架空线路接地故障的检测装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种架空线路接地故障的检测装置及系统。其中，该检测装置包括：采集装置，包括三个采集器，分别与架空线路中的三条引流线建立电连接，用于采集架空线路的三条引流线的电流信号；转换器，与采集装置电连接，用于对三条引流线的电流信号进行同步采样处理以获取与之相对应的数字信号；控制器，与转换器连接，用于对数字信号进行傅立叶变换以获取零序电流，且在零序电流为非零的情况下，发出架空线路存在接地故障的信号。通过本发明的检测装置及系统，实现了准确测量架空线路的零序电流，从而准确检测架空线路是否存在接地故障的效果。
【专利说明】架空线路接地故障的检测装置及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种架空线路接地故障的检测装置及系统。【背景技术】
[0002]由于供电架空线路涉及的地理范围很广，为保证在架空线路发生故障时电力抢修人员能快速找到线路的故障点，缩短抢修时间，沿架空线路普遍安装架空线故障指示器。分别将架空线故障指示器直接安装在三相线路上，三相上的架空线故障指示器各自独立工作，只能检测单相电流，一般情况下无法区分负荷电流和故障电流。在指示相间短路故障时，与电缆型指示器工作原理相同，可以采用电流定值方式或电流突变方式。但在指示接地故障时，由于通常情况下架空线故障指示器无法检测零序电流，故而无法通过检测零序电流的方法来判断接地故障。
[0003]对于小电流接地系统，当线路发生单相接地故障时，故障点流过的暂态电流一般会大于电网正常运行时的单相对地电流，并有一个突变过程，同时谐波电流增大，尤其是五次谐波。通过判断接地暂态电流首半波的相位、大小或五次谐波，就能一定程度上判断单相接地故障，但这种方法准确性并不高，尤其是对于消弧线圈接地的系统。而且对于架空线故障指示器而言，因为无法测量零序电流，很难从单相电流之中分离出接地电流，就更无法判断单相接地故障了。
[0004]针对现有技术中由于故障指示器不能测量架空线路的零序电流，而不能有效检测接地故障，从而导致抢修人员不能快速定位故障点的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]针对相关技术由于故障指示器不能测量架空线路的零序电流，而不能有效检测接地故障，从而导致抢修人员不能快速定位故障点的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种架空线路接地故障的检测装置及系统，以解决上述问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种架空线路接地故障的检测装置，该装置包括:采集装置，包括三个采集器，分别与架空线路中的三条引流线建立电连接，用于采集架空线路的三条引流线的电流信号；转换器，与采集装置电连接，用于对三条引流线的电流信号进行同步采样处理以获取与之相对应的数字信号；控制器，与转换器连接，用于对数字信号进行傅立叶变换以获取零序电流，且在零序电流为非零的情况下，发出架空线路存在接地故障的信号。
[0007]进一步地，控制器包括:第一计算器，与转换器建立连接，用于将数字信号进行傅立叶变换，以获取一个或多个转换参数；第一处理器，与第一计算器建立连接，用于检测转换参数是否包括零序电流；第二处理器，与第一处理器连接，用于在转换参数中包括零序电流的情况下，判断零序电流是否为零；输出装置，与第二处理器连接，用于在零序电流为非零的情况下发出架空线路存在接地故障的信号。[0008]进一步地，转换器包括:采样装置，与采集装置建立电连接，用于对采集到的电流信号按照预定采样频率进行同步采样处理，以获取离散信号；第二计算器，与采样装置建立连接，用于对离散信号进行矢量运算，以获取数字信号。
[0009]进一步地，采样装置包括:第三处理器，与采集装置连接，用于将三条引流线的电流信号进行时间同步处理，以获取时间同步后的电流信号；第四处理器，与第三处理器连接，用于对时间同步后的电流信号进行采样处理，以获取离散信号。
[0010]进一步地，采集器包括:一个或多个故障指示器，与对应的引流线建立电连接，用于采集该引流线的电流信号；太阳能电池板，与故障指示器建立连接，用于将接收到的太阳能转化为电能，并向故障指示器提供电能。
