一种基于特频源的配电网接地故障检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种配电网故障检测技术领域，尤其是涉及一种基于特频源的配电网接地故障检测系统。

背景技术：

配电网将大量通过输电网络传输过来的电能经逐级降压后通过配电网络分配给各个用户，是电力系统中与用户联系最为直接的环节。有统计数据表明，电力系统中有70％以上的故障发生在配网侧，由此可见，配电网的可靠、安全运行将直接关系到整个电网的正常运行。一旦配电网发生故障，随着停电范围的扩大和停电时间的延长，严重影响着当地工业发展和居民生活用电质量，同时国民经济损失也会随之增长。因此，当配电网发生故障时，准确定位故障点并进行抢修就显得非常关键。

我国配电网多以架空线路为主，主要特点是分支多、覆盖广、接地电阻大，当配电线路发生故障时，由于配电线路结构繁杂，树形分支密集，且故障信号不明显，导致故障检测定位十分困难。传统的配电线路故障定位一般采用试送法，但是多次推送会对电网产生较大的冲击，同时会对用户产生较大影响，并且试送法只能确定故障区段，对实际的配电网线路故障点定位不准。还有的是采用摇表法，虽然在使用上简单易操作，且检测装置便携易实施，但是与试送法一样耗时耗力定位不准。与此同时，配电线路中较多为接地故障，呈现高阻性，使得故障特征电流不明显，从而影响故障定位的准确性。

综上所述，目前配电网线路故障定位存在以下问题：采用传统的试送法及摇表法所需人力物力较多、工作量较大、耗时耗力，并且对配电线路故障点定位不准确；现场设备由于故障特征微弱等因素对故障的检测准确性不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于特频源的配电网接地故障检测系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于特频源的配电网接地故障检测系统，包括特频源发生装置、故障检测与判断装置、通讯装置、GPS定位装置、便携式检测装置和监测主站，所述故障检测与判断装置安装于配电网中，所述特频源发生装置和便携式检测装置分别连接配电网，所述GPS定位装置连接便携式检测装置和故障检测与判断装置，所述故障检测与判断装置和便携式检测装置分别通过通讯装置连接监测主站。

进一步地，所述便携式检测装置包括电源、钳表、处理器和辅助显示器，所述电源连接处理器，辅助显示器连接处理器，所述钳表一端连接配电网，另一端连接处理器，所述处理器有线或无线GPS定位装置和连接通讯装置。

进一步地，所述故障检测与判断装置包括信号探测器、比较器和控制器，所述信号探测器通过比较器连接控制器，所述控制器连接GPS定位装置和通讯装置。

进一步地，所述故障检测与判断装置设置数量至少为3个，分布于配电网之间。

进一步地，所述特频源发生装置包括依次连接的整流单元、单片机和半桥逆变单元。

进一步地，所述通讯装置为GSM/GPRS无线通讯装置。

进一步地，所述监测主站设有主显示器。

进一步地，所述监测主站设有声光报警器和/或语音报警器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型设有特频源发生装置，该特频源发生装置向配电网线路注入不同于电网工频的特定频率信号，解决了在接地故障中因高电阻性导致的故障特征电流微弱等问题，同时，将检测结果及故障信息发送给监测主站，经济实用，能够准确定位故障发生点，给出所需的故障信息；

2、本实用新型设有故障检测与判断装置和便携式检测装置两个检测装置，同时，两个检测装置均具有GPS定位功能，在检测时，先通过设置于配电网中的故障检测与判断装置确定故障的线路，再通过便携式检测装置确定故障路线的故障发生点，与传统的摇表法和试送法相比较，检测故障时无需将线路分段，也无需断开配电变压器，同时对于故障点的定位更加精准明确；

3、本实用新型的故障检测与判断装置和便携式检测装置本身具有处理器和控制器，不同于现有检测设备只是将数据传输到监测站再同一处理，该检测系统在检测点已处理好数据，监测主站只需要直接接收故障信息和警报，为后续抢修做准备，简化了主站的工作流程，使得整体工作效率巨大提升；

4、本实用新型采用GSM/GPRS无线通讯装置，提高了信息传输的可靠性与安全性，确保了检测工作的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为故障检测与判断装置的分布示意图；

