一种配网单相接地故障检测装置的制作方法

1.本实用新型属于配电网技术领域，具体涉及一种配网单相接地故障检测装置。


背景技术：

2.架空线路主干保护分段点、大分支t接点、重要分界点，电缆线路主干环网所等关键节点应配置一二次融合成套设备，设备具备基于零序电压与零序电流信号判定单相接地故障功能。但传统一二次融合成套设备易漏报和误报，抗干扰能力弱，直接影响研判准确率。据统计，配网故障的70%～80%是单相接地故障。随着数字化配网的建设深入推进，故障处置能力需进一步加强，因此提高配网供电可靠性仍然是电网建设的重点。
3.我国配电网中性点接地方式主要为中性点经消弧线圈接地方式和中性点不接地方式，其优点是单相接地故障后，电网可持续运行一段时间，缺点是故障后电气特征不明显，无法快速定位故障点。线路发生单相接地故障时，形成一个故障点，故障点所在的线路称为故障线路，故障线路外的线路称为非故障线路。故障前线路仅有正常的电压和电流，故障后，线路出现零序电压和零序电流，因此，一二次融合成套设备常用幅值变化较大的零序电压作为故障研判的启动条件，用丰富故障特征的暂态零序电流信号作为故障区间定位或选线的研判条件，该方法一般称为暂态零序功率法。
4.一二次融合成套设备零序功率方向判据缺陷明显，仅依靠零序电压启动，零序电压设置过高时，易漏报；零序电压设置过低时，由于传统算法存在技术漏洞，未考虑缺相故障及正常运行状态下干扰信号的过滤，导致际投运后，误报严重。因此，需对原有在运设备开展升级改造。但开关设备升级改造常常涉及到停电作业，并且需对原有设备重新拆卸改造，改造成本高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种配网单相接地故障检测装置，该装置不仅有利于提高配网故障检测的准确率，而且结构简单，易于实施。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种配网单相接地故障检测装置，包括主控板卡、采集板卡和外接端子单元，所述采集板卡上设有用于采集电压、电流信号的电压传感器和电流传感器，所述外接端子单元上集成电压、电流、控制的输入和输出接口以及电源及通讯接口，所述外接端子单元经采集板卡与主控板卡连接，以将采集到的相关信号传送到主控板卡上进行处理；一二次融合成套设备的一次开关单元引出2条线，一条为控制线与电流线，分叉成遥信、遥控线以及电流线，另一条为电压线，3条线分别连接所述检测装置的控制、电流、电压输入接口，所述检测装置的控制、电流、电压输出接口对应引出3条出线连接一二次融合成套设备的控制器，所述检测装置的电源及通讯接口连接控制器。
7.进一步地，电流回路采用串联结构，即将采集板卡上的电流传感器串联在电流输入接口与电流输出接口之间，以采集一次开关单元的电流信号。
8.进一步地，电压回路采用并联结构，即将采集板卡上的电压传感器并联在电压输
入接口与电压输出接口之间的连接线路上，以使控制器、检测装置并联采集一次开关单元二次电压端子的电压信号。
9.进一步地，遥信、遥控回路采用并联结构，即将采集板卡上的遥信及遥控接入端并联在控制输入接口与控制输出接口之间的连接线路上，以使控制器、检测装置同时采集一次开关单元的遥信、遥控信号。
10.进一步地，电源及通讯回路采用直连结构，即检测装置通过电源及通讯接口直接连接控制器进行通讯交互，不连接一次开关单元，控制器通过电源及通讯接口为检测装置供电。
11.进一步地，所述主控板卡采用具有cortex-m7内核的stm32h743芯片。
12.进一步地，所述检测装置具有全铝防水机壳，所述主控板卡、采集板卡和外接端子单元设于全铝防水机壳内，所述全铝防水机壳上开设有用于嵌设各接口的接口嵌入孔，所有接口均采用防水航空插头。
13.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种配网单相接地故障检测装置，适用于10kv配电网系统，该装置克服了现有技术中容易产生误报、漏报，准确率低的问题，提高了配网单相接地故障及断网故障检测的准确率和便捷性。此外，该装置结构简单、紧凑，易于实现，装置的实施无需线路停电，无需改变设备结构，无需拆卸原有设备，通过外置一个配网单相接地故障检测装置，与一二次融合成套设备配套使用，弥补了设备无断线故障检测、单相接地故障检测准确率不高的问题，为存量在运一二次融合成套设备不停电升级改造提供有效的解决方案，有力保障配电系统的安全稳定运行。因此，本实用新型具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例的装置连接线路原理图；
