架空線路接地故障的檢測裝置及系統的製作方法
2023-08-07 21:55:26 1
專利名稱：架空線路接地故障的檢測裝置及系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電カ領域，具體而言，涉及ー種架空線路接地故障的檢測裝置及系統。
背景技術：
由於供電架空線路涉及的地理範圍很廣，為保證在架空線路發生故障時電カ搶修人員能快速找到線路的故障點，縮短搶修時間，沿架空線路普遍安裝架空線故障指示器。分別將架空線故障指示器直接安裝在三相線路上，三相上的架空線故障指示器各自獨立エ作，只能檢測單相電流，一般情況下無法區分負荷電流和故障電流。在指示相間短路故障時，與電纜型指示器工作原理相同，可以採用電流定值方式或電流突變方式。但在指示接地故障時，由於通常情況下架空線故障指示器無法檢測零序電流，故而無法通過檢測零序電流的方法來判斷接地故障。對於小電流接地系統，當線路發生單相接地故障時，故障點流過的暫態電流一般會大於電網正常運行時的単相對地電流，並有ー個突變過程，同時諧波電流増大，尤其是五次諧波。通過判斷接地暫態電流首半波的相位、大小或五次諧波，就能一定程度上判斷単相接地故障，但這種方法準確性並不高，尤其是對於消弧線圈接地的系統。而且對於架空線故障指示器而言，因為無法測量零序電流，很難從單相電流之中分離出接地電流，就更無法判斷単相接地故障了。針對現有技術中由於故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致搶修人員不能快速定位故障點的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內容針對相關技術由於故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致搶修人員不能快速定位故障點的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本實用新型的主要目的在於提供ー種架空線路接地故障的檢測裝置及系統，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本實用新型的ー個方面，提供了ー種架空線路接地故障的檢測裝置，該裝置包括:採集裝置，包括三個採集器，分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，用於採集架空線路的三條引流線的電流信號；轉換器，與採集裝置電連接，用於對三條引流線的電流信號進行同步採樣處理以獲取與之相對應的數位訊號；控制器，與轉換器連接，用於對數位訊號進行傅立葉變換以獲取零序電流。進ー步地，控制器包括:第一計算器，與轉換器建立連接，用於將數位訊號進行傅立葉變換，以獲取ー個或多個轉換參數；第一處理器，與第一計算器建立連接，用於檢測轉換參數是否包括零序電流；第二處理器，與第一處理器連接，用於在轉換參數中包括零序電流的情況下，判斷零序電流是否為零；輸出裝置，與第二處理器連接，用於在零序電流為非零的情況下發出架空線路存在接地故障的信號。[0008]進ー步地，轉換器包括:採樣裝置，與採集裝置建立電連接，用於對採集到的電流信號按照預定採樣頻率進行同步採樣處理，以獲取離散信號；第二計算器，與採樣裝置建立連接，用於對離散信號進行矢量運算，以獲取數位訊號。進ー步地，採樣裝置包括:第三處理器，與採集裝置連接，用於將三條引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步後的電流信號；第四處理器，與第三處理器連接，用於對時間同步後的電流信號進行採樣處理，以獲取離散信號。進ー步地，採集器包括:ー個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用於採集該引流線的電流信號；太陽能電池板，與故障指示器建立連接，用於將接收到的太陽能轉化為電能，井向故障指示器提供電能。進ー步地，採集器包括:ー個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用於採集該引流線的電流信號；互感線圈，連接於故障指示器和對應的引流線之間，用於從該引流線中獲取電能，井向故障指示器提供電能。進ー步地，轉換器還包括:獲取裝置，與採集裝置建立連接，用於獲取採集裝置採集到的三條弓I流線的電流信號。進ー步地，轉換器包括模數轉換器。