靠性。

[0024] 4、技术成熟、可靠性高,适用于3〜35kV中性点不接地或中性点经消弧线圈接地

[0025] 的配电网,适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。

附图说明

[0026] 图I是本实用新型的结构示意图;

[0027] 图2是短路故障时短路电流的电路图;

[0028] 图3是单相接地故障时零序电流的电路图;

[0029] 图4是架空线路三相CT 二次接线的原理图;

[0030] 图5是终端的原理图。

具体实施方式

[0031] 下面结合说明书如图,通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。[0032] 本实用新型提出的一种新的配电网故障定位装置,其原理是利用具有套接式结构的高精度架空线路CT实时准确测量架空线路的相电流和零序电流,当发生短路故障后定位装置根据相电流信息确定故障区段,当发生单相接地故障后,定位装置根据零序电流信息确定故障区段。

[0033] 基于本实用新型研制的定位装置由套接式架空线路CT、终端和主站三个部分组成。所述的套接式架空线路CT为开口铁磁式结构,可以打开分为两半套接在架空线路上,避免了将架空线路断开的施工难度;CT精度达到I级,充分保证了测量的准确性。每个检测点需要在ABC三相上安装3个CT,这样将CT的二次侧并联就可以获得零序电流信号。

[0034] 所述的终端为适用于户外使用的微机型装置,安装于架空线杆塔上,与安装在ABC三相上的高精度架空线路CT配合使用。终端用于测量相电流和零序电流信号及向主站发送故障信息,由电流变换器、A/D、移动通信模块组成。正常运行时终端计算电流幅值并将结果上传给主站,由主站显示;发生故障后,终端采用HHT、小波等算法对相电流和零序电流进行分析,将相电流和零序电流的突变信息发送给主站,主站根据所有终端的信息综合分析计算出故障区段。

[0035] 所述的主站为一台工业控制计算机,安装于变电站内或者调度中心,用于接收终端的信息并进行故障定位运算,由光纤通信模块、移动通信模块组成。主站算法采用图论的深入优先搜索算法,首先从第一个终端开始分析,发现相电流或者零序电流越限就继续向下游搜寻;当出现两个分支点时,向相电流或者零序电流越限的终端所在分支继续搜寻;直至发现第η个终端电流越限而第η+1个终端电流没有越限时,判断故障位于第η个终端和第η+1个终端之间。

[0036] 如图I所示,定位装置由套接式架空线路CT C (当使用多组套接式架空线路CT时,分别使用C-l、C-2……C-n表示)、终端B (当使用多组与CT对应的终端时,多个终端分别使用Β-1、Β-2……B-n表示)和主站A三个部分组成,其中架空线路CT和终端配合使用,在线路的多个位置进行安装。架空线路CT为开口铁磁式结构,可以打开分为两半套接在架空线路上,避免了将架空线路断开的施工难度;CT精度达到I级,充分保证了测量的准确性。终端为适用于户外使用的低功耗微机型装置,安装于架空线杆塔上,与安装在ABC三相上的高精度架空线路CT配合使用。终端用于测量相电流和零序电流信号及向主站发送故障信息,由电流变换器、A/D、移动通信模块和太阳能充电模块组成。主站为一台工业控制计算机,安装于变电站内或者调度中心,用于接收终端的信息并进行故障定位运算,由光纤通信模块、移动通信模块组成。

[0037] 短路故障时短路电流的等值电路如图2所示,线路由主干线和支线构成。其中U为线电压,I为故障短路电流。由于短路故障时短路电流从电源流入短路点,因此从电源至短路点之间的路径上将会流过幅值很大的短路电流,而非故障的路径上(包括部分主干线和支线)将不会检测到短路电流。因此通过判断各个终端检测到的相电流就可以判断故障所在区段。主站算法采用图论的深入优先搜索算法,首先从第一个终端开始分析,发现相电流越限就继续向下游搜寻;当出现两个分支点时,向相电流越限的终端所在分支继续搜寻;直至发现第η个终端相电流越限而第η+1个终端相电流没有越限时,判断故障位于第η个终端和第η+1个终端之间。

[0038] 故障时零序回路的等值电路如图3所不。其中UO为零序电压,I为零序电流的有功分量。零序电流的方向都是从故障点流向母线及线路的末端。虽然单相接地故障时在各个分支上都有零序电流,但是多数情况下从母线至接地点之间的路径上的零序电流为最大,而非故障的路径上(包括部分主干线和支线)检测到的零序电流很小。因此通过判断各个终端检测到的零序电流电流就可以判断故障所在区段。主站算法采用图论的深入优先搜索算法,首先从第一个终端开始分析,发现零序电流越限就继续向下游搜寻;当出现两个分支点时,向零序电流越限的终端所在分支继续搜寻;直至发现第η个终端零序电流越限而第η+1个终端零序电流没有越限时,判断故障位于第η个终端和第η+1个终端之间。

[0039] 架空线路三相CT 二次接线的原理图如图4所示。三相架空线路的二次线路接入终端的四个模拟量输入通道,其中三个通道检测相电流,第四个通道检测零序电流。检测相电流的输入通道需要串联在各相的二次线路中,检测零序电流的输入通道需要串联在并联的二次线路中。由于终端的模拟量输入通道内阻抗很小,接近于零,因此合成零序电流的准确性很高。

[0040] 终端的原理如图5所示,由CPU、电流变换器、A/D、移动通信模块、光纤收发模块组

成。由小电流互感器和电阻Rz构成电流变换器将输电线电流变换为交流O到5V信号,交流O到5V信号输入到输入运算放大器0P07中,0P07、基准电压源AD584以及电阻Rl、R2、Rf构成比例加法器。输入运算放大器0P07输出接到8051F120的Pl. O管脚上,8051F120内部含有ADC和附加基准电压源,对模拟信号进行AD采样,采样后CPU计算出信号特征。8051F120通过P4和P5这两个I/O 口中的P4. 0-P4. 7和P5. 0-P5. 6接点分别与移动通信模块M1206的Sub HD Pinl5端口的15个接点——对应相连,用于驱动移动通信模块M1206,采用移动通信方式向主站发送特征数据。HFBR14为光纤发送模块,HFBR24为光纤接收模块,8051F120芯片通过UARTO连接到光纤收发模块,采用光纤通信方式向主站发送特征数据。

Claims (5)

1. 一种基于套接式架空线路CT配电网故障定位装置,该故障定位装置由主站、套接式架空线路CT和终端三个部分组成,其特征为: 所述套接式架空线路CT包括安装在架空线路各相上的3个CT,每一个CT 二次侧的相电流信号以及所述3个CT 二次侧并联后得到的零序电流信号输入至所述终端; 所述终端安装在架空线路杆塔上,其输入端接收架空线路CT 二次侧的相电流以及零序电流信号,并与主站通过光纤通信或者移动通信连接; 所述主站安装在变电站内或调度中心,包括光纤通信模块和移动通信模块,接收终端发送的信号。
2.根据权利要求I所述的配电网故障定位装置,其特征在于: 所述套接式架空线路CT为开口铁磁式结构,套置在所述架空线路上。
3.根据权利要求I所述的配电网故障定位装置,其特征在于: 所述终端包括顺次连接的电流变换器、A/D转换模块、移动通信模块。
4.根据权利要求3所述的配电网故障定位装置,其特征在于: 所述终端还包括太阳能电池。
5.根据权利要求I所述的配电网故障定位装置,其特征在于: 所述主站为工业控制计算机。
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