[0011]进一步地，采集器还包括:一个或多个故障指示器，与对应的引流线建立电连接，用于采集该引流线的电流信号；互感线圈，连接于故障指示器和对应的引流线之间，用于从该引流线中获取电能，并向故障指示器提供电能。
[0012]进一步地，转换器还包括:获取装置，与采集装置建立连接，用于获取采集装置采集到的三条弓I流线的电流信号。
[0013]进一步地，转换器包括模数转换器。
[0014]为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种架空线路接地故障的检测系统，该系统包括:至少一条架空线路，每条架空线路包括检测装置。
[0015]通过本发明架空线路接地故障的检测装置及系统，采用检测装置的采集器可以实时测量架空线路的三条引流线的电流，转换器对采集到的电流信号进行同步采样，然后控制器并对采样后的数字信号进行信号处理，获取零序电流参数，解决了现有技术中由于故障指示器不能测量架空线路的零序电流，而不能有效检测接地故障，从而导致抢修人员不能快速定位故障点的问题，实现了准确测量架空线路的零序电流，从而准确检测架空线路是否存在接地故障的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0017]图1是根据本发明实施例的检测装置的结构示意图；
[0018]图2是根据本发明实施例的检测装置的安装示意图；以及
[0019]图3是根据本发明的检测系统的详细结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0021]图1是根据本发明实施例的检测装置的结构示意图。图2是根据本发明实施例的检测装置的安装示意图。如图1和图2所示，该装置可以包括:采集装置10，包括三个采集器，分别与架空线路中的三条引流线电连接，用于采集架空线路的三条引流线的电流信号；转换器30，与采集装置10电连接，用于对三条引流线的电流信号进行同步采样处理以获取与之相对应的数字信号；控制器50，与转换器30连接，用于对数字信号进行傅立叶变换以获取零序电流，且在零序电流为非零的情况下，发出架空线路存在接地故障的信号。
[0022]采用本申请的架空线路接地故障的检测装置，通过将采集装置中的三个采集器分别与架空线路中的三条引流线建立电连接，采集架空线路的三条引流线的电流信号，然后转换器对三条引流线的电流信号进行同步采样处理，以获取与之相对应的数字信号，最后控制器对获取到的数字信号进行傅立叶变换，以获取以个或多个转换参数，其中，在转换参数中包括零序电流，且在零序电流为非零的情况下，控制器发出架空线路存在接地故障的信号。然而在现有技术中，由于故障指示器单独安装在线路上，单独工作，并且出于绝缘的考虑，又不能在三个单独的故障指示器之间连接信号线，因而通过故障指示器无法测量零序电流，从而无法判断单相接地故障。本申请的检测装置，通过采集器可以实时测量架空线路的三条引流线的电流，转换器对采集到的电流信号进行同步采样，然后控制器并对采样后的数字信号进行信号处理，获取零序电流参数，解决了现有技术中由于故障指示器不能测量架空线路的零序电流，而不能有效检测接地故障，从而导致抢修人员不能快速定位故障点的问题，实现了准确测量架空线路的零序电流，从而准确检测架空线路是否存在接地故障的效果。
[0023]其中，架空线路的三条引流线可以是一条输电线路的三相，分别为A相、B相以及C相，如图2所示，将采集装置10安装在架空线路上，将转换器30和控制器50安装在支撑杆上。具体地，将三个采集器设置为一组分别采集A相、B相以及C相的实时电流信号，然后通过转换器30对采集到的三相电流信号进行同步采样处理，获取到相对应的数字信号，然后对数字信号进行傅立叶变换，计算得出包括正序分量、负序分量、零序电流以及谐波分量的转换参数，之后控制器50对这些转换参数进行处理，在这些参数中的零序电流为非零的情况下，该架空线路存在接地故障。其中，支撑杆可以是电线杆，转换器30和控制器50可以安装在同一个通讯终端上。
[0024]在本申请的上述实施例中，控制器50可以包括:第一计算器，与转换器30建立连接，用于将数字信号进行傅立叶变换，以获取一个或多个转换参数；第一处理器，与第一计算器建立连接，用于检测转换参数是否包括零序电流；第二处理器，与第一处理器连接，用于在转换参数中包括零序电流的情况下，判断零序电流是否为零；输出装置，与第二处理器连接，用于在零序电流为非零的情况下发出架空线路存在接地故障的信号。
