CN210072032U - 接地系统的故障判断装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种接地系统的故障判断装置及系统，涉及接地故障技术领域，该装置包括第一处理芯片；包括与第一处理芯片连接的传感器组、电流波形记录电路、暂态行波采集电路和结果输出电路；传感器组用于采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片；第一处理芯片用于对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端；第一处理芯片还用于接收外部处理端反馈的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路。本实用新型能够有效提高故障判断的准确性。

Description

接地系统的故障判断装置及系统

技术领域

本实用新型涉及接地故障技术领域，尤其是涉及一种接地系统的故障判断装置及系统。

背景技术

低压线路与用户直接相关，其运行的稳定性和供电质量既是电力企业经济效益的直接体现，又有着不可估量的社会效益。由于低压线路直接面向用户且多数都是露天线路，容易受外部环境及不确定因素影响，导致低压线路系统成为最易发生故障的系统之一，因此在发生故障时需要能够较准确判断故障的类型和故障的位置。但现有的低压线路配电网的故障判断装置大多采用传统的故障指示器，传统故障指示器在系统发生故障时，仅能定位故障发生的区段，判断出故障所在的大致位置区间，且误判漏判率较高，对故障的类型和故障的精确位置都无法做到准确判断。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种接地系统的故障判断装置及系统，能够有效提高故障判断的准确性。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种接地系统的故障判断装置，该装置包括第一处理芯片；还包括与第一处理芯片连接的传感器组、电流波形记录电路、暂态行波采集电路和结果输出电路；传感器组用于采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片；电流波形记录电路用于采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片；暂态行波采集电路用于采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片；第一处理芯片用于对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号、暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端；第一处理芯片还用于接收外部处理端反馈的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路；其中，故障判断结果包括故障类型和故障位置。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，电流波形记录电路包括依次连接的第一触发电路和高速录波电路；还包括与第一触发电路连接的第一GPS授时电路；第一触发电路用于在接地系统故障时触发电流波形记录电路导通；高速录波电路用于在电流波形记录电路导通时，采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片；第一GPS授时电路用于控制电流波形记录电路和暂态行波采集电路的同步触发。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，暂态行波采集电路包括依次连接的第二触发电路和高频采集电路；还包括与第二触发电路连接的第二GPS授时电路；第二触发电路用于在接地系统故障时触发暂态行波采集电路导通；高频采集电路用于在暂态行波采集电路导通时，采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片；第二GPS授时电路用于控制暂态行波采集电路和电流波形记录电路的同步触发。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与第一处理芯片连接的电量管理单元，电量管理单元用于为第一处理芯片供电。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，电量管理单元包括光伏板和锂电池，电量管理单元还用于控制光伏板供电和锂电池供电之间供电方式的转换。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述第一处理芯片为ARM芯片。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述传感器组包括电压互感器和高精度电流传感器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述结果输出电路包括指示灯电路和告警电路。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种接地系统的故障判断系统，包括如第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式中任一项的故障判断装置，还包括与故障判断装置连接的外部处理端。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述第一处理芯片与外部处理端通过无线通信方式进行通信。

本实用新型实施例提供了一种接地系统的故障判断装置及系统，包括第一处理芯片，还包括与第一处理芯片连接的传感器组、电流波形记录电路、暂态行波采集电路和结果输出电路，通过传感器组采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片，并通过电流波形记录电路采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片，由暂态行波采集电路采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片，从而使第一处理芯片对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号、暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端，第一处理芯片还接收外部处理端反馈的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路。由于本实用新型中的故障判断装置根据传感器组采集的电压数据和电流数据以及电流波形记录电路对故障的类型进行判断，根据暂态行波采集电路判断故障的位置，因此能够有效提高判断故障类型和故障位置的准确性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种接地系统的故障判断装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的另一种接地系统的故障判断装置的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种线路故障的示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种接地系统的故障判断系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前现有的低压线路配电网的故障判断装置大多采用传统的故障指示器，判断故障所在的位置区间，故障的具体位置判断的准确性有待提高，基于此，本实用新型实施例提供的一种接地系统的故障判断装置及系统，能够有效提高故障判断的准确性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种接地系统的故障判断装置进行详细介绍。

在一种实施方式中，本实用新型实施例提供了一种接地系统的故障判断装置，参见图1所示的一种接地系统的故障判断装置的结构示意图，如图所示，该装置包括：第一处理芯片10；还包括与第一处理芯片10连接的传感器组20、电流波形记录电路30、暂态行波采集电路40和结果输出电路50。

