一种基于脉动直流测试技术的架空线路接地故障定位系统的制作方法

1.本发明涉及电力故障检测仪器，具体是一种基于脉动直流测试技术的架空线路接地故障定位系统。


背景技术：

2.架空线路接地故障定位仪，可以定位架空输电线路发生接地故障的故障点，也可定位短路故障点。
3.进行接地故障检测时，需要在故障线路停电状态下，向线路注入一个电压信号。电压信号经过故障线路，流经接地故障点时，会生成电流。在故障点后，则不会存在电流。通过检测故障点前后电流的差异，来判断是否存在故障点。
4.但是，实际的架空线情况比较复杂。架空线对地存在分布电容，线路越长，分布电容越大；而且架空线路中多存在变压器。
5.现在市场上的仪器采用的是低频交流注入法，即在线路中注入低频交流高压电流（信号频率22hz），使用一把交流电流钳检测线路电流。这种方法不能克服分布电容对测试的影响。架空线路较长时，对地会产生分布电容，对地产生耦合电流，容易发生误判。而且此类仪器体积和重量较大，需要外接电源现场取电，极大的限制了仪器的便捷性和使用范围。不仅如此，采用交流注入法，交流电流钳不能确定电流方向。这就导致，故障线路上存在变压器时，将无法查找故障点，使用范围变窄。此外，现有仪器没有远程遥控功能，需要直接操作仪器输出高压信号，存在安全隐患。不支持多支路同时测量，测量效率低。可以识别的故障类型少，当故障类型为电弧接地和较大过渡电阻接地时，将无法检测。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于脉动直流测试技术的架空线路接地故障定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于脉动直流测试技术的架空线路接地故障定位系统，包括高压直流脉冲信号发生器、信号采集器和信号接收器，高压直流脉冲信号发生器、信号采集器和信号接收器依次连接，高压直流脉冲信号发生器产生测试所需的高压脉冲直流信号；信号采集器通过夹持故障线路，检测线路电流；信号接收器用来接收并显示线路电流和故障点判断结果以及远程遥控信号发生器。
8.所述高压直流脉冲信号发生器包括高压直流发生模块、人机交互模块和锂电池管理模块，高压直流发生模块包括高压输出模块、电压档位控制模块和dc/dc升压模块，高压输出模块具有输出线，高压直流发生模块产生测试所需的高压直流脉冲信号，信号频率0.5hz，最高输出电压4000v、电流40ma，人机交互模块包括彩色液晶屏、按键阵列和语音播报和无线传输模块，无线传输模块可以将仪器当前状态发送到信号接收器，方便用户远程监测和遥控高压信号发生器，彩色液晶屏和按键阵列方便用户配置设备参数和控制仪器，
语音播报会实时播报仪器当前状态，声音清晰、洪亮，高压直流脉冲信号发生器采用16.8v锂电池供电，并通过锂电池管理模块进行管理，高压直流脉冲信号发生器还具有电压电流检测模块，用于检测当前中央处理器的电压电流情况。
9.所述信号采集器包括电流采集模块、数据处理模块和无线传输模块，电流采集模块包括直流电流钳和信号处理通道，直流电流钳夹持故障线路，采集线路电流信号，并通过信号处理通道对信号进行滤波和运算处理，数据处理模块基于高速cpu，并利用滤波算法和波形识别算法，滤除线路分布电容产生的干扰电流，识别发生器发出的特征信号和弧光放电信号等有效的接地故障电流，最后计算线路电流大小、方向和故障点位置，通过无线传输模块将数据发送至信号接收器，主要发送：线路信号实时采样数据、线路电流大小、方向和故障点判断结果；信号采集器还具有按键阵列和锂电池管理模块。
10.所述信号接收器包括无线传输模块、人机交互模块、记录存储模块和锂电池管理模块，信号接收器接收信号采集器发送过来的数据，并在液晶屏上绘制线路电流波形，显示电流大小、故障点判断结果等信息，信号接收器可以通过无线传输模块远程监测和遥控高压直流脉冲信号发生器。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：信号发生器发出的信号具有明显特征和干扰型号区别明显，发出的信号在较长线路产生较小的耦合电流，电流检测精度高，可以判断电流方向，故障点判断准确，信号发生器可以检测线路电流，可以初步判断线路有无故障以及接地电阻大小，信号接收器可以远程监测和遥控高压脉冲信号发生器，在更复杂的架空线环境中，保证了用户安全，可以使用多对信号采集器和信号接收器，多支路同时检测，提高检测效率。
12.本系统克服分布电容的影响，在多支路、长支路情况下，对地不会产生耦合电流，查找故障点更准确；仪器使用锂电池供电，体积小、重量轻，便于携带；可以识别线路电流方向，在线路中存在变压器时仍然可以查找故障点；可以远程操作仪器，保证用户安全；可以多条支路同时检测，提高检测效率；可以检测多种接地故障类型，包括单相金属性接地、电弧接地、过渡电阻接地等。
附图说明
13.图1为本发明的原理图。
14.图2为本发明中高压直流脉冲信号发生器组成框图。
15.图3为本发明中信号采集器组成框图。
16.图4为本发明中信号接收器组成框图。
17.图5为本发明中高压直流脉冲信号发生器启动和测试流程图。
