专利名称：1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于1000kV交流特髙压输电线路检修维护技术领域，具体涉及交流特高压输电 线路因污秽、雷击和鸟害等原因发生接地故障时，对故障点进行定位的技术与装置，特别是lOOOkV交流特高压输电线路接地故障定位技术与装置。
背景技术：
中国即将建成以lOOOkV交流特高压输电线路铁塔为核心的国家电网。交流特高压输电线路的正常运行是整个国家电网稳定的基础。为了高压输电线路的安全，通常输电线路传送 的电压越高，承载输电线路的铁塔高度也就随着相应地增高，绝缘子串就更长，然而交流特 高压输电线路铁塔更高，绝缘子串更长，更容易受到雷击、污秽等因素的影响。这些都将会 影响输电线路的安全运行，严重时会造成输电网络接地故障，当线路因污秽、鸟害、雷击等 原因引起输电网络接地故障时，迅速发现和确定故障点，对于及时进行检修和维护，恢复交 流特高压输电线路正常运行十分重要。由于交流特高压输电线路铁塔高、空气间隙大，传统 的沿线逐基登塔寻找故障点的方法基本无法应用于交流特高压输电线路上。为了准确、迅速地确定故障点，改变过去分段合闸、人力登杆逐杆査寻故障位置的状况，目前，中国国内外在研制输电线路接地故障指示装置方面己开展了大量的研究工作。1993年 申请的实用新型专利《输电线路短路接地故障指示器》(专利号为93242795.2)，就提出了一 种灵敏度高、使用范围广、体积小的输电线路短路接地故障指示器。但该指示器的设计原理 采用aiL^MA二电流阀值作为是否动作的判据，由干夺流特亂玉输电线路铁塔接地故障发生 时产生的短路电流幅值差异较大，指示器可能会发生故障不指示，或是相邻非故障铁塔误指 示的情况。交流特高压输电线路铁塔高，为减少寻找故障时人员的登塔次数，有必要对用于 交流特高压输电线路接地故障指示器的运行条件进行深入的研究，并在此基础上对故障指示 器在工作原理及设计、结构上加以改进，提高装置指示的准确性。 发明内容本发明的目的是，针对上述现有技术存在的不足，致力克服目前根据电流大小原理的定 位技术在应用于交流特高压输电线路过程中出现或是发生故障不指示，或是相邻非故障铁塔 误指示的情况，提出1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术与装置。采用该技术与 装置，能够在交流特高压输电线路发生接地故障后，快速而准确的定位故障点。本发明的技术解决方案是，1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术，采用测量装置确定流经铁塔两端的避雷线的电流方向、大小，测量装置采用传感器收集信号，其特征在 于，使测量装置的两个传感器同时测量流经铁塔两端避雷线的电流幅值，并比较电流的方向； 采用短路电流叠加的方法定位故障点，通过比较流经铁塔两端的避雷线的电流的幅值大小与 相位差异确定故障铁塔。其特征在于，测量装置将传感器收集的信号进行比较，判断所处的铁塔是否为故障铁塔， 一旦确定是故障铁塔，则立即通过驱动信号驱动电磁执行机构；电磁执行机构由电磁部件与 机械部件组成，在驱动信号的驱动下，完成规定的指示动作。本发明的装置是1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，采用传感器和指示器， 其特征在于，由两个传感器与一个指示器组成，两个传感器分别安装在铁塔两侧的避雷线上， 两个传感器串连，指示器固定在铁塔上避雷线与铁塔的连接处，两个传感器与指示器之间采 用电缆连接。其特征在于，避雷线采用架空地线。其特征在于，传感器由铁芯和线圈组成，配有固定用的弹簧。 其特征在于，指示器由叠加电路与电磁执行机构组成。通过对交流特高压输电线路中发生接地故障时的短路电流分析和计算，发现短路电流在 接地故障发生的瞬间存在如下的分布规律1) 在发生交流特高压线路接地故障时，流入故障点邻近非故障铁塔的入塔电流与故障铁 塔中的电流属同一数量级，随着与故障点的距离增大，各邻近铁塔的入塔故障电流逐渐减小；2) 流入故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相反，幅值接近；流过邻近非故障铁塔两 端避雷线的故障电流方向相同，幅值接近。基于上述的分布规律，本发明提出了根据避雷线短路电流的幅值与方向的交流特高压线 路接地故障定位技术，并研制了基于此项技术的交流特高压线路故障定位装置。