CN204789864U - 一种单相接地故障查找装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单相接地故障查找装置，采用了向接地故障线路注入高电压信号与超低频恒流信号两种信号，实现无线接收故障漏电流信号，查找定位单相接地故障点。装置包括了：高电压信号源、超低频信号发生器、信号调节器、A/D转换器、单片机、显示器、高压电流钳、电流信号采集模块、无线信号发送模块、无线信号接收模块、信号处理模块、液晶显示器、报警模块。当输电线路发生单相接地故障后，成为电力工作者提供实用的协查工具，装置可以方便地定位单相接地故障，具有实用、便携、省力、省时的特点。

Description

一种单相接地故障查找装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备监测装置，尤其对电力输电线路发生单相接地故障时的查找装置。

背景技术

单相接地故障是输电线路发生故障中最常见的现象之一，特别是配电网系统的10kV线路，由于线路分布广、分支回路多，特别是农村、山区地带部分尤为严重。树障、绝缘子击穿、单相断线、小动物危害、潮湿、绝缘子失效、避雷器短路等诸多因素引发，单相接地故障类型多，故障处理难度大，测试手段有限。目前在电力系统运行的大部分都采用小电流选线装置可以查找到发生单相接地故障的回路。确定了故障回路后，需要电力部门工作人员再去查找故障点，查找只有采用传统的目测法，沿线查找并没有专用的仪器，为了查找一个故障点花费了大量的人力、财力、物力。特别是山区和丘陵地区交通不便，处理特殊接地故障时还需要电力工作者登上每一支电线杆去查找，查找更加困难。有时发生单相接地故障造成的线路停电后，两三天都难以确定故障点，造成电网的供电合格率大大下降，研究开发一种专为电力工作者提供单相接地故障巡查装置就显得十分有意义。

发明内容

本实用新型提供了一种单相接地故障查找装置，其特征在于，包括了：高电压信号源、超低频信号发生器、信号调节器、A/D转换器、单片机、显示器、高压电流钳、电流信号采集模块、无线信号发送模块、无线信号接收模块、信号处理模块、液晶显示器、报警模块；高电压信号源和超低频信号发生器的输出端与发生接地故障的高压供电线路相并接；高电压信号源和超低频信号发生器另一端与信号调节器相并接；信号调节器与A/D转换器输入端相串接；A/D转换器输出与单片机相接；单片机与显示器相接；高电压信号源、超低频信号发生器、信号调节器、A/D转换器、单片机、显示器、组合在一个防水的机箱内形成一个接地信号发送装置。

上述的高压电流钳与电流信号采集模块相接；电流信号采集模块与无线信号发送模块相接；无线信号发送模块发送高压电流钳测试过来的电流信号；高压电流钳、电流信号采集模块、无线信号发送模块做为一体，组成电流信号采集器，可以移动，可以实时测量电流信号，测试点可以根据需要随时随地测量。

无线信号接收模块与信号处理模块相接；信号处理模块与液晶显示器相接；信号处理模块与报警模块相接；无线信号接收模块、信号处理模块、液晶显示器、报警模块集成在一个便携式的机壳内，做成一个信号接收装置，具有报警和测量数据显示功能。无线信号接收模块接收无线信号发送模块发送过来的电流数值。信号处理模块根据其电流数值来判定是否发生了接地点，如果有收到大于30mA的电流信号，表示电流钳测量的位置就在接地点与信号注入的区间内。再移动电流信号采集模块判断同一条线路的单相接地故障信号，报警器从报警变为不报警表示单相接地故障点就在两个相邻的两个故障点中间，采用二分法原理可以逐步缩小故障范围，确定故障点。

