电力电缆故障选线装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力设备故障监测领域，所监测的电力电缆为小电流系统中运行的各电压等级电缆。能够提供电力电缆接地故障的故障选线和报警。
【背景技术】
[0002]用于电力传输和分配的电缆称为电力电缆。
[0003]随着社会的进步和工农业生产的发展，电缆用量在整个电力传输线路中所占的比例日益提高，电缆与架空线路相比，具有下列主要优点:
[0004]1.送电可靠性高，不易受周围环境和污染的影响；
[0005]2.线间绝缘距离小，占地少，无干扰电波；
[0006]3.地下敷设时，不占地面与空间，既安全可靠，又不易暴露目标。
[0007]电力电缆故障选线装置是一种电力行业使用的保护设备。该设备适用于3KV—66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地故障线路选线，装置用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、采油、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统，能够指示出发生单相接地故障的线路。
[0008]在实际应用中，针对电力电缆的特点，常采用以下几种方法实现电缆故障选线:由于直流分量法，损耗电流谐波分量法和局部放电法，都有各自的优点和适用的具体情况。下面就几种方法做一简介:
[0009](I)零序电流比幅法选线装置
[0010]当中性点不接地系统发生单相接地故障时。流过故障线路的稳态零序电流在数值上等所有非故障线路对地电容电流之和。故障线路上的零序电流最大，通过零序电流幅值大小比较就可以找出故障线路。在以往实现上，采用“绝对整定值”原理，利用零序电流1与整定值Iz做比较，整定值Iz—般大于系统内任一条1小于整定值Iz，极化继电器不动作;如果1大于整定值ZI，极化继电器动作，信号显示该回路的编号，选线完成。但是由于系统可能存在某条线路的电容电流大于其它线路电容电流之和的情况，当这条线路发生接地故障时，就会出线拒动的情况。
[0011](2)五次谐波法选线装置
[0012]对于中性点经消弧线圈接地系统，五次谐波分量算法的提出在一定程度上解决了中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的选线问题。电力系统由于变压器、线路等设备的非线性影响，线路电流中存在着谐波分量其中五次谐波含量最大发生单相接地故障时谐波分量还会有一定程度的增加。对于中性点经消弧线圈接地的系统，消弧线圈对五次谐波所呈现的感抗是基波的5倍，而线路分布电容对五次谐波所呈现的容抗却是基波的1/5，因此消弧线圈对五次谐波的补偿作用很小，可以忽略其影响。因此，故障线路的五次谐波零序电流幅值比非故障线路大且方向相反，由此可以选择故障线路。为了进一步提高灵敏度，可将各线路的3，5，7次等谐波分量的平方求和后进行幅值比较，幅值最大的线路选为故障线路。但是五次谐波的含量占基波的比例很小，且考虑到负荷中的五次谐波源、电流互感器的不平衡电流和过渡电阻的大小，都会在一定程度上影响选线的准确性。多次谐波平方和法虽然能在一定程度上克服单次谐波信号小的缺点，但并不能从根本上解决问题。
[0013](3)暂态能量法选线装置
[0014]为了有效减小测量误差和电流互感器不对称等因素的影响，定义每条线路的零序暂态能量增量为单相接地故障前后的中性点电压和线路零序电流的差值乘积在一个工频周期内的积分。监视中性点电压发现单相接地故障发生后，分别计算各条线路的暂态能量增量。如果某一条线路的暂态能量增量为负数，并且绝对值最大，则这条线路为故障线路；如果所有线路的暂态能量增量均为正，则判断为母线故障。由于暂态过程持续时间较短，实现起来对硬件的要求较高。
[0015](4)S注入法选线装置
[0016]S注入法选线原理不利用单相接地故障产生的信号。而是向系统注入外部信号进行选线。通常从电压互感器二次侧注入电流信号，其频率取在各次谐波之间，从而保证不被工频分量及高次谐波分量干扰。注人电流信号沿接地线路的接地相流动，并经接地点入地，用信号探测装置对每一条出线进行探测，探测到注入信I号的线路即故障线路。S注入法利用处于不工作状态的接地相电压互感器注入信号，不增加一次设备，不影响系统运行。但是注入信号法也存在着一些问题:注入信号的功率不够大。变换到高压侧的注入信号非常微弱，很难准确测量;经高阻按地对。注入信号微弱面不易检测;弧光接鲍时谐波含量丰富，注入信号极易受到干扰。
[0017]综上所述，对于电力电缆故障选线，现有的选线装置都有各自的局限性。
【实用新型内容】
[0018]根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是:提供一种实现电力电缆故障的准确快速选线，针对于故障线电缆与非故障相电缆瞬时暂态行波信号反向的特性，提出一种电缆故障选线装置，对于发生接地故障的电缆，及时准确的报警，便于供电部门对故障电缆及时进行处理。
