配电网线路故障定位系统[实用新型专利]

*CN203012073U*

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203012073 U(45)授权公告日 2013.06.19

(12)实用新型专利

(21)申请号 201220749936.0(22)申请日 2012.12.31

(73)专利权人广东电网公司电力科学研究院

地址510080 广东省广州市越秀区东风东路

水均岗8号(72)发明人李瑞 高新华 余南华 陈炯聪

黄曙 李传健(74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理

有限公司 44224

代理人王茹 曾旻辉(51)Int.Cl.

G01R 31/08(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图4页权利要求书1页 说明书4页 附图4页

()实用新型名称

配电网线路故障定位系统(57)摘要

一种配电网线路故障定位系统，包括：设于配变电站的补偿系数控制装置，以及若干数量的电流检测装置；所述补偿系数控制装置连接消弧线圈，用于在接地故障发生时输出开关时序信号控制所述消弧线圈的补偿系数；所述电流检测装置以设定距离安装在单相线路上，用于检测所述单相线路上的电流信号。本实用新型的技术，在故障定位过程中，无需配备额外的信号发生设备，成本低，根据自定义的周期特征来识别电流信号，降低了受配电网复杂线路的影响程度，可辨性高，故障定位的准确性高。

CN 203012073 UCN 203012073 U

权 利 要 求 书

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1.一种配电网线路故障定位系统，其特征在于，包括：设于配变电站的补偿系数控制装置，以及若干数量的电流检测装置；

所述补偿系数控制装置连接消弧线圈，用于在接地故障发生时输出开关时序信号控制所述消弧线圈的补偿系数；

所述电流检测装置以设定距离安装在单相线路上，用于检测所述单相线路上的电流信号。

2.根据权利要求1所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，还包括：分别与各个所述电流检测装置连接的数据处理单元；

所述数据处理单元设于后台监控中心，接收各个所述电流检测装置发送的电流信号。 3.根据权利要求2所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述电流检测装置通过无线公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。

4.根据权利要求2所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述补偿系数控制装置与所述数据处理单元连接；

所述补偿系数控制装置发送输出开关时序信号的第一时刻至所述数据处理单元； 所述电流检测装置还发送检测到电流信号的第二时刻至所述数据处理单元。 5.根据权利要求4所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述补偿系数控制装置通过无线公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。

6.根据权利要求5所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述补偿系数控制装置包括：相互连接的第一MCU和第一GPRS通信模块；

所述第一MCU通过I/O接口连接所述消弧线圈的反向并联可控硅；

所述第一GPRS通信模块通过GRRS公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。 7.根据权利要求5所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述电流检测装置包括：信息传输模块，三个分别与所述信息传输模块连接的电流采 集模块；

所述电流采集模块分别设于A相线路、B相线路和C相线路上；

所述信息传输模块通过短程无线通信方式与所述电流采集模块进行通信连接，通过无线公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。

8.根据权利要求7所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述电流采集模块包括依次连接的传感器、滤波电路、功率放大器、电流A/D采样电路，第二MCU以及无线发送模块；

所述传感器连接在单相线路上；

所述无线发送模块连接所述信息传输模块。

9.根据权利要求7所述的配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述信息传输模块包括依次连接无线接收模块、第三MCU以及第二GPRS通信模块；

所述无线接收模块连接所述电流采集模块；

所述第二GPRS通信模块连接所述数据处理单元。

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CN 203012073 U

说 明 书

配电网线路故障定位系统

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技术领域

[0001]

本实用新型涉及线路故障定位技术，特别是涉及一种配电网线路故障定位系统。

背景技术

配电网中性点接地方式主要有非有效直接接地系统。其中，非有效接地主要包括

经消弧线圈的接地方式。因此，经消弧线圈接地方式的配电网故障诊断与定位技术越显重要。故障诊断技术主要分为两大类：故障选线与故障定位。所谓“故障选线”指故障发生后，在同一母线的众多出线中选出实际发生故障的线路。“故障定位”是指故障发生后，指出发生故障的具体地点或某一区段，以方便进行故障抢修。 [0003] 目前，故障定位技术根据工作方式主要分为信号注入法、行波法以及突变量法。信号注入法是指在故障发生后，通过利用额外的相关信号产生设备，主动向配电网母线主动注入故障检测信号，依靠挂接在线路上面的故障指示器检测该注入信号，从而判断故障点所发生的区段。在实际应用当中，注入的故障检测信号容易受到配电网线路的复杂程度的影响，例如，当线路长度较长时，由于所注入的信号衰减较大，并不能保证整条线路都有注入的故障检测信号通过，导致无法检测到故障检测信号。又如，在线路负荷较复杂、谐波分量较多时，所注入的故障检测信号容易受到谐波或其他波形干扰，也会导致无法检测到故障检测信号。

[0004] 基于上述缺陷，现有的故障定位技术在故障定位过程中，需要配备额外的信号产生设备，输出相应的故障检测信号，故障定位成本较高，而且，也容易受到配电网线路的复杂程度的影响，准确度较低。