[0025]具体地，第一计算器经过转换器30处理后得到的数字信号进行傅立叶变换，以获取包括正序分量、负序分量、零序电流以及谐波分量的转换参数，然后第一处理器检测转换参数中是否包括零序电流，在转换参数中包括零序电流的情况下，第二处理器判断零序电流是否为零，并在零序电流为零的情况下，发出架空线路存在接地故障的信号。
[0026]根据本发明的上述实施例，转换器30可以包括:采样装置，与采集装置10建立电连接，用于对采集到的电流信号按照预定采样频率进行同步采样处理，以获取离散信号；第二计算器，与采样装置建立连接，用于对离散信号进行矢量运算，以获取数字信号。
[0027]根据本申请的上述实施例，采样装置可以包括:第三处理器，与采集装置10连接，用于将三条引流线的电流信号进行时间同步处理，以获取时间同步后的电流信号；第四处理器，与第三处理器连接，用于对时间同步后的电流信号进行采样处理，以获取离散信号。
[0028]具体地，第三处理器将获取到的三条引流线的电流信号进行时间同步处理，以获取时间同步后的电流信号，然后第四处理器对时间同步后的电流信号进行采样，获取离散信号。其中，时间同步精度一般能够达到50微秒，每个周期采样每个周期采样64个点进行FFT计算。通过第三处理器的精确的时间同步算法，保证三相电流采样能够准确、同步地完成。
[0029]根据本发明的上述实施例，采集器可以包括:一个或多个故障指示器，与对应的引流线建立电连接，用于采集该引流线的电流信号；太阳能电池板，与故障指示器建立连接，用于将接收到的太阳能转化为电能，并向故障指示器提供电能。其中，故障指示器，白天翻牌指示故障，夜间闪灯指示故障；若使用无线手持终端，还可以保存故障的历史记录。
[0030]采集器还可以包括:一个或多个故障指示器，与对应的引流线建立电连接，用于采集该引流线的电流信号；互感线圈，连接于故障指示器和对应的引流线之间，用于从该引流线中获取电能，并向故障指示器提供电能。其中，互感线圈采用高导磁率的铁芯，配合微功耗的电路设计，使故障指示器在线路电流大于IOA即可正常工作。并且，在故障指示器中内置超级电容或辅助电池(可以用于夜间指示)，使用寿命可达8年以上。
[0031]在本申请的上述实施例中，转换器30还可以包括:获取装置，与采集装置10建立连接，用于获取采集装置10采集到的三条引流线的电流信号。
[0032]具体地，如图2所示，获取装置可以采用短距离无线通信技术，实现采集装置10与转换器30的无线通讯。其中，无线通讯技术可以采用蓝牙技术，采用微功率无线通信芯片，三个故障指示器自动组网，自动时间同步及传输数据。
[0033]在本申请的上述实施例中，转换器30可以包括模数转换器。
[0034]本申请提供了一种架空线路接地故障的检测系统，该系统可以包括:至少一条架空线路，每条架空线路可以包括检测装置。
[0035]采用本发明的架空线路接地故障的检测系统，通过在架空线路上装置检测装置，检测装置可以实时采集架空线路的三条引流线的电流信号，并采集到的电流信号进行同步采样，然后对采样后的数字信号进行信号处理，获取零序电流参数，解决了现有技术中由于故障指示器不能测量架空线路的零序电流，而不能有效检测接地故障，从而导致抢修人员不能快速定位故障点的问题，实现了准确测量架空线路的零序电流，从而准确检测架空线路是否存在接地故障的效果。
[0036]图3是根据本发明的检测系统的详细结构示意图。如图3所示，接地故障点在P3及P4检测装置之间，C相接地，那么经过Pl及P3指示器的线路零序电流比较大，而经过P2和P4指示器线路的零序电流很小，通过测量零序电流的大小或突变量就能准确地判断是否接地。在对架空线路检测短路故障的时候，除需要检测三相电流外，还要结合和零序电流的大小来判断故障点的位置。具体地，架空线小电阻接地系统在发生单相接地故障时，零序电流较大，通常在100A-1000A之间，远大于电容电流，因此只要能准确地测量出零序电流，就可以准确地判断单相接地故障。