传感器组用于采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片；

电流波形记录电路用于采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片；

暂态行波采集电路用于采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片；

第一处理芯片用于对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号、暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端；第一处理芯片还用于接收外部处理端反馈的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路；其中，故障判断结果包括故障类型和故障位置。

本实用新型实施例提供的上述接地系统的故障判断装置，通过传感器组采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片，并通过电流波形记录电路采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片，由暂态行波采集电路采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片，从而使第一处理芯片对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号、暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端，第一处理芯片还接收外部处理端的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路。由于本实用新型中的故障判断装置根据传感器组采集的电压数据和电流数据以及电流波形记录电路对故障的类型进行判断，根据暂态行波采集电路判断故障的位置，因此能够有效提高判断故障类型和故障位置的准确性。

在一种实施方式中，上述采集的电压数据和电流数据分别为三相电压数据和三相电流数据，通过外部处理端对第一处理芯片输送的各个数据进行处理，并判断出接地系统的故障类型和故障的具体位置，具体的可以是根据第一处理芯片输送的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号及合成的零序电流信号对故障的类型进行判断，根据暂态行波信号判断故障的位置，即根据传感器组采集的电压数据和电流数据以及电流波形记录电路对故障的类型进行判断，根据暂态行波采集电路判断故障的位置。

参见图2所示的另一种接地系统的故障判断装置的结构示意图，在图1的基础上，还示意出了第一触发电路301、高速录波电路302、第一GPS授时电路303、第二触发电路401、高频采集电路402、第二GPS授时电路403、电量管理单元60、光伏板601、锂电池602、电压互感器201、高精度电流传感器202、指示灯电路501和告警电路502。

电流波形记录电路包括依次连接的第一触发电路和高速录波电路；还包括与第一触发电路连接的第一GPS授时电路；第一触发电路用于在接地系统故障时触发电流波形记录电路导通；高速录波电路用于在电流波形记录电路导通时，采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片；第一GPS授时电路用于控制电流波形记录电路和暂态行波采集电路的同步触发。

暂态行波采集电路包括依次连接的第二触发电路、高频采集电路，还包括与第二触发电路连接第二GPS授时电路；第二触发电路用于在接地系统故障时触发暂态行波采集电路导通；高频采集电路用于在暂态行波采集电路导通时，采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片；第二GPS授时电路用于控制暂态行波采集电路和电流波形记录电路的同步触发。进一步的，第一GPS授时电路和第二GPS授时电路用来实现对同一安装点不同相线路和不同安装点的不同装置同步，实现电流波形记录模块与暂态行波采集模块的的同步触发、同步记录和同步采集。

上述装置还包括与第一处理芯片连接的电量管理单元，电量管理单元用于为第一处理芯片供电；电量管理单元包括光伏板和锂电池，电量管理单元还用于控制光伏板供电和锂电池供电之间供电方式的转换。第一处理芯片为ARM芯片；传感器组包括电压互感器和高精度电流传感器；结果输出电路包括指示灯电路和告警电路。

具体的，第一处理芯片可以采用性价比较高的STM32F303RCT6的ARM芯片，传感器组中的电压互感器和电流传感器可以分别采用JDZ10型的电压互感器和CHCS-ITH-1000S系列的高精度电流传感器。

在一种实施方式中，如图3示意出了一种线路故障的示意图，在实际线路安装时，故障判断装置安装在线路进线的首端和线路出线的末端，如装置1到装置5均为故障判断装置，在T接线的分支线入口处无需安装该装置，在外部处理端对接收的各个数据进行分析与判断时加入行波算法即可准确确定故障发生位置，减少线路投入成本。

在图3示意出的线路故障中，当K点发生故障时，依据线路安装的装置3、装置4和装置5采集的数据进行故障判断，具体的是通过线路上安装的电压电流传感器即上述传感器组对线路实现实时数据监测，将线路正常运行和故障时的数据经第一处理芯片处理后上传至外部处理端；在线路故障发生时，电压电流传感器监测到线路的电流发生突变，故障判断装置的电流波形记录电路和暂态行波采集电路由休眠状态被唤醒，对故障发生时的暂态电流波形和暂态行波进行记录与采集，然后将记录与采集的数据经第一处理模块预处理后上传至外部处理端；通过外部处理端对上传的数据进行分析计算，判断出故障类型和故障发生的位置，实现故障的准确识别与精确定位。

本实用新型实施例提供的上述接地系统的故障判断装置，通过传感器组采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片，并通过电流波形记录电路采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片，由暂态行波采集电路采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片，从而使第一处理芯片对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号、暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端，第一处理芯片还接收外部处理端的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路。由于本实用新型中的故障判断装置根据传感器组采集的电压数据和电流数据以及电流波形记录电路对故障的类型进行判断，根据暂态行波采集电路判断故障的位置，因此能够有效提高判断故障类型和故障位置的准确性。