15.图2是本实用新型实施例中电流回路连接原理图；
16.图3是本实用新型实施例中电压回路连接原理图；
17.图4是本实用新型实施例中遥信及遥控回路连接原理图；
18.图5是本实用新型实施例中电源及通讯回路连接原理图。
具体实施方式
19.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
20.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.如图1-5所示，本实施例提供了一种配网单相接地故障检测装置，所述检测装置包括主控板卡、采集板卡和外接端子单元，所述采集板卡上设有用于采集电压、电流信号的电
压传感器和电流传感器，所述外接端子单元上集成电压、电流、控制的输入和输出接口以及电源及通讯接口，所述外接端子单元经采集板卡与主控板卡连接，以将采集到的相关信号传送到主控板卡上进行处理；一二次融合成套设备的一次开关单元引出2条线，一条为控制线与电流线，分叉成遥信、遥控线以及电流线，另一条为电压线，3条线分别连接所述检测装置的控制、电流、电压输入接口，所述检测装置的控制、电流、电压输出接口对应引出3条出线连接一二次融合成套设备的控制器，所述检测装置的电源及通讯接口连接控制器。
23.如图2所示，电流回路采用串联结构，即将采集板卡上的电流传感器串联在电流输入接口与电流输出接口之间，将一次开关单元、检测装置、控制器串联在一起，采集一次开关单元的电流信号。检测装置电流进线接口采用防开路设计，为防止误操作，出线接口采用固定电缆配置。装卸过程中实现带电拔插，解决了在运一二次融合成套设备升级改造过程无法有效停电的问题，降低了改造难度。
24.如图3所示，电压回路采用并联结构，即将采集板卡上的电压传感器并联在电压输入接口与电压输出接口之间的连接线路上，以使控制器、检测装置并联采集一次开关单元二次电压端子的电压信号。电压回路采用电压阈值限值保护措施，当采集的电压值过高时，自动采取限值保护，防止设备受损。
25.如图4所示，遥信、遥控回路采用并联结构，即将采集板卡上的遥信及遥控接入端并联在控制输入接口与控制输出接口之间的连接线路上，以使控制器、检测装置同时采集一次开关单元的遥信、遥控信号。遥控、遥控回路采用虚拟并联结构，控制器可直接控制开关状态，检测装置无法控制开关状态。
26.如图5所示，电源及通讯回路采用直连结构，即检测装置通过电源及通讯接口直接连接控制器进行通讯交互，不连接一次开关单元，控制器通过电源及通讯接口为检测装置供电。
27.所述检测装置作为一二次融合成套设备的配套装置，装置内部集成了采集板卡、主控板卡、外接端子等单元。采集板卡主要由电压、电流互感器组成，负责采集电压、电流等信号，采样率达到256点/周波，比传统设备高一倍，采集板卡将采集到的电压、电流等信号传送至主控板卡。主控板卡主要由stm32h743高性能cpu与一些外围通讯电路组成，负责对信号的采集、分析、处理。stm32h743芯片拥有cortex-m7内核(带双精度浮点单元)性能，运行频率480mhz、cpu主频400mhz，flash执行程序利用其l1缓存实现了零等待执行。
28.在本实施例中，所述检测装置具有全铝防水机壳，所述主控板卡、采集板卡和外接端子单元设于全铝防水机壳内，所述全铝防水机壳上开设有用于嵌设各接口的接口嵌入孔，所有接口均采用防水航空插头设计，结构和原设备航空插头结构相同，无需改变原设备的硬件结构，整体设备防护等级达到ip65，在湿热环境下可长期稳定运行。
29.本实用新型的检测装置串联在一次开关单元和控制器之间，采集一次开关单元的电压、电流信号，将处理后的单相接地故障信号、断线故障信号上传给控制器，并通过控制器将检测结果发送给主站。其工作过程为：1）当线路发生单相接地故障时，检测装置根据采集到的信号计算出检测结果，将检测结果发送给控制器，控制器将检测结果配置在原有点表中的单相接地故障点位上，并将检测结果上传给主站；2）当线路发生断线故障时，检测装置根据采集到的信号计算出检测结果，将检测结果发送给控制器，控制器将检测结果配置在原有点表中的新点位上，并将检测结果上传给主站；3）当线路同时发生单相接地故障和
断线故障时，检测装置按照1）和2）的方法同时进行单相接地故障和断线故障的检测及处理。
30.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。