[0002]

实用新型内容

[0005] 基于此，有必要针对现有的故障定位技术定位的准确度低、成本高的问题， 提供一种配电网线路故障定位系统。

[0006] 一种配电网线路故障定位系统，包括：设于配变电站的补偿系数控制装置，以及若干数量的电流检测装置；

[0007] 所述补偿系数控制装置连接消弧线圈，用于在接地故障发生时输出开关时序信号控制所述消弧线圈的补偿系数；

[0008] 所述电流检测装置以设定距离安装在单相线路上，用于检测所述单相线路上的电流信号。

[0009] 上述配电网线路故障定位系统，在接地故障发生时，输出开关时序信号控制消弧线圈的补偿系数，根据变压器原理，消弧线圈可以在一次侧产生强度较大的周期性的电流信号，通过消弧线圈的一次侧注入连接的单相线路上，利用设于线路上的电流检测装置来检测这些电流信号，根据接收到该电流信号的电流检测装置的位置来确定故障点区段。在故障定位过程中，无需配备额外的信号发生设备，成本低，根据自定义的周期特征来识别电流信号，降低了受配电网复杂线路的影响程度，可辨性高，故障定位的准确性高。

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CN 203012073 U[0010]

说 明 书

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在其中一个实施例中，配电网线路故障定位系统还包括：分别与各个所述电流检

测装置连接的数据处理单元；

[0011] 数据处理单元设于后台监控中心，接收各个所述电流检测装置发送的电流信号。 [0012] 在其中一个实施例中，所述电流检测装置通过无线公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。

[0013] 在其中一个实施例中，所述补偿系数控制装置与所述数据处理单元连接；

[0014] 所述补偿系数控制装置发送输出开关时序信号的第一时刻至所述数据处理单元；

[0015] 所述电流检测装置还发送检测到电流信号的第二时刻至所述数据处理单元。 [0016] 在其中一个实施例中，所述补偿系数控制装置通过无线公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。

[0017] 在其中一个实施例中，所述补偿系数控制装置包括：相互连接的第一MCU 和第一GPRS通信模块；

[0018] 所述第一MCU通过I/O接口连接所述消弧线圈的反向并联可控硅；

[0019] 所述第一GPRS通信模块通过GRRS公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。 [0020] 在其中一个实施例中，所述电流检测装置包括：信息传输模块，三个分别与所述信息传输模块连接的电流采集模块；

[0021] 所述电流采集模块分别设于A相线路、B相线路和C相线路上；

[0022] 所述信息传输模块通过短程无线通信方式与所述电流采集模块进行通信连接，通过无线公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。 [0023] 在其中一个实施例中，所述电流采集模块包括依次连接的传感器、滤波电路、功率放大器、电流A/D采样电路，第二MCU以及无线发送模块； [0024] 所述传感器连接在单相线路上；

[0025] 所述无线发送模块连接所述信息传输模块。 [0026] 在其中一个实施例中，所述信息传输模块包括依次连接无线接收模块、第三MCU以及第二GPRS通信模块；

[0027] 所述无线接收模块连接所述电流采集模块；

[0028] 所述第二GPRS通信模块连接所述数据处理单元。 附图说明

[0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034]

图1为实施例一的配电网线路故障定位系统结构示意图； 图2为实施例二的配电网线路故障定位系统结构示意图； 图3为实施例三的补偿系数控制装置的结构示意图； 图4为实施例三的开关时序信号的控制时序示意图； 图5示为实施例三的电流检测装置的结构示意图； 图6为故障区段定位示意图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本实用新型的配电网线路故障定位系统的具体实施方式作 详细

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CN 203012073 U

说 明 书

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描述。

实施例一：

[0037] 图1示出了实施例一的配电网线路故障定位系统结构示意图，包括：设于配变电站的补偿系数控制装置，若干数量的电流检测装置。 [0038] 其中，补偿系数控制装置连接消弧线圈，用于在接地故障发生时输出开关时序信号控制消弧线圈的补偿系数，获得周期性的电流信号。电流检测装置以设定距离安装在单相线路上，用于检测单相线路上的电流信号。 [0039] 本实施例的配电网线路故障定位系统，在接地故障发生时，输出开关时序信号控制消弧线圈的补偿系数，根据变压器原理，消弧线圈可以在一次侧产生强度较大的周期性的电流信号，通过消弧线圈的一次侧注入连接的单相线路上，利用设于线路上的电流检测装置来检测这些电流信号，根据接收到该电流信号的电流检测装置的位置来确定故障点区段。在故障定位过程中，无需额外配备专用的信号发生设备，成本低，根据自定义的周期特征来识别注入的电流信号，避免了受到配电网线路的复杂程度的影响，可辨性高，故障定位的准确性高。

