一种基于分布式配电网行波故障定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统故障定位技术领域，特别涉及一种基于分布式配电网行波故障定位装置。
【背景技术】
[0002]目前，电力网络发展迅速，规模日益加大，电网的拓扑结构也越来越复杂，用户对供电稳定性要求越来越高。配电网系统作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户，一旦发生故障，将直接影响广大用户的用电可靠性和用电质量。由于配电网系统分支多，网络结构复杂，出现故障时故障点排查非常困难，如果通过纯人工方式很难找到故障点。
[0003]有鉴于上述不足，有必要开发一种新型结构的基于分布式配电网行波故障定位装置，使其更具有产业上的利用价值。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种自动、可靠的基于分布式配电网行波故障定位装置，可以缩短排除电网故障点的时间，减少经济损失并提高供电可靠性。
[0005]本实用新型的分布式的配电网行波故障定位装置，包括:穿芯式行波传感器，同轴电缆和分布式配电网行波定位采集单元;所述穿芯式行波传感器套接在配电变压器外壳接地线与配电变压器中性点接地线上，所述穿芯式行波传感器与所述分布式配电网行波定位采集单元通过所述同轴电缆相连接。
[0006]进一步地，穿芯式行波传感器具体包括:硬导线，取样电阻，线圈输出端，压敏电阻，印刷电路板，环形纳米晶磁芯材和同轴电缆输出端，其中，所述硬导线在所述环形纳米晶磁芯材料上绕制十圈，所述线圈输出端、所述取样电阻、所述压敏电阻均焊接在所述印刷电路板上，所述同轴电缆输出端连接所述同轴电缆，所述取样电阻通过所述同轴电缆输出端和所述同轴电缆与所述分布式配电网行波定位采集单元相连接。
[0007]进一步地，分布式配电网行波定位装置包括:数据总线，电源模块，全球定位系统GPS授时单元，通用分组无线服务GPRS通讯单元，行波信号采集单元和行波信号处理模块，其中，所述电源模块，GPS授时单元，GPRS通讯单元，行波信号采集单元和行波信号处理模块依次连接在所述数据总线上。
[0008]借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点:本实用新型故障定位准确、可靠，同时安装方便、硬件成本低，适用于规模较小、屏体安装不太方便、或者没有网络通讯接口的变电站及其配网系统。
[0009]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型分布式配电网行波故障定位装置的结构示意图。
[0011]图2是本实用新型分布式配电网行波故障定位装置所用穿芯式传感器的结构示意图。
[0012]图3是本实用新型分布式配电网行波故障定位装置所用穿芯式传感器的结构示意图。
[0013]图4是本实用新型分布式配电网行波故障定位装置的分布式配电网行波定位采集单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0015]参见图1所示，本实用新型的实施例公开的包含一种分布式配电网行波故障定位装置，包括:配电变压器I，配电变压器的外壳接地线2，配电变压器中性点接地线3，穿芯式行波传感器4，同轴电缆5和分布式配电网行波定位采集单元6。其中，配电变压器I与配电变压器中性点接地线3通过外壳接地线2进行接地，穿芯式行波传感器4套接在配电变压器外壳接地线2与中性点接地线3上，穿芯式行波传感器4与分布式配电网行波定位采集单元6通过同轴电缆5相连接。该分布式配电网行波故障定位采集单元通过GPRS无线通讯方式将采集到的数据报送给后台数据中心。
[0016]如图2和3所示，穿芯式行波传感器包括了:硬导线11，2个取样电阻12，分别为Rl和R2，线圈输出端13，压敏电阻14，图中为R3;印刷电路板15，环形纳米晶磁芯材16和同轴电缆输出端17。其中，硬导线11在环形纳米晶磁芯材料16上绕制十圈，线圈输出端13、取样电阻12、压敏电阻14均焊接在印刷电路板15上，同轴电缆输出端17连接同轴电缆5，取样电阻12通过同轴电缆输出端17和同轴电缆5将感应电势传递给分布式配电网行波定位采集单元6。
[0017]如图4所示，分布式配电网行波定位采集单元6包括了:电源模块61，全球定位系统(Global Posit1ning System，GPS)授时单元62，通用分组无线服务(General PacketRad1 Service，GPRS)通讯单元63，行波信号采集单元64和行波信号处理模块65。行波信号处理模块由现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片和数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片。其中，电源模块61，GPS授时单元62，GPRS通讯单元63，行波信号采集单元64和行波信号处理模块65依次连接在一个数据总线60上。电源模块与变压器综合配电柜(JP柜)相连接，从而可以为该行波定位装置提供电力，另外，电源模块还可以包括一个备用电源(蓄电池)。