為了實現上述目的，根據本實用新型的另ー個方面，提供了ー種架空線路接地故障的檢測系統，該系統包括:至少一條架空線路，每條架空線路包括檢測裝置。通過本實用新型架空線路接地故障的檢測裝置及系統，採用檢測裝置的採集器可以實時測量架空線路的三條引流線的電流，轉換器對採集到的電流信號進行同步採樣，然後控制器並對採樣後的數位訊號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現有技術中由於故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致搶修人員不能快速定位故障點的問題，實現了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進ー步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:圖1是根據本實用新型實施例的檢測裝置的結構示意圖；圖2是根據本實用新型實施例的檢測裝置的安裝示意圖；以及圖3是根據本實用新型的檢測系統的詳細結構示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。圖1是根據本實用新型實施例的檢測裝置的結構示意圖。圖2是根據本實用新型實施例的檢測裝置的安裝示意圖。如圖1和圖2所示，該裝置可以包括:採集裝置10，包括三個採集器，分別與架空線路中的三條引流線電連接，用於採集架空線路的三條引流線的電流信號；轉換器30，與採集裝置10電連接，用於對三條引流線的電流信號進行同步採樣處理以獲取與之相對應的數位訊號；控制器50，與轉換器30連接，用於對數位訊號進行傅立葉變換以獲取零序電流。其中，在零序電流為非零的情況下，控制器50發出架空線路存在接地故障的信號。採用本申請的架空線路接地故障的檢測裝置，通過將採集裝置中的三個採集器分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，採集架空線路的三條引流線的電流信號，然後轉換器對三條引流線的電流信號進行同步採樣處理，以獲取與之相對應的數位訊號，最後控制器對獲取到的數位訊號進行傅立葉變換，以獲取ー個或多個轉換參數，其中，在轉換參數中包括零序電流，且在零序電流為非零的情況下，控制器發出架空線路存在接地故障的信號。然而在現有技術中，由於故障指示器単獨安裝在線路上，単獨工作，並且出於絕緣的考慮，又不能在三個單獨的故障指示器之間連接信號線，因而通過故障指示器無法測量零序電流，從而無法判斷単相接地故障。本實用新型的檢測裝置，通過採集器可以實時測量架空線路的三條引流線的電流，轉換器對採集到的電流信號進行同步採樣，然後控制器並對採樣後的數位訊號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現有技術中由於故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致搶修人員不能快速定位故障點的問題，實現了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。其中，架空線路的三條引流線可以是一條輸電線路的三相，分別為A相、B相以及C相，如圖2所示，將採集裝置10安裝在架空線路上，將轉換器30和控制器50安裝在支撐杆上。具體地，將三個採集器設置為ー組分別採集A相、B相以及C相的實時電流信號，然後通過轉換器30對採集到的三相電流信號進行同步採樣處理，獲取到相對應的數位訊號，然後對數位訊號進行傅立葉變換，計算得出包括正序分量、負序分量、零序電流以及諧波分量的轉換參數，之後控制器50對這些轉換參數進行處理，在這些參數中的零序電流為非零的情況下，該架空線路存在接地故障。其中，支撐杆70可以是電線桿，轉換器30和控制器50可以安裝在同一個通訊終端上。在本申請的上述實施例中，控制器50可以包括:第一計算器，與轉換器30建立連接，用於將數位訊號進行傅立葉變換，以獲取ー個或多個轉換參數；第一處理器，與第一計算器建立連接，用於檢測轉換參數是否包括零序電流；第二處理器，與第一處理器連接，用於在轉換參數中包括零序電流的情況下，判斷零序電流是否為零；輸出裝置，與第二處理器連接，用於在零序電流為非零的情況下發出架空線路存在接地故障的信號。具體地，第一計算器經過轉換器30處理後得到的數位訊號進行傅立葉變換，以獲取包括正序分量、負序分量、零序電流以及諧波分量的轉換參數，然後第一處理器檢測轉換參數中是否包括零序電流，在轉換參數中包括零序電流的情況下，第二處理器判斷零序電流是否為零，並在零序電流為零的情況下，發出架空線路存在接地故障的信號。