本发明与现有技术相比具有以下的优点

①有效地测量配电线路单相接地故障，为现场排查人员提供一个确定故障点的自动化设备。

②该方法使用方便，特别适合于山区、丘陵地区的农村线路接地故障排除。

③使用该装置有效减少查找单相接地故障时间，减少人力、财力物力的投入。

④该装置体积小，使用方便，不需要现场调试。

附图说明

图1是装置结构示意图；

图2是装置现场排除故障测试原理示意图；

图3是查找接地故障流程图。

具体实施方式

结合附图做详细说明，本实用新型提供了一种单相接地故障查找装置，如图1所示：其特征在于包括了：高电压信号源（1）、超低频信号发生器（2）、信号调节器（3）、A/D转换器（4）、单片机（5）、显示器（6）、高压电流钳（7）、电流信号采集模块（8）、无线信号发送模块（9）、无线信号接收模块（10）、信号处理模块（11）、液晶显示器（12）、报警模块（13）；高电压信号源（1）和超低频信号发生器（2）的输出端与发生接地故障的高压供电线路相并接；高电压信号源（1）和超低频信号发生器（2）另一端与信号调节器（3）相并接；信号调节器（3）与A/D转换器（4）相接；A/D转换器（4）与单片机（5）相接；单片机（5）与显示器（6）相接；高电压信号源（1）、超低频信号发生器（2）、信号调节器（3）、A/D转换器（4）、单片机（5）、显示器（6)、组合在一个防水的机箱内形成一个接地信号发送装置（14）。高电压信号源（1）产生高压电信号送到故障的配电线路上，高电压信号源（1)利用输出的高电压，单相电压达到8000V，高压电流信号大于2mA,高电压信号可以对已停电的配电线路重现单相接地故障，高电压信号可以有效击穿单相接地故障点，高电压信号源的高压输出时间为1秒，频率为50Hz。然后，超低频信号发生器（2）将超低频的电流信号也注入接地故障的输电线路中，通过调节信号调节器（3），使超低频信号发生器（2）输出低频电流信号超过30mA。A/D转换器（4）测量超低频信号发生器（3）发出的低频电流值，A/D转换器（4）将低频电流值送到单片机（5）上，单片机（5）将这个低频电流值通过显示器（6）显示出来，显示器可以实时地显示注入输电线路上的超低频电流信号数值。为了解决供电线路对在电容电流的影响，选择超低频信号源，超低频电流信号可有效地解决电容电流与电阻接地电流故障的区别，选择高电压信号源产生高压电信号可以有效的击穿线路产生的对地绝缘。将高电压信号源（1）、超低频信号发生器（2）、信号调节器（3）、A/D转换器（4）、单片机（5）、显示器（6）由锂电池做为供电电源，安装于同一个箱子内，做成了的装置。锂电池可以充电，锂电池电压为12V，20AH，如果没有电时可以用汽车电池供电，保证了装置的长时间供电，确保了使用的便捷性。高电压信号源（1）产生50Hz的8kV电压信号，通过导线馈线到发生接地故障的输电线路上，8kV的电压完全可以重现10kV线路的单相接地故障后，由超低频信号发生器（2）产生的低频电流0-100mA，信号调节器（3）可以根据不同的接地类型调节输出电流值，通常使用时调整为30mA，超低频信号发生器（2）的电流信号频率为0.125Hz。A/D转换器（4）采用12位的AD转换器，实现电流信号的数字化转换，型号为MC14433，单片机（5）为STM32系列单片机，根据A/D转换器（4）转换过来的电流数值通过显示器进行显示，显示器采用低功耗的液晶屏，型号T320240M.。高电压信号源（1）主要是对停电的线路，重现接地故障，实现了接地故障与接地信息与实际所发生的单相接地故障现象相一致，其特点是短时的高电压信息。超低频信号发生器（2）发生的电流信号输出端与发生接地故障线路相接是恒流的超低频电流源。

高压电流钳（7）与电流信号采集模块（8）相接；电流信号采集模块（8）与无线信号发送模块（9）相接；无线信号发送模块（9）发送高压电流钳（7）测试过来的电流信号；高压电流钳（7）、电流信号采集模块（8）、无线信号发送模块（9）做为一体，组成电流信号采集器（15），可以移动，可以随时测量电流信号，测试点可以根据需要随时随地改变测量。电流信号采集模块（8）与无线信号发送模块（9）内置于高压电流钳（7）内，高压电流钳（7）套在专用电力绝缘棒相接，实现了在地面就可以接触到故障线路，采用广州依泰电子公司生产的专用高压钳，其测量电流为0-100A。本装置之所以采用电流信号采样模块（8）主要是测量超低频电流信号，其通道是对0.125Hz的电流信号进行放大滤波处理，由无线发送模块（9）发送出去；电流信号采集模块（8）和无线信号发送模块（9）在工作电源由4只5号干电池供电，安装于高压电流钳内，形成电流信号采集器（15），干电池可以在没电时更换方便。无线信号发送模块（9）将处理过的电流信号采用专用4.33MHz频率对外发送，其有效距离可达200米。高电流钳的型号为TC328,电流信号的采集模块包括超低频电流信号，其通道是对0.125Hz的电流信号进行放大、滤波处理。