基于上述实施例所述的接地系统的故障判断装置，本实用新型实施例还提供了一种接地系统的故障判断系统，接地系统的故障判断系统包括如上述的接地系统的故障判断装置，还包括与上述的接地系统的故障判断装置连接的外部处理端，参见图4示出了本实用新型实施例提供的一种接地系统的故障判断系统的结构示意图，包括接地系统的故障判断装置100和与接地系统的故障判断装置连接的外部处理端200。

其中，上述第一处理芯片与外部处理端通过无线通信方式进行通信。

应当理解，图4仅仅是接地系统的故障判断系统的一种结构示意图，而不是接地系统的故障判断系统的唯一结构，在实际使用时，除图4所示的结构外，还可以包括其他功能结构，具体以实际使用情况为准，本实用新型实施例对此不进行限制。

本实用新型实施例提供的上述接地系统的故障判断系统，通过传感器组采集接地系统的电压数据和电流数据，并将电压数据和电流数据输送到第一处理芯片，并通过电流波形记录电路采集接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将暂态电流波形信号输送到第一处理芯片，由暂态行波采集电路采集接地系统在故障时的暂态行波信号，并将暂态行波信号输送到第一处理芯片，从而使第一处理芯片对接收的电压数据、电流数据、暂态电流波形信号和暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将电压数据、电流数据、暂态电流波形信号、暂态行波信号和零序电流信号输送到外部处理端，第一处理芯片还接收外部处理端的故障判断结果，并将故障判断结果输送到结果输出电路。由于本实用新型中的故障判断装置根据传感器组采集的电压数据和电流数据以及电流波形记录电路对故障的类型进行判断，根据暂态行波采集电路判断故障的位置，因此能够有效提高判断故障类型和故障位置的准确性。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种接地系统的故障判断装置，其特征在于，所述装置包括第一处理芯片；还包括与所述第一处理芯片连接的传感器组、电流波形记录电路、暂态行波采集电路和结果输出电路；

所述传感器组用于采集接地系统的电压数据和电流数据，并将所述电压数据和所述电流数据输送到所述第一处理芯片；

所述电流波形记录电路用于采集所述接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将所述暂态电流波形信号输送到所述第一处理芯片；

所述暂态行波采集电路用于采集所述接地系统在故障时的暂态行波信号，并将所述暂态行波信号输送到所述第一处理芯片；

所述第一处理芯片用于对接收的所述电压数据、所述电流数据、所述暂态电流波形信号和所述暂态行波信号进行存储和信号预处理，得到合成的零序电流信号，并将所述电压数据、所述电流数据、所述暂态电流波形信号、所述暂态行波信号和所述零序电流信号输送到外部处理端；所述第一处理芯片还用于接收所述外部处理端反馈的故障判断结果，并将所述故障判断结果输送到结果输出电路；其中，所述故障判断结果包括故障类型和故障位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流波形记录电路包括依次连接的第一触发电路和高速录波电路；还包括与所述第一触发电路连接的第一GPS授时电路；

所述第一触发电路用于在所述接地系统故障时触发所述电流波形记录电路导通；

所述高速录波电路用于在所述电流波形记录电路导通时，采集所述接地系统在故障时的暂态电流波形信号，并将所述暂态电流波形信号输送到所述第一处理芯片；

所述第一GPS授时电路用于控制所述电流波形记录电路和所述暂态行波采集电路的同步触发。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述暂态行波采集电路包括依次连接的第二触发电路和高频采集电路；还包括与所述第二触发电路连接的第二GPS授时电路；

所述第二触发电路用于在所述接地系统故障时触发所述暂态行波采集电路导通；

所述高频采集电路用于在所述暂态行波采集电路导通时，采集所述接地系统在故障时的暂态行波信号，并将所述暂态行波信号输送到所述第一处理芯片；

所述第二GPS授时电路用于控制所述暂态行波采集电路和所述电流波形记录电路的同步触发。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述第一处理芯片连接的电量管理单元，所述电量管理单元用于为所述第一处理芯片供电。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电量管理单元包括光伏板和锂电池，所述电量管理单元还用于控制光伏板供电和锂电池供电之间供电方式的转换。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一处理芯片为ARM芯片。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器组包括电压互感器和高精度电流传感器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述结果输出电路包括指示灯电路和告警电路。

9.一种接地系统的故障判断系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的故障判断装置，还包括与所述故障判断装置连接的所述外部处理端。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一处理芯片与所述外部处理端通过无线通信方式进行通信。

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