该技术与专 利《输电线路短路接地故障指示器》(专利号为93242795.2)的差别在于该技术应用于交流 特高压线路，尤其是1000kV交流特高压输电线路，通过比较避雷线短路电流方向，准确分 辨故障铁塔与故障点邻近的非故障铁塔，能够克服单纯根据短路电流幅值进行故障定位的一 些技术缺陷。本发明的优点是，采用本发明的技术，能够克服目前接地故障定位装置误动作或拒动作 的缺陷，准确、灵敏地定位因污秽、雷击和鸟害等原因造成的交流特高压输电线路接地故障。 根据本技术设计完成的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置使用安全可靠，维护 方便，能够在交流特高压线路巡视检修工作中发挥较大作用。
图1、本发明的装置在故障铁塔上的连接原理图 图2、本发明的装置在非故障铁塔上的连接原理3、本发明的装置的基本结构及安装示意图 图4、本发明的装置采用的传感器结构示意图 图5、本发明的装置采用的指示器的叠加电路原理图具体实施方式
下面，根据附图，详细描述本发明的实施例。如图1、图2所示，本发明提出的1000kV交流特高压输电线路铁塔接地故障定位技术是， 采用专用的测量装置——1000kV交流特髙压输电线路铁塔接地故障定位装置，该测量装置采 用传感器收集信号，由两个传感器同时测量，确定流经交流特高压铁塔(以下简称铁塔)两 端的避雷线的电流方向、幅值，并比较电流的方向，根据流经铁塔两端的避雷线的电流的相 位差异将故障铁塔和非故障铁塔区别开来；采用短路电流叠加的方法定位故障点。该测量装 置将二个传感器收集的信号进行比较，判断所处的铁塔是否为故障铁塔， 一旦确定是故障铁 塔，则立即通过驱动信号驱动电磁执行机构；电磁执行机构由电磁部件与机械部件组成，在 驱动信号的驱动下，完成规定的指示动作。本发明的工作原理建立在分析交流特高压输电线路接地故障短路电流的幅值和方向的基 础上。对交流特高压输电线路中发生接地故障时的短路电流分析和计算可得到下面的规律(1) 流入故障点邻近非故障铁塔的入塔电流与故障铁塔中的电流基本属同一数量级，随 着与故障点的距离增大，各邻近铁塔的入塔故障电流逐渐减小，无论故障点出现在线路的哪 个位置，基本都遵循这一分布规律。(2) 流经故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相反，幅值属于同一数量级；流经邻近 非故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相同，幅值属于同一数量级。当发生接地故障时，故障铁塔及避雷线的各电流I'. 12. L的方向和非故障铁塔及避雷线的 各电流1,、12. 13的方向如图1、图2所示。本发明利用差动电路的原理，根据I,和12的相位差异就可以确定地将故障铁塔和非故障 铁塔区别开来。本发明的1000kV交流特高压输电线路铁塔接地故障定位装置是一种方便使 用的装置，其测量用的传感器就安放在铁塔的架空地线上。实际使用时，在铁塔两侧的架空 地线上，各装上一个传感器，传感器与指示器的连接安装如图3所示。当接地故障发生时，由于流经故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相反，幅值属于同 一数量级；流经邻近非故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相同，幅值属于同一数量级， 按照如图所示(如图1、图2中所示)的传感器安装方式，对于非故障铁塔，两传感器的输 出信号经限幅后，大小相同，方向相反，叠加后输入指示器的信号幅值接近于零，无法驱动 指示动作。对于故障铁塔，两传感器的输出信号经限幅后，大小相同，方向相同，叠加后输 入指示器的信号幅值为传感器输出信号的两倍，该信号将驱动指示动作。如图3所示，本发明的装置是交流特高压输电线路铁塔接地故障定位装置，由传感器2和指示器6两部分组成。其中，二只传感器2分别安装在铁塔7两侧的避雷线上，避雷线采 用架空地线l;使用多个固定卡3分别将二只传感器2安装在架空堆线1上，通过电缆4、 5, 二只传感器分别指示器6连接，将二只传感器2的输出信号传送到指示器6中。如图4所示，传感器2由铁芯9和线圈8组成，内配有固定用的弹簧IO。铁芯9选用铜 氧钢材料的铁芯制品，线圈使用漆包线缠绕的而成。传感器2内配有固定用的弹簧10，以固 定紧架空地线1。当架空地线1中有电流通过时，传感器2的线圈8中产生相应的感应电流i， 该感应电流通过传感器2中的取样电阻后转变成电压信号，该电压信号作为传感器2的输出 信号通过连接电缆4或5送到指示器6中。