无线信号接收模块（10）与信号处理模块（11）相接；信号处理模块（11）与液晶显示器（12）相接；信号处理模块（11）与报警模块（13）相接；无线信号接收模块（10）、信号处理模块（11）、液晶显示器（12）、报警模块（13）集成在一个便携式的机壳内，做成一个信号接收装置（16），具有报警和测量数据显示功能。无线信号接收（10）模块接收无线信号发送模块（9）发送过来的电流数值。信号处理模块（11）根据其电流值来判定是否发生了接地点，如果有收到达于30mA的电流，表示电流钳测量的位置就在接地点与信号注入的区间内。无线信号接收模块（10）、信号处理模块（11）、液晶显示器（12）、报警模块（13）集成在一个便携式的机壳内，由5号电池供电，是手持的一个小仪器内，其外型象手机一样大小，主要是判断超低频的电流值，使用时电力工作拿在手上，使用方便快携。无线信号接收模块（10）与无线信号发送模块（9）是同一对的信号发送和接收，信号处理模块（11）是以低功耗波形处理器；液晶显示器（12）为T12864、报警模块（13）是用灯光报警输出，有报警时，就是有接地电流值与语言提示报警。

实施例二，如图2所示，发生接地故障的线路现场排查接地故障示意图，图2表示的是一条发生接地故障的输电线路，接地点是D点，B点为信号发送装置（14）注入到接地故障线路的低频信号注入点，利用电流信号采集器（15）钳在不同的故障线路的点上，信号接收装置（16）接收电流信号采集器（15）发过来的电流信号数据，分别测量几点就可以判定发生接地的故障点。主要的查找接地故障点的原理方法如下，高压电流钳（7）卡扣在发生接地故障的配电线路上，高压电流钳（7）测量的电流信号采集模块（8）测量处理，其测量的信号是0.125Hz的超低频电流信号。这个信号是由前述的信号调节器（3）信号发送装置（14）内部的超低频信号发生器发送到接地故障输电线路的超低频对地电流信号，采用高压电流钳（7）测量A点电流信号，测量到的超低频电流信号为0A，通过无线信号发送模块（9）发送出无线模块信号为0A。信号接收模块(10)收到电流信号采集器（15）检测并发送过来的信号，送到信号处理模块为0A，液晶显示器（12）显示的电流为0A，报警模块（13）不发出报警信号。移动测量点，高压专用电流钳（7）测量改为C点电流信号，测量到的超低频电流信号为30mA，通过无线信号发送模块（9）发送出无线模块信号。信号接收模块(10)收到电流信号采集器（15）检测并发送过来的信号，送到信号处理模块为30mA，液晶显示器（12）显示的电流为30mA，报警模块（13）发出报警信号，表示接地点在测试点C点的后面。再移动测试点到E点，出现了与A点一样的情况，测试电流为0A，报警模块（13）不再发送报警信息，测试表示接地故障点就在C点与E点之间，再进一步缩小范围就可以明确接接地故障点。

实施例三，图3是装置使用过程测试的流程图，本实用新型提供了一种单相接地故障定位查找装置，其基本的工作原理已于上述说明，此不需再述，其工作步骤如下：首先：将信号发送装置（14）低频信号注入故障线路上，接地端与大地接好；使注入到接地故障的线路的接地点与注入的信号形成一个电流回路；第二步：调节信号调节器，使输出电流大于等于30mA，如果没有电流就表示回路接地不好，或无法查找。第三步：电流信号采集器（15）钳在故障线路上，测量接地的电流数据。第四步：信号接地装置接收故障电流数据，通过无线的发送装置和接收可以实时地了解接地电流值。第五步：改变不同的电流采集器（14）的测量位置，逐催步缩小接地故障范围，确定故障点在最小的范围。最后：分析确定故障接地点。使用过程中特别注意信号处理模块处理完的信号，如果低频电流信号超过了30mA以上就送给报警模块发出报警信号，如果信号处理模块测量到的低频电流信号小于30mA,报警模块就不会报警，移动电流信号采集模块（15）可以判断同一条线路的多个单相接地故障，报警器报警表示单相接地故障点就在两个相邻的两个故障点中间，采用二分法原理可以逐步缩小故障范围，确定故障点。

Claims (1)

1.一种单相接地故障查找装置，其特征在于，包括了：高电压信号源、超低频信号发生器、信号调节器、A/D转换器、单片机、显示器、高压电流钳、电流信号采集模块、无线信号发送模块、无线信号接收模块、信号处理模块、液晶显示器、报警模块；高电压信号源和超低频信号发生器的输出端与发生接地故障的高压供电线路相并接；高电压信号源和超低频信号发生器另一端与信号调节器相并接；信号调节器与A/D转换器输入端相串接；A/D转换器输出与单片机相接；单片机与显示器相接；高电压信号源、超低频信号发生器、信号调节器、A/D转换器、单片机、显示器、组合在一个防水的机箱内形成一个接地信号发送装置。