根據本實用新型的上述實施例，轉換器30可以包括:採樣裝置，與採集裝置10建立電連接，用於對採集到的電流信號按照預定採樣頻率進行同步採樣處理，以獲取離散信號；第二計算器，與採樣裝置建立連接，用於對離散信號進行矢量運算，以獲取數位訊號。根據本申請的上述實施例，採樣裝置可以包括:第三處理器，與採集裝置10連接，用於將三條引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步後的電流信號；第四處理器，與第三處理器連接，用於對時間同步後的電流信號進行採樣處理，以獲取離散信號。[0028]具體地，第三處理器將獲取到的三條引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步後的電流信號，然後第四處理器對時間同步後的電流信號進行採樣，獲取離散信號。其中，時間同步精度一般能夠達到50微秒，每個周期採樣每個周期採樣64個點進行FFT計算。通過第三處理器的精確的時間同步算法，保證三相電流採樣能夠準確、同步地完成。根據本實用新型的上述實施例，採集器可以包括:ー個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用於採集該引流線的電流信號；太陽能電池板101，與故障指示器建立連接，用於將接收到的太陽能轉化為電能，井向故障指示器提供電能。其中，故障指示器，白天翻牌指示故障，夜間閃燈指示故障；若使用無線手持終端，還可以保存故障的歷史記求。採集器還可以包括:ー個或多個故障指示器，與對應的引流線建立電連接，用於採集該引流線的電流信號；互感線圈，連接於故障指示器和對應的引流線之間，用於從該引流線中獲取電能，井向故障指示器提供電能。其中，互感線圈採用高導磁率的鐵芯，配合微功耗的電路設計，使故障指示器在線路電流大於IOA即可正常工作。並且，在故障指示器中內置超級電容或輔助電池(可以用於夜間指示)，使用壽命可達8年以上。其中，如圖2所示的自取電線圈103與對應的引流線連接。在本申請的上述實施例中，轉換器30還可以包括:獲取裝置301，與採集裝置10建立連接，用於獲取採集裝置10採集到的三條引流線的電流信號。具體地，如圖2所示，獲取裝置可以採用短距離無線通信技木，實現採集裝置10與轉換器30的無線通訊。其中，無線通訊技術可以採用藍牙技木，採用微功率無線通信晶片，三個故障指示器自動組網，自動時間同步及傳輸數據。在本申請的上述實施例中，轉換器30可以包括模數轉換器。本實用新型提供了ー種架空線路接地故障的檢測系統，該系統可以包括:至少ー條架空線路，每條架空線路可以包括檢測裝置。採用本實用新型的架空線路接地故障的檢測系統，通過在架空線路上裝置檢測裝置，檢測裝置可以實時採集架空線路的三條引流線的電流信號，並採集到的電流信號進行同步採樣，然後對採樣後的數位訊號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現有技術中由於故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致搶修人員不能快速定位故障點的問題，實現了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。圖3是根據本實用新型的檢測系統的詳細結構示意圖。如圖3所示，標號90為主變，110為斷路器，標號130為母線，圖3中的接地故障點(即接地點)在P3檢測裝置與P4檢測裝置之間，C相接地，那麼經過Pl檢測裝置及P3檢測裝置的線路零序電流比較大，而經過P2檢測裝置和P4檢測裝置線路的零序電流很小，通過測量零序電流的大小或突變量就能準確地判斷是否接地。在對架空線路檢測短路故障的時候，除需要檢測三相電流外，還要結合和零序電流的大小來判斷故障點的位置。具體地，架空線小電阻接地系統在發生單相接地故障時，零序電流較大，通常在100A-1000A之間，遠大於電容電流，因此只要能準確地測量出零序電流，就可以準確地判斷単相接地故障。從以上的描述中，可以看出，本實用新型實現了如下技術效果:通過在架空線路上裝置檢測裝置，檢測裝置可以實時採集架空線路的三條引流線的電流信號，並採集到的電流信號進行同步採樣，然後對採樣後的數位訊號進行信號處理，獲取零序電流參數，解決了現有技術中由於故障指示器不能測量架空線路的零序電流，而不能有效檢測接地故障，從而導致搶修人員不能快速定位故障點的問題，實現了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。