图3为故障检测和判断装置的结构示意图；

图4为便携式检测装置的结构示意图；

图5为特频源发生装置的电路图；

附图标记：

1、特频源发生装置，2、故障检测与判断装置，3、便携式检测装置，4、GPS定位装置，5、通讯装置，6、监测主站，7、配电网，21、信号探测器，22、比较器，23、控制器，31、电源，32、钳表，33、处理器，34、辅助显示器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例提供一种基于特频源的配电网接地故障检测系统，包括特频源发生装置1、故障检测与判断装置2、通讯装置5、GPS定位装置4、便携式检测装置3和监测主站6，故障检测与判断装置2安装于配电网7中，特频源发生装置1和便携式检测装置3分别连接配电网7，GPS定位装置4分别连接便携式检测装置3和故障检测与判断装置2，提供实时的位置信息，故障检测与判断装置2和便携式检测装置3分别通过通讯装置5连接监测主站6；

其中，特频源发生装置1向线路注入与电网频率相异的特定频率信号，一般为60Hz，遇到故障线路时，为故障系统提供合适的零序电流，以供故障检测与判断装置2使用；

故障检测与判断装置2和便携式检测装置3检测线路中的检测信号，通过与正常信号比较来判断是否发生故障，如果发生故障，就将GPS定位信息通过通讯装置传输至监测主站6，同时，检测与判断装置均匀分布安装于配电网7的每条线路之上，一般将故障检测与判断装置2安装于共母线的馈线系统中，采用柱上安装的方式，通过电压互感器取电方式直接从配电线路中获取工作电源，便携式检测装备自身配有电源31，故障检测与判断装置2在安装过程中不影响变电站正常运行与工作；

通讯装置5一侧与故障检测与判断装置2相连，另一侧通过通讯网络与监测主站6相连，用于数据的传输与通信，通过GSM/GPRS方式将信息打包发给监测主站6；

监测主站6设有主显示器、声光报警器和语音报警器，检测主站根据检测到的报警信息，启动后续故障处理程序，在主显示器上通过网络动态拓扑着色方式将故障区段明确地表示出来。

如图3所示，故障检测与判断装置2包括信号探测器21、比较器22和控制器23，信号探测器21通过比较器22连接控制器23，控制器23连接通讯装置5，其中，信号探测器21和比较器22采用DSP架构与高精度A/D提高探测器的精度与灵敏度，利用在一定区域内交流电流能够产生同频交变磁场原理，通过检测感应电动势的强弱来判断线路中电流的大小，检测特频源信号，并将检测到的模拟信号转换为数字信号发送给控制器23，控制器23采用现有技术的单片机控制电路，嵌入有现有软件，接收数字信号检测结果，分析信号大小，若发现线路信号有突变，即为事故线路，该故障检测与判断装置2将事故路线的GPS定位信息通过通讯装置5发送至监测主站6，监测主站6既可派人到达故障路线，再采用便携式检测装置3确定故障路线上的具体故障点。

如图4所示，便携式检测装置3包括电源31、钳表32、处理器33和辅助显示器34，电源31连接处理器33，辅助显示器34连接处理器33，钳表32一端连接配电网7线路，另一端连接处理器33，处理器33有线或无线连接通讯装置5，当配电网7发生接地故障时，工作人员通过便携式检测装置3沿线路排查，检测特频源信号，钳表32将数据反馈到处理器33，该处理器33为单片机控制电路，工作人员同时利用辅助显示器34观察数据，以数据不平衡判断故障，缩小故障区间，利用二分法继续查找，精确判断故障点位置，便携式检测装置3及时将故障点的GPS定位信息通过通讯装置5发送至监测主站6，即可及时予以维修。

如图5所示，特频源发生装置1包括整流单元、单片机和半桥逆变单元，其中整流单元采用全桥整流电路，将220V交流电整流变换成所需的直流电压；单片机产生触发信号用以PWM输出，实现控制半桥逆变单元中晶体管的断开与闭合状态，即半桥逆变单元通过单片机产生触发信号控制晶体管的断开与闭合状态，将直流电逆变成所需频率的交流电，作为特频源发生装置1的发出信号。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。