18.图6为本发明中信号接收器启动流程图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.请参阅图1
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4，本发明实施例中，一种基于脉动直流测试技术的架空线路接地故障定位系统，包括高压直流脉冲信号发生器、信号采集器和信号接收器，高压直流脉冲信号发生器、信号采集器和信号接收器依次连接，高压直流脉冲信号发生器产生测试所需的高压脉冲直流信号；信号采集器通过夹持故障线路，检测线路电流；信号接收器用来接收并显示线路电流和故障点判断结果以及远程遥控信号发生器。
23.所述高压直流脉冲信号发生器包括高压直流发生模块、人机交互模块和锂电池管理模块，高压直流发生模块包括高压输出模块、电压档位控制模块和dc/dc升压模块，高压输出模块具有输出线，高压直流发生模块产生测试所需的高压直流脉冲信号，信号频率0.5hz，即使在很长的架空线上，对地产生的耦合电流极小，而且此信号不易受工频信号干扰，信号具有特定的周期和占空比，与干扰信号有较大区别，易被信号采集器检测，最高输出电压4000v、电流40ma，以便检测多种故障类型，具有良好的散热和高效率dc/dc升压技术，可以长时间保持稳定输出，嵌入高效的电流稳定算法，即使故障点接地阻抗发生变化，输出电压也会迅速调整，使线路电流保持稳定，人机交互模块包括彩色液晶屏、按键阵列和语音播报和无线传输模块，无线传输模块可以将仪器当前状态发送到信号接收器，方便用户远程监测和遥控高压信号发生器，彩色液晶屏和按键阵列方便用户配置设备参数和控制仪器，语音播报会实时播报仪器当前状态，声音清晰、洪亮，仪器采用16.8v锂电池供电，并通过锂电池管理模块进行管理，仪器可以连续以最高功率输出4小时以上，以便在较长架空线路中工作，由于仪器使用锂电池供电，整体体积较小，重量较轻，方便携带，高压直流脉冲信号发生器还具有电压电流检测模块，用于检测当前中央处理器的电压电流情况。
24.如图5，高压直流脉冲信号发生器启动时，首先开机、进行初始化，进入主菜单后，择进入开始测试菜单，设置好测试参数后，选择启动测试，仪器将自动输出电压信号。
25.所述信号采集器包括电流采集模块、数据处理模块和无线传输模块，电流采集模块包括直流电流钳和信号处理通道，直流电流钳夹持故障线路，采集线路电流信号，并通过信号处理通道对信号进行滤波和运算处理，数据处理模块基于高速cpu，并利用滤波算法和波形识别算法，滤除线路分布电容产生的干扰电流，识别发生器发出的特征信号和弧光放电信号等有效的接地故障电流，最后计算线路电流大小、方向和故障点位置，通过无线传输模块将数据发送至信号接收器，主要发送：线路信号实时采样数据、线路电流大小、方向和故障点判断结果；信号采集器还具有按键阵列和锂电池管理模块，按键阵列方便用户配置设备参数和控制仪器，锂电池管理模块对信号采集器的供电锂电池进行管理。
26.采集器上电开机后，将自动开启检测，并将数据发送到接收器。
27.所述信号接收器包括无线传输模块、人机交互模块、记录存储模块和锂电池管理模块，信号接收器接收信号采集器发送过来的数据，并在液晶屏上绘制线路电流波形，显示电流大小、故障点判断结果等信息，信号接收器可以通过无线传输模块远程监测和遥控高压直流脉冲信号发生器，方便在更复杂的环境进行测量，保证了用户安全，通过记录存储模块存储测试记录，方便查询历史记录信息，方便排查故障。
28.如图6，信号接收器启动时，首先开机、进行初始化，进入主菜单后，选择进入故障检测菜单，接收器将接收并显示采集器发送过来的电流数据和故障点位置信息，选择进入遥控主机菜单，接收器将接收并显示高压直流脉冲信号发生器的当前状态，并可以遥控其启停。
29.高压直流脉冲信号发生器将输出线搭载在架空线路上，注入0.5hz、最高3000v、40ma的高压直流脉冲电压，0.5hz的直流脉冲信号将有效克服线路分布电容的影响，在长线路、多支路情况下，仍然能有效的排查故障点，操作员手持信号采集器和信号接收器，对沿线可能存在的故障点进行排查，将信号采集器加持在线路上，采集线路电流，并利用滤波算法和波形识别算法，排除干扰信号，识别特征信号，计算线路电流和故障点位置，直流电流钳可以检测线路电流方向，在线路中存在变压器等较复杂的环境下，仍然能准确排查故障点，最后将数据通过无线传输模块发送到信号接收器，信号接收器将实时显示并更新线路电流和故障点位置，此外，信号接收器可以通过无线传输模块远程监测和遥控高压直流脉冲信号发生器，控制仪器启停，保证了用户安全，增大了使用范围，整套仪器使用电池供电，整套系统体积小、重量轻，方便携带和测试，解决了因长时间找不到接地故障点而不能及时恢复送电，引起客户投诉和因售电量减少带来的经济效益问题，也解决了因人海战术和人工逐级登杆查找接地故障，而耗费大量人力物力等问题。
30.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
31.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。