一种电缆系统故障定位及负荷监控方法
【专利摘要】本发明涉及一种电缆系统故障定位及负荷监控方法，包括：（1）在电力电缆的ABC三相及零序分别卡装测量CT，感应一次侧的电流，并进行变比；（2）在故障指示终端预设短路故障判定值和接地故障判定值；（3）故障指示终端以1ms为周期，对CT感应并经过变比的一次侧电流AD采样，每个周波采样20个点，并计算出每个周波的电流有效值；（4）将采样的ABC各相当前周波的电流有效值与前面第一个周波、前面第二个周波的电流有效值比较，如果两个差值其中的一个或全部大于预先设定值，则判定发生了短路故障；（5）将采样的每个周波的零序电流有效值同预设的接地故障判定值比较，如果零序电流有效值大于接地故障判定值，则判定发生了接地故障。
【专利说明】一种电缆系统故障定位及负荷监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力行业电缆系统线路的接地短路故障定位及负荷监测方法，可替代传统的加入测量电流功能的故障指示器构成的故障定位及负荷监控系统。
【背景技术】
[0002]对电力电缆系统的接地短路故障及负荷实时监控，是实现配网自动化的基本要求。在现有的电力系统电缆线路的监控中，多采用传统的故障指示器与故障指示终端构成故障定位及负荷监测系统。故障指示器带有电流测量功能，设有检测电路、判断电路和触发单元。故障指示器卡装在线路上，并与故障指示终端交互通信。当故障指示器检测到线路中有符合设定条件的故障电流信息时，触发单元向故障指示终端发出信号；另外，通过故障指示器还可将线路符合信息发送到故障指示终端。但是，传统的故障指示器的检测单元与触发单元都是由模拟电路搭建，其判断线路是否发生故障的参数是固定的，无法根据现场不同线路的运行情况来修改参数，交互性不易实现，上传数据准确度、故障误报率不易控制，因此目前的故障定位及负荷监测系统存在着以下问题:(I)线路信息采用分布采集、分布处理的方式，效率低成本高；(2)故障指示器受功耗限制，不能使用较高的采样频率，也不能频繁上送负荷电流，负荷监测的实时性较差；(3)由于故障检测电路与负荷电流检测的电路是分开的，故障电流的大小不能检测，在发生故障时，不能上送故障电流；(4)故障指示器只能由模拟电路采样并判断故障，故障告警的限定值及限定时间则不能根据现场实际情况设定；(5)不能区分永久故障与瞬时故障。这些问题都严重影响了电缆系统线路接地短路故障定位及负荷监测的效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种电缆系统线路故障定位及负荷监控方法，可以实现故障的准确定位、负荷电流及故障电流的精确监测，同时，可以降低系统成本，提高系统运行可靠性，大幅提高处理配电网短路接地故障的效率。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种电缆系统故障定位及负荷监控方法，其特征在于:
[0006]( I)在电力电缆的ABC三相及零序分别卡装测量CT，感应一次侧的电流，并进行变比；
[0007](2)在故障指示终端预设短路故障判定值和接地故障判定值；
[0008](3)故障指示终端以Ims为周期，对卡装在ABC三相及零序上的测量CT感应并经过变比的一次侧电流AD采样，每个周波采样20个点，并计算出每个周波的电流有效值；
[0009](4)将采样的ABC各相当前周波的电流有效值与前面第一个周波、前面第二个周波的电流有效值比较，如果两个差值其中的一个或全部大于预先设定值，则判定发生了短路故障；
[0010](5)将采样的每个周波的零序电流有效值同预设的接地故障判定值比较，如果零序电流有效值大于接地故障判定值，则判定发生了接地故障。
[0011]上述方法中，所述步骤(4)进一步包括，当判定发生了短路故障后，故障指示终端继续对ABC各相的电流AD采样，如果在此后的3s内有大于40ms的时间采样值都是0，则判定为永久性短路故障；否则，判定为瞬时性短路故障。
[0012]本发明的有益效果在于:
[0013](I)本发明无需在电缆上卡装传统的故障指示器，只需要在电缆的ABC三相及零序卡装测量CT，因此降低了成本；
[0014](2)本发明采用分布采样、集中处理的方式判断线路故障及对线路进行负荷监测，测量CT无需具备故障判断及数据通信功能，只是感应一次侧的电流值并经变比后，供二次侧的故指终端采样，提高了效率和准确性。
[0015](3)本发明故障指示终端可以采用现场PT或取电CT供电，无需像传统的故障指示器那样考虑超低功耗设计，这样保证了采样频率以及数据上送的实时性；