本发明的装置采用的指示器6分为两部分叠加电路(其电原理图如图5中所示)和电 磁执行机构。图5中E1和E2分别为两个传感器的输出信号，Vd为叠加电路送给电磁执行机 构的驱动信号。叠加电路由双向稳压管D,、 D2、 D5、 D6、 D7、 Dw，续流二极管D3、 D4、 D8、 D9， 整流二极管Du、 Dl2、 D13、 D14,电阻R,、 R2、 R3、 R4、三极管Q,、 Q2、 Q3、 04组成。双向稳压管 Ds和D^分别对两个传感器输出的信号El、 E2进行限幅，Ds和D,。两个稳压管串联就可以对限 幅后的信号进行叠加。双向稳压管Dt、 D2、 D6、 D7，续流二极管D3、 D4、 D8、 D9，三极管Q,、 Q2、 Q3、 Q4和电阻R,、 R2、 R3、 R4组成了双向稳压管Ds和D,。的保护电路，而整流二极管Du、 D12、 D1:,、 D"对叠加后的信号进行整流，在该铁塔发生接地故障时，由叠加电路由产生驱动信号直 流电压Vd，该信号将驱动指示器6的电磁执行机构进行故障指示。指示器6不需要另外的电 源，整个装置可视为无源装置。电磁执行机构可以使用通用的电磁执行机构。
权利要求
1、1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术，采用测量装置确定流经铁塔两端的避雷线的电流方向、大小，测量装置采用传感器收集信号，其特征在于，使测量装置的两个传感器同时测量流经铁塔两端避雷线的电流幅值，并比较电流的方向；采用短路电流叠加的方法定位故障点，通过比较流经铁塔两端的避雷线的电流的幅值大小与相位差异确定故障铁塔。
2、 根据权利要l所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术，其特征在于， 测量装置将传感器收集的信号进行比较，判断所处的铁塔是否为故障铁塔， 一旦确定是故障 铁塔，则立即通过驱动信号驱动电磁执行机构；电磁执行机构由电磁部件与机械部件组成，在驱动信号的驱动下，完成规定的指示动作。
3、 1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，采用传感器和指示器，其特征在于， 由两个传感器与一个指示器组成，两个传感器(2)分别安装在铁塔两侧的避雷线上，两个传 感器串连，指示器(6)固定在铁塔上避雷线与铁塔的连接处，两个传感器(2)与指示器之 间采用电缆(4)、 (5)连接。
4、 根据权利要求3所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，其特征在于， 避雷线采用架空地线(1)。
5、 根据权利要求3所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，其特征在于， 传感器(2)由铁芯(9)和线圈(8)组成，配有固定用的弹簧(10)。
6、 根据权利要求3所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，其特征在于， 指示器(6)由叠加电路与电磁执行机构组成。
全文摘要
本发明涉及1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术与装置。1000kV交流特高压输电线路接地故障定位技术采用测量装置确定流经铁塔两端的避雷线的电流方向、大小，测量装置采用传感器收集信号，使测量装置的两个传感器同时测量流经铁塔两端避雷线的电流幅值，并比较电流的方向；采用短路电流叠加的方法定位故障点，在交流特高压发生短路故障时，通过比较流经铁塔两端的避雷线的电流的幅值大小与相位差异确定故障铁塔；测量装置将传感器收集的信号进行比较，判断所处的铁塔是否为故障铁塔，一旦确定是故障铁塔，则立即通过驱动信号驱动电磁执行机构，完成规定的指示动作。1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置由两只传感器与一个指示器构成，传感器与指示器之间采用电缆连接。
文档编号G01R31/08GK101216524SQ20081004664
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者凯 刘, 庭 刘, 莹 徐, 王力农, 宾 肖, 毅 胡, 胡建勋, 炜 蔡, 邵瑰玮, 郑传广 申请人:国网武汉高压研究院