一種10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置的製作方法

2023-06-01 01:49:21

本發明涉及電纜線路故障定位技術領域，具體是一種10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置。

背景技術：

1、10kV配網電纜線路故障定位的重要性：

隨著城市建設的迅猛發展，城區10kV-35kV配電系統和電纜數量不斷增加，敷設路徑錯綜複雜。一旦發生線路故障，如何快速對異常信號進行判別和對故障點定位已成為重要難題。為了處理故障，一般先根據開關動作狀況(跳閘)確定故障線路，然後使用電橋或脈衝電壓回波定位儀尋找和確認故障點。定位測試作業必須解開該線路的電纜終端才可以進行，由於現場臨時做實驗常常遇到條件的限制，結果整個過程所花費時間較長，而且人力物力投入比較大。用戶對供電穩定的要求越來越高，停電搶修的時間要求越少越好，這就要求電力系統在故障發生後，迅速、準確地找到故障位置，迅速排除故障，確保電力系統安全運行，提高供電可靠性、穩定性，將損失最小化。

2、10kV配網電纜線路故障定位模擬試驗裝置的作用：

現階段已經研發出來的一種在線式的故障定位裝置，可以在故障發生時將故障發生位置自動計算出來，問題是這類故障的發生概率很低，很難在實際線路檢驗這類故障定位裝置的性能和精度，因此需要，研究開發出一種10kV配網電纜線路故障定位模擬試驗裝置，來驗證一種在線式的故障定位裝置的性能及精度。

3、現有技術電纜線路故障測試模型的局限性：

現有技術電纜線路故障測試模型主要有兩種，一種是電纜故障測試教學模型，主要由筆記本電腦、故障測試儀、通信同軸電纜、變阻器組成，通過調節變阻器阻值的大小來模擬各種短路、開路、低阻故障，觀測故障測試儀的波形變化。另一種是不帶電的電纜線路故障檢測模擬試驗裝置，主要由模擬電纜終端、直接接地箱、互聯換位箱、模擬電纜中間接頭、同軸電纜、模擬故障信號發生器以及故障定位測試系統組成，通過改變信號注入點位置來模擬各個位置產生故障進行測試方法的訓練。

A：對於電纜故障測試模型，這種教學模型只能模擬電纜線路不同狀態下，電纜故障波形的變化，並且波形處理及顯示只能在電腦上完成。缺少對故障特徵信號的分析研究。

B：對於電纜線路故障檢測模擬試驗裝置，這種模擬系統裝置雖然能夠在不帶電的情況下進行故障測試方法的培訓，但是缺少模擬真實線路上的交流變動負荷引起的噪聲，更重要的是，該模擬系統裝置是模擬110kV以上電壓級別，尤其是帶有互聯換位箱和直接接地箱的電纜線路，無法模擬10kV配網電纜線路中環網櫃多迴路分支的實際情況。

總的來說，既有的電纜線路故障測試模擬試驗裝置功能比較單一，不能模擬真實線路中存在交流變動負荷的狀態，不能模擬環網櫃中存在多回電纜出線的狀態，更不能產生一個真實的故障信號。即不能夠在真實的模擬試驗狀態下驗證在線式的故障定位裝置的精度和性能。在這樣的條件下，進行10kV配網電纜線路故障檢測方法的培訓，也是難以收到預期的效果。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置，來驗證一種在線式的故障定位裝置的性能和精度。具有模擬環網櫃電纜線路中模擬環網櫃採用多回支路的結構；可以真實模擬實際用戶用電過程中交流變動負荷所產生的系統噪聲；藉助電子觸發開關，在不引起電源跳閘的前提下，產生一個真實的故障信號的優點；以解決上述背景技術中提出功能比較單一，不能模擬真實線路中存在交流變動負荷的狀態，不能模擬環網櫃中存在的多回電纜出線的狀態，更不能產生一個真實的故障信號的問題。即實現了在安全的模擬電纜線路上對故障定位裝置的驗證試驗和性能的評價。

與現有技術相比，本發明有益效果：

1、能夠在一種10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置上進行在線式的故障定位系統的功能和精度的驗證試驗；

2、模擬環網櫃電纜線路中模擬環網櫃採用多回支路的結構；

3、可以真實模擬實際用戶用電過程中交流變動負荷所產生的系統噪聲；

4、藉助電子觸發開關，在不引起電源跳閘的前提下，產生一個真實的故障信號；

5、藉助該系統可進行故障定位技術的培訓與人員的培養。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置，包括系統電源、調壓變壓器、短路保護器、通信同軸電纜、模擬環網櫃A、模擬環網櫃B、模擬環網櫃C、變壓器、流水燈變動負荷、啟輝器變動負荷、白熾燈固定負荷、電子觸發開關、高頻電流互感器、在線式的故障定位裝置和數據處理中心，所述系統電源與調壓變壓器電性相連，調壓變壓器通過短路保護器和通信同軸電纜和模擬環網櫃B電性相連；所述模擬環網櫃B兩側分別設置有模擬環網櫃A和模擬環網櫃C，模擬環網櫃A與模擬環網櫃B之間以及模擬環網櫃B與模擬環網櫃C之間均通過通信同軸電纜連接，模擬環網櫃B、模擬環網櫃A和模擬環網櫃C上還均安裝有流水燈變動負荷、啟輝器變動負荷和白熾燈固定負荷，模擬環網櫃A，模擬環網櫃B和模擬環網櫃C上均安裝有電子觸發開關和高頻電流互感器，高頻電流互感器與在線式的故障定位裝置電性連接，在線式的故障定位裝置與數據處理中心電性連接。