[0016](4)本发明克服了传统故障指示器故障告警存在误报的问题，且可区分永久故障及瞬时故障；
[0017](5)本发明对故障电流由软件判断，而非传统的硬件模拟电路，故可上送故障电流值；
[0018](6)本发明由于线路故障由软件判出，故可根据现场情况设定和调整预设的故障判定值。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的测量CT及故障指示终端设置方式示意图
[0020]图2是发生短路故障时线路中电流值变化示意图
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本发明在电力电缆I的ABC三相及零序分别卡装测量CT2，感应一次侧的电流，并进行变比。
[0022]在故障指示终端3，预先设定短路故障判定值和接地故障判定值；短路故障判定值和接地故障判定值可根据现场需要随时调整。
[0023]故障指示终端3以Ims为周期，对卡装在ABC三相及零序上的测量CT (一次侧电流互感器)感应并经过变比的一次侧电流AD采样，每个周波采样20个点，并计算出每个周波的电流有效值。
[0024]故障指示终端根据采样的电流值进行故障判断。
[0025]本发明对短路及接地故障的判断基于以下原理:
[0026]当发生短路时，短路相上的电流都会突变并停电。如图2所示，tl时段为一个正常的负荷变化过程或励磁涌流过程，出现电流突变后没有停电；t2时段为线路正常运行的阶段；在t3这段时间内线路发生短路故障并呈现突变的比较大的故障电流，且线路跳闸并重合闸；在t4时段是由于永久故障导致的重合闸失败长时间停电；
[0027]当线路发生接地故障时，线路的零序电流会增大。
[0028]基于以上原理，本发明对短路故障采用以下方式进行判断:[0029]故障指示终端将采样的ABC各相当前周波的电流有效值与前面第一个周波、前面第二个周波的电流有效值比较，如果两个差值其中的一个或全部大于预先设定值，则判定发生了短路故障。
[0030]本发明可进一步区分瞬时短路故障和接地短路故障。当判定发生了短路故障后，故障指示终端继续对ABC各相的电流AD采样，如果在此后的3s内有大于40ms的时间采样值都是0，则判定为永久性短路故障；否则，判定为瞬时性短路故障。
[0031]本发明对短路故障采用以下方式进行判断:
[0032]将采样的每个周波的零序电流有效值同预设的接地故障判定值比较，如果零序电流有效值大于接地故障判定值，则判定发生了接地故障。
[0033]故障指示终端可按一定的时间间隔将采样的电流值转化成一次侧实际电流值上报控制中心，包括故障电流和线路负荷电流。
[0034]本发明由于不采用传统的故障指示器，因此不用考虑功耗问题，故障指示终端的电源可采用现场PT或取电CT供电。
【权利要求】
1.一种电缆系统故障定位及负荷监控方法，其特征在于: (1)在电力电缆的ABC三相及零序分别卡装测量CT，感应一次侧的电流，并进行变比； (2)在故障指示终端预设短路故障判定值和接地故障判定值； (3)故障指示终端以Ims为周期，对卡装在ABC三相及零序上的测量CT感应并经过变比的一次侧电流AD采样，每个周波采样20个点，并计算出每个周波的电流有效值； (4)将采样的ABC各相当前周波的电流有效值与前面第一个周波、前面第二个周波的电流有效值比较，如果两个差值其中的一个或全部大于预先设定值，则判定发生了短路故障; (5)将采样的每个周波的零序电流有效值同预设的接地故障判定值比较，如果零序电流有效值大于接地故障判定值，则判定发生了接地故障。
2.根据权利要求1所述的电缆系统故障定位及负荷监控方法，其特征在于:所述步骤(4)进一步包括，当判定发生了短路故障后，故障指示终端继续对ABC各相的电流AD采样，如果在此后的3s内有大于40ms的时间采样值都是0，则判定为永久性短路故障；否则，判定为瞬时性短路故障。
3.根据权利要求1所述的电缆系统故障定位及负荷监控方法，其特征在于:故障指示终端将采样的电流值转化成一次侧实际电流值上报控制中心。
4.根据权利要求1所述的电缆系统故障定位及负荷监控方法，其特征在于:所述故障指示终端的电源采用现场PT或取电CT供电。
【文档编号】G01R31/08GK103439625SQ201310395506
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】薛兆春 申请人:北京豪锐达科技有限公司