使用本實用新型的裝置及系統，可以實現對架空線路相間短路及単相接地故障區間的自動判斷功能，使供電部門能夠快速找到線路故障點，提高工作效率，縮短事故搶修時間。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種架空線路接地故障的檢測裝置，其特徵在於，包括: 採集裝置，包括三個採集器，分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，用於採集所述架空線路的三條所述引流線的電流信號； 轉換器，與所述採集裝置電連接，用於對三條所述引流線的電流信號進行同步採樣處理以獲取與之相對應的數位訊號； 控制器，與所述轉換器連接，用於對所述數位訊號進行傅立葉變換以獲取零序電流。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述控制器包括: 第一計算器，與所述轉換器建立連接，用於將所述數位訊號進行傅立葉變換，以獲取一個或多個轉換參數； 第一處理器，與所述第一計算器建立連接，用於檢測所述轉換參數是否包括所述零序電流； 第二處理器，與所述第一處理器連接，用於在所述轉換參數中包括所述零序電流的情況下，判斷所述零序電流是否為零； 輸出裝置，與所述第二處理器連接，用於在所述零序電流為非零的情況下發出所述架空線路存在接地故障的信號。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述轉換器包括: 採樣裝置，與所述採集裝置建立電連接，用於對採集到的所述電流信號按照預定採樣頻率進行同步採樣處理，以獲取離`散信號； 第二計算器，與所述採樣裝置建立連接，用於對所述離散信號進行矢量運算，以獲取所述數位訊號。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述採樣裝置包括: 第三處理器，與所述採集裝置連接，用於將三條所述引流線的電流信號進行時間同步處理，以獲取時間同步後的電流信號； 第四處理器，與所述第三處理器連接，用於對所述時間同步後的電流信號進行採樣處理，以獲取所述離散信號。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述採集器包括: ー個或多個故障指示器，與對應的所述引流線建立電連接，用於採集該引流線的電流信號; 太陽能電池板，與所述故障指示器建立連接，用於將接收到的太陽能轉化為電能，井向所述故障指示器提供所述電能。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述採集器包括: ー個或多個故障指示器，與對應的所述引流線建立電連接，用於採集該引流線的電流信號; 互感線圈，連接於所述故障指示器和對應的所述引流線之間，用於從該引流線中獲取電能，並向所述故障指示器提供所述電能。
7.根據權利要求5或6所述的裝置，其特徵在於，所述轉換器還包括: 獲取裝置，與所述採集裝置建立連接，用於獲取所述採集裝置採集到的三條所述引流線的電流信號。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述轉換器包括模數轉換器。
9.一種架空線路接地故障的檢測系統，其特徵在於，包括:至少一條架空線路，每條所述架空線路包括權利要求1至8中任一 項所述的檢測裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種架空線路接地故障的檢測裝置及系統。其中，該檢測裝置包括採集裝置，包括三個採集器，分別與架空線路中的三條引流線建立電連接，用於採集架空線路的三條引流線的電流信號；轉換器，與採集裝置電連接，用於對三條引流線的電流信號進行同步採樣處理以獲取與之相對應的數位訊號；控制器，與轉換器連接，用於對數位訊號進行傅立葉變換以獲取零序電流。通過本實用新型的檢測裝置及系統，實現了準確測量架空線路的零序電流，從而準確檢測架空線路是否存在接地故障的效果。
文檔編號G01R31/02GK202929145SQ201220453850
公開日2013年5月8日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者呂國忠, 馬李峰, 高勝強, 周維維 申請人:國家電網公司, 北京市電力公司