[0018]本实用新型的工作原理如下:套接在配电线路变压器外壳的接地线2与配电线路变压器中性点接地线3上的穿芯式行波传感器4可以获取输电线高压侧的行波信号，并通过同轴电缆5将行波信号传送给分布式配电网行波定位采集单元6。分布式配电网行波定位采集单元6获取配电网故障产生的初始与反射行波信号后，利用行波信号采集及处理模块对该线路初始故障电压行波信号与反射行波信号进行RC滤波、高频变换、信号鉴别、TVS限幅、运用高速运算放电器进行窗口电压比较、把模拟交流信号转变为方波信号，再将此方波信号经高速光耦隔离、施密特电路整形及展波，送到FPGA芯片，通过信号的极性与宽度判定上述行波信号是否为故障行波。同时，GPS授时单元实时向FPGA芯片发送GPS系统的每秒脉冲(pulse per second，PPS)信号，作为FGPA芯片进行行波信号处理的时基信号，FPGA芯片根据此信号，利用高精度1M恒温晶振对每秒进行纳秒计数进行时间修正、补偿，形成最终的纳秒级行波信号时标。FGPA芯片将处理完成后的故障行波信号及其对应时标一同发送到DSP芯片，由DSP芯片对该处理后的故障行波信号进行打包存储，并将打包后的故障行波信号通过GPRS通讯单元发送给主站数据中心，利用初始行波和反射行波产生的Ul、U2与U’ 1、U’2信号到达的时间差At，采用单端定位原理s=(cX At)/2(s为故障点距采集装置的距离，c为行波波速，即光速)，达到精确定位配电网故障点的目的。本实用新型故障定位准确、可靠，同时安装方便、硬件成本低，适用于规模较小、屏体安装不太方便、或者没有网络通讯接口的变电站及其配网系统。
[0019]具体的穿芯式行波传感器的工作原理:配电变压器低压侧中性点接地线行波电流Il穿过行波传感器，在线圈13上产生感应电势(环形纳米晶磁芯材16为提高感应系数)，经取样电阻12得到电压Ul，压敏电阻4(R3)是限制Ul幅值的作用，电压Ul经同轴电缆输出端17连接到分布式配电网行波定位采集单元6，做采样处理。同样，配电变压器外壳接地线行波电流12穿过另一行波传感器，在线圈13上产生感应电势(环形纳米晶磁芯材16为了提高感应系数)，经取样电阻12得到电压U2，压敏电阻4(R3)是限制U2幅值的作用，U2经同轴电缆输出端17连接到分布式配电网行波定位采集单元6，做采样处理。
[0020]另外，本实用新型由于基于GPS时钟，产生高精度同步时钟，使得整个系统实现主站数据中心与分布式配电网行波故障定位装置保持时间的一致性，能够产生异地同步的效果。采用时差法进行定位计算，定位精度高，不受变电站CT、PT的参数、配网线路参数及系统参数的影响，能够满足对雷击闪络、接地、掉线、碰线、污闪等任何类型故障的准确定位。采用专用穿芯式行波传感器，套接在配电线路变压器中性点与外壳的接地线上，获取线路故障电压行波。与一次设备无任何直接的电联系，具有良好的安全性。
[0021]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种分布式配电网行波故障定位装置，其特征在于:穿芯式行波传感器，同轴电缆和分布式配电网行波定位采集单元;所述穿芯式行波传感器套接在配电变压器外壳接地线与配电变压器中性点接地线上，所述穿芯式行波传感器与所述分布式配电网行波定位采集单元通过所述同轴电缆相连接。2.根据权利要求1所述的分布式配电网行波故障定位装置，其特征在于，所述穿芯式行波传感器具体包括:硬导线，取样电阻，线圈输出端，压敏电阻，印刷电路板，环形纳米晶磁芯材和同轴电缆输出端，其中，所述硬导线在所述环形纳米晶磁芯材料上绕制十圈，所述线圈输出端、所述取样电阻、所述压敏电阻均焊接在所述印刷电路板上，所述同轴电缆输出端连接所述同轴电缆，所述取样电阻通过所述同轴电缆输出端和所述同轴电缆与所述分布式配电网行波定位采集单元相连接。3.根据权利要求1所述的分布式配电网行波故障定位装置，其特征在于，所述分布式配电网行波定位采集单元包括:数据总线，电源模块，全球定位系统GPS授时单元，通用分组无线服务GPRS通讯单元，行波信号采集单元和行波信号处理模块，其中，所述电源模块，所述GPS授时单元，所述GPRS通讯单元，所述行波信号采集单元和所述行波信号处理模块依次连接在所述数据总线上。4.根据权利要求3所述的分布式配电网行波故障定位装置，其特征在于，所述电源模块与变压器的综合配电柜相连接。5.根据权利要求3所述的分布式配电网行波故障定位装置，其特征在于，所述行波信号处理模块包括现场可编程门阵列芯片和数字信号处理芯片。
【专利摘要】本实用新型涉及一种故障定位准确、可靠的分布式配电网行波故障定位装置。包括穿芯式行波传感器，同轴电缆和分布式配电网行波定位采集单元；其中，穿芯式行波传感器套接在配电变压器外壳接地线与配电变压器中性点接地线上，穿芯式行波传感器与所述分布式配电网行波定位采集单元通过所述同轴电缆相连接。可以缩短排除电网故障点的时间，减少经济损失并提高供电可靠性。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN205301497
【申请号】
【发明人】杨永哲, 易奇
【申请人】杨永哲, 易奇
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月2日