[0019]本实用新型所述的电力电缆故障选线装置，包括供电电缆，电压传感器和电流耦合器，其特征在于:在供电电缆PT二次侧上设置电压传感器，在电缆CT上设置电流耦合器，电压传感器与电流耦合器的输出端通过A/D转换器连接FPGA，FPGA连接存储器和处理器，处理器的通信端通过网络连接上位机。
[0020]故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相，本装置得以实现确定故障回路。通过判断电缆的零序PT的电压信号跌落，来判断电缆是否发生接地故障;通过判断电力电缆故障时刻产生的流经被测电缆二次侧CT的瞬时电磁暂态行波信号的波头方向，来确定电缆故障相。装置可对多条电力电缆进行故障选线和报警。
[0021]所述的处理器采用ARM。
[0022]所述的A/D转换器包括12路A/D转换器和4路A/D转换器，12路A/D转换器选择9个端口分别连接电流耦合器，4路A/D转换器分别连接电压传感器。
[0023]所述的电流耦合器为闭锁型电流耦合器。
[0024]所述的处理器通讯端设置无线传输装置，无线传输装置连接上位机。可以降低有线网络铺设成本。
[0025]本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是:
[0026]I)可以实现电力电缆的故障选线；
[0027]2)不改变电缆运行方式和结构，在电缆二次侧PT安装电压转换模块，在二次侧CT上安装电流耦合器，不占用现有系统资源，安全可靠；
[0028]3)可以检测一条或多条电力电缆，不强制要求在变电站同一母线的所有电力电缆上都安装选线设备，因此系统配置灵活；
[0029]4)实现电力电缆故障选线，便于供电部门查找电缆故障。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型的电力电缆故障选线装置原理方框图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述:
[0032]如图1所示，电力电缆故障选线装置，包括供电电缆，电压传感器和电流耦合器，在供电电缆PT二次侧上设置电压传感器，在电缆CT上设置电流耦合器，电压传感器与电流耦合器的输出端通过A/D转换器连接FPGA，FPGA连接存储器和处理器，处理器的通信端通过网络连接上位机。
[0033]所述的处理器采用ARM。
[0034]所述的A/D转换器包括12路A/D转换器和4路A/D转换器，12路A/D转换器选择9个端口分别连接电流耦合器，4路A/D转换器分别连接电压传感器。
[0035]所述的电流耦合器为闭锁型电流耦合器。
[0036]使用时，在电缆PT二次侧上通过电压传感器，取得三相电压信号以及开口三角电压信号;在电缆CT上通过电流传感器取得三相电流信号，电压传感器与电流耦合器的输出接入到电缆故障选线装置上。
[0037]故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相，本装置得以实现确定故障回路。通过判断电缆的零序PT的电压信号跌落，来判断电缆是够发生接地故障;通过判断电力电缆故障时刻产生的流经被测电缆二次侧CT的瞬时电磁暂态行波信号的波头方向，来确定电缆故障相。通过网络连接的上位机通过本装置可对多条电力电缆进行故障选线显示和报警提醒。
【主权项】
1.一种电力电缆故障选线装置，包括供电电缆，电压传感器和电流耦合器，其特征在于:在供电电缆PT 二次侧上设置电压传感器，在电缆CT上设置电流耦合器，电压传感器与电流耦合器的输出端通过A/D转换器连接FPGA，FPGA连接存储器和处理器，处理器的通信端通过网络连接上位机。2.根据权利要求1所述的电力电缆故障选线装置，其特征在于:所述的处理器采用ARM。3.根据权利要求1所述的电力电缆故障选线装置，其特征在于:所述的A/D转换器包括12路々/1)转换器和4路4/1)转换器，12路A/D转换器选择9个端口分别连接电流耦合器，4路A/D转换器分别连接电压传感器。4.根据权利要求1或2所述的电力电缆故障选线装置，其特征在于:所述的电流耦合器为闭锁型电流耦合器。
【专利摘要】本实用新型一种电力电缆故障选线装置，包括供电电缆，电压传感器和电流耦合器，在供电电缆PT二次侧上设置电压传感器，在电缆CT上设置电流耦合器，电压传感器与电流耦合器的输出端通过A/D转换器连接FPGA，FPGA连接存储器和处理器，处理器的通信端通过网络连接上位机。通过判断电力电缆发生接地故障时，产生的流经被测电缆二次侧CT的瞬时电磁暂态行波信号的波头方向，并且利用特定的计算机分析技术，对被测的多条电力电缆进行故障选线和报警，本实用新型装置可以在线检测一条或多条电力电缆，不强制要求在变电站同一母线的所有电力电缆上都安装本选线装置，因此系统配置灵活，安全可靠。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN205246808
【申请号】CN201521031053
【发明人】王炳国
【申请人】王炳国
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月11日