作為本發明進一步的方案：所述模擬環網櫃A與模擬環網櫃B的通信同軸電纜的長度為400m，模擬環網櫃B與模擬環網櫃C間的通信同軸電纜長度為600m。

作為本發明進一步的方案：所述電子觸發開關、高頻電流互感器和在線式的故障定位裝置的數量均為三個。

作為本發明進一步的方案：所述電子觸發開關上設置有兩個觸點。

作為本發明進一步的方案：所述模擬環網櫃B、模擬環網櫃A和模擬環網櫃C與流水燈變動負荷、啟輝器變動負荷和白熾燈固定負荷的連接端設置有變壓器，模擬環網櫃B、模擬環網櫃A和模擬環網櫃C均採用多迴路電纜線路的結構。

與現有技術相比，本發明有益效果：

本10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置，通過設置電子觸發開關、模擬環網櫃、流水燈變動負荷、啟輝器變動負荷高頻電流互感器、在線式的故障定位裝置和數據處理中心，使得該10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置能夠在模擬試驗裝置的工作電壓中使用交流變動負荷產生與實際線路上系統噪聲特徵相同的幹擾信號；電子觸發開關工作時，真實地產生一個短路故障信號，在故障點產生的故障脈衝電流波會沿著同軸電纜而傳播，最終被檢測範圍內的所有測點採集並進行故障點定位，高頻電流互感器只需安裝在其中一回支路上，即可同時檢測到環網櫃內各個支路的故障信號。此外，在相對安全的環境下模擬10kV配網電纜線路情況，驗證在線式的故障定位裝置的性能及精度。在現場測試人員在此環境下，進行有效而安全的故障點定位測試培訓或教學。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明的模擬環網櫃和電子觸發開關結構示意圖。

圖3為本發明的實施例2結構示意圖。

圖中：1-系統電源；2-調壓變壓器；3-短路保護器；4-通信同軸電纜；5-模擬環網櫃B；6-模擬環網櫃A；7-模擬環網櫃C；8-變壓器；9-流水燈變動負荷；10-啟輝器變動負荷；11-白熾燈固定負荷；12-電子觸發開關；13-高頻電流互感器；14-在線式的故障定位裝置；15-數據處理中心，16-模擬故障信號發生器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1

請參閱圖1-2，本發明實施例中，一種10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置，包括系統電源1、調壓變壓器2、短路保護器3、通信同軸電纜4、模擬環網櫃A6、模擬環網櫃B5、模擬環網櫃C7、變壓器8、流水燈變動負荷9、啟輝器變動負荷10、白熾燈固定負荷11、電子觸發開關12、高頻電流互感器13、在線式的故障定位裝置14和數據處理中心15，系統電源1與調壓變壓器2電性相連，系統電源1通過調壓變壓器2調壓後輸出，調壓變壓器2通過短路保護器3和通信同軸電纜4和模擬環網櫃B5電性相連；模擬環網櫃B5兩側分別設置有模擬環網櫃A6和模擬環網櫃C7，模擬環網櫃A與模擬環網櫃B通過400m通信同軸電纜4連接，模擬環網櫃B與模擬環網櫃C通過600m通信同軸電纜4連接，模擬環網櫃B5、模擬環網櫃A6和模擬環網櫃C7具有多回分支結構，分別通過變壓器8接入流水燈變動負荷9、啟輝器變動負荷10和白熾燈固定負荷11，電子觸發開關12和高頻電流互感器13分別安裝在模擬環網櫃A5，模擬環網櫃B6和模擬環網櫃C7上，電子觸發開關12上設置有兩個觸點，電子觸發開關12的兩個觸點分別夾在需要進行短路故障試驗的模擬環網櫃導體兩側，輕觸開關，產生一個高達數十安培的故障脈衝波，高頻電流互感器13與在線式的故障定位裝置14電性連接，在線式的故障定位裝置14與數據處理中心15電性連接，高頻電流互感器13將採集到的故障信號傳至在線式的故障定位裝置，最後由數據處理中心15統一計算並對顯示故障點具體。

綜上所述，通過流水燈或啟輝器工作時變化的電流給檢測系統製造了幹擾信號，使得該10kV配網電纜線路故障定位模擬裝置能夠在模擬試驗裝置的工作電壓中使用交流變動負荷產生與實際線路上系統噪聲特徵相同的幹擾信號；電子觸發開關12工作時，真實地產生一個短路故障信號，在故障點產生的故障脈衝電流波會沿著同軸電纜而傳播，最終被檢測範圍內的所有測點採集並進行故障點定位，高頻電流互感器13隻需安裝在其中一回支路上，即可同時檢測到環網櫃內各個支路的故障信號。

實施例2

本實施例的主要技術方案與實施例1相同，在本實施例中未解釋的特徵，採用實施例1中的解釋，在此不再進行贅述。本實施例與實施例1的區別在於：

如圖3所示，實施例2是實施例1對於故障定位技術培訓的功能性拓展，在模擬試驗裝置不加系統電壓時，所有交流負荷均不工作，但是它們依然作為模擬環網櫃其他支路的方式存在，並且對故障信號的傳播起著影響作用。本實施例主要使用模擬故障信號發生器對模擬試驗裝置注入信號，結合各個測點的波形信號根據行波波速計算方法，得出故障行波在本發明的傳播速度。同樣地，也可以根據各個測點的信號頻率分布，得出故障行波在本發明中的衰減特性。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。