[0037]从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果:通过在架空线路上装置检测装置，检测装置可以实时采集架空线路的三条引流线的电流信号，并采集到的电流信号进行同步采样，然后对采样后的数字信号进行信号处理，获取零序电流参数，解决了现有技术中由于故障指示器不能测量架空线路的零序电流，而不能有效检测接地故障，从而导致抢修人员不能快速定位故障点的问题，实现了准确测量架空线路的零序电流，从而准确检测架空线路是否存在接地故障的效果。使用本申请的装置及系统，可以实现对架空线路相间短路及单相接地故障区间的自动判断功能，使供电部门能够快速找到线路故障点，提高工作效率，缩短事故抢修时间。
[0038]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0039]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种架空线路接地故障的检测装置，其特征在于，包括: 采集装置，包括三个采集器，分别与架空线路中的三条引流线建立电连接，用于采集所述架空线路的三条所述引流线的电流信号； 转换器，与所述采集装置电连接，用于对三条所述引流线的电流信号进行同步采样处理以获取与之相对应的数字信号； 控制器，与所述转换器连接，用于对所述数字信号进行傅立叶变换以获取零序电流，且在所述零序电流为非零的情况下，发出所述架空线路存在接地故障的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括: 第一计算器，与所述转换器建立连接，用于将所述数字信号进行傅立叶变换，以获取一个或多个转换参数； 第一处理器，与所述第一计算器建立连接，用于检测所述转换参数是否包括所述零序电流； 第二处理器，与所述第一处理器连接，用于在所述转换参数中包括所述零序电流的情况下，判断所述零序电流是否为零； 输出装置，与所述第二处理器连接，用于在所述零序电流为非零的情况下发出所述架空线路存在接地故障的信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转换器包括: 采样装置，与所述采集装置建立电连接，用于对采集到的所述电流信号按照预定采样频率进行同步采样处理，以获取离散信号； 第二计算器，与所述采样装置建立连接，用于对所述离散信号进行矢量运算，以获取所述数字信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述采样装置包括: 第三处理器，与所述采集装置连接，用于将三条所述引流线的电流信号进行时间同步处理，以获取时间同步后的电流信号； 第四处理器，与所述第三处理器连接，用于对所述时间同步后的电流信号进行采样处理，以获取所述离散信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述采集器包括: 一个或多个故障指示器，与对应的所述引流线建立电连接，用于采集该引流线的电流信号; 太阳能电池板，与所述故障指示器建立连接，用于将接收到的太阳能转化为电能，并向所述故障指示器提供所述电能。
6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述采集器还包括: 一个或多个故障指示器，与对应的所述引流线建立电连接，用于采集该引流线的电流信号; 互感线圈，连接于所述故障指示器和对应的所述引流线之间，用于从该引流线中获取电能，并向所述故障指示器提供所述电能。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述转换器还包括: 获取装置，与所述采集装置建立连接，用于获取所述采集装置采集到的三条所述引流线的电流信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述转换器包括模数转换器。
9.一种架空线路接地故障的检测系统，其特征在于，包括:至少一条架空线路，每条所述 架空线路包括权利要求1至8中任一项所述的检测装置。
【文档编号】G01R31/02GK103675569SQ201210328790
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】吕国忠, 马李峰, 高胜强, 周维维 申请人:国家电网公司, 北京市电力公司