[0040] 实施例二：

[0041] 图2示出了实施例二的配电网线路故障定位系统结构示意图，在实施例一的基础上，配电网线路故障定位系统分别与各个所述电流检测装置连接的数据处理单元；其中，数据处理单元设于后台监控中心，接收各个所述电流检测装置发送的电流信号。优选的，各个电流检测装置通过无线公共网络与数据处理单元进行通信连接。

[0042] 各个电流检测装置将检测到的周期性电流信号的具体信息传输给后台监控中心的数据处理单元，这样在后台监控中心，通过数据处理单元对接收的电流信号进行判断分析，确定故障点区段，实现后台监控中心对故障线路的远程监控。 [0043] 在本实施例中，由于消弧线圈注入的电流信号具有明显的预定义特征，较为容易捕捉，可辨识性高，数据处理单元通过周期特征判断可以确定接收到注入电流信号的电流检测装置，再根据电流检测装置的位置信息即可确定故障点 区段。 [0044] 进一步地，补偿系数控制装置与数据处理单元连接；其中，补偿系数控制装置发送输出开关时序信号的第一时刻至数据处理单元；电流检测装置还发送检测到电流信号的第二时刻至所述数据处理单元。优选的，补偿系数控制装置通过无线公共网络与数据处理单元进行通信连接。

[0045] 在本实施例中，在配变电站检测到接地故障发生后，补偿系数控制装置记录输出开关时序信号控制消弧线圈注入电流信号的当前第一时刻t1，各个检测点处检测到电流信号时记录当前的第二时刻t2。

[0046] 补偿系数控制装置将t1发送至后台监控中心的数据处理单元，电流检测装置将检测的电流信号及其对应的t2信息发送至后台监控中心的数据处理单元。 [0047] 数据处理单元通过t1判断电流信号及其对应的t2，若t1早于或等于t2，则从所接收的电流信号中选择对应的电流信号信息，否则，丢弃该条电流信号信息。 [0048] 通过上述处理过程，避免了配网线路负荷波动等干扰的影响，同时也可以进一步减少数据处理单元对数据的处理量，提高处理效率。 [0049] 实施例三：

[0036]

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说 明 书

4/4页

在实施例二的基础上，图3示出了实施例三的补偿系数控制装置的结构示意图；

主要包括相互连接的第一MCU和第一GPRS通信模块。 [0051] 其中，第一MCU通过I/O接口连接所述消弧线圈的反向并联可控硅；第一GPRS通信模块通过GRRS公共网络与所述数据处理单元进行通信连接。 [0052] 在本实施例中，第一MCUI/O接口输出开关时序信号控制反向并联可控硅(SCR)的开关时序来控制二次侧电流，从而控制变压器一次侧电流，使得消弧线圈产生自定义的周期性特征的补偿电流。如图4所示，图4为一个开关时序信号的控制时序示意图，在周波时钟信号中，每2个周波(一个周波为20ms)改变一次补偿系数，每次持续2个周波，即得到周期信号。第一GPRS通信模块通过GRRS公共网络将输出开关时序信号的第一时刻t1发送至后台监控中心的数据处理单元。 [0053] 在实施例二的基础上，图5示出了实施例三的电流检测装置的结构示意图， 主要包括信息传输模块，三个分别与信息传输模块连接的电流采集模块。 [00] 其中：

[0055] 电流采集模块分别设于A相线路、B相线路和C相线路上，信息传输模块可以安装在电线杆上；信息传输模块通过短程无线通信方式与电流采集模块进行通信连接，通过无线公共网络与数据处理单元进行通信连接。

[0056] 电流采集模块包括依次连接的传感器、滤波电路、功率放大器、电流A/D采样电路，第二MCU以及无线发送模块；信息传输模块包括依次连接无线接收模块、第三MCU以及第二GPRS通信模块。

[0057] 传感器连接在单相线路上，无线发送模块连接无线接收模块，第二GPRS通信模块连接数据处理单元。 [0058] 本实施例中，传感器采集(A、B或C)单相线路的电流信号、经过滤波电路进行滤波除去干扰，由功率放大器进行功率放大，然后经过电流A/D采样电路进行采样后得到数字化的电流信号信息，输入第二MCU进行数字信号处理，再将处理后的数据信息由无线发送模块通过短距离无线信道(如433MHz)发送至无线接收模块，接收到的数据信息进入第三MCU进行相关数字信号处理，最后通过第二GPRS通信模块发送至后台监控中心的数据处理单元。

[0059] 如图6所示，图6为故障区段定位示意图，图中的配电网线路(A相、B相、C相线路)上设有电流检测装置“#1”、“#2”、“#3”、“#4”，假设A相线路的电流检测装置“#3”接收到注入的电流信号，电流检测装置“#4”接收不到注入的电流信号，则电流检测装置“#3”与电流检测装置“#4”之间的线路为故障点区段。 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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说 明 书 附 图

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图3

图4

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说 明 书 附 图

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图5

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说 明 书 附 图

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图6

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