一种具有自取电功能的配电网故障定位设备的制作方法

本实用新型属于配电网电缆终端设备技术领域，尤其涉及一种具有自取电功能的配电网故障定位设备。

背景技术：

一旦配电网发生故障，必须尽快找到故障点，实现配电网故障定位。随着城市化建设的加快，越来越多的电缆取代架空线路，成为配电线路的主体。

目前电缆故障定位通常采用人工巡线的方法。人工巡线效率低、成本高，不仅耗费了大量人力物力，而且延长了停电时间，乃至影响供电安全。

技术实现要素：

针对现有技术中提出的上述缺点，本实用新型提供了一种具有自取电功能的配电网故障定位设备。

本实用新型提供的具有自取电功能的配电网故障定位设备，包括：配电网故障定位装置；

电源装置，所述电源装置包括用于套设在多条供电线路上的电流互感器取电模块、与所述电流互感器取电模块相连接的电源管理模块、与所述电源管理模块相连接的功率输出模块，所述功率输出模块与所述配电网故障定位装置电气连接。

进一步地所述电源装置还包括电流互感器输入保护模块，所述电流互感器输入保护模块连接在所述电流互感器取电模块和所述电源管理模块之间。

进一步地，所述电源装置还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电源管理模块相连接。

进一步地，所述电源装置还包括太阳能电池板输入保护模块，所述太阳能电池板输入保护模块连接在所述太阳能电池板和所述电源管理模块之间。

进一步地，所述电源装置还包括蓄电池组，所述蓄电池组与所述电源管理模块相连接。

优选地，所述蓄电池组为磷酸铁锂电池组。

进一步地，所述功率输出模块包括+5V电压输出端子、+12V电压输出端子和-12V电压输入端子。

进一步地，所述配电网故障定位装置包括模拟量变换器板、主板和背板，所述主板和所述模拟量变换器板均与所述背板相连接；所述模拟量变换器板用于与相电流互感器和/或零序电流互感器电气连接；所述主板包括arm处理器、存储器芯片和A/D转换芯片，所述arm处理器分别与所述存储器芯片和所述A/D转换芯片相连接。

进一步地，所述主板还包括与所述arm处理器相连接的串口芯片；所述配电网故障定位装置还包括移动通讯模块，所述移动通讯模块与所述串口芯片相连接。

进一步地，所述主板还包括与所述arm处理器相连接的USB口芯片；所述配电网故障定位装置还包括USB鼠标、USB键盘和U盘。

本实用新型提供的具有自取电功能的配电网故障定位设备无需从外部接入传统电源，能够在6～10kV配电网发生短路故障或单相接地故障时，快速准确地实现故障定位。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是实施例中具有自取电功能的配电网故障定位设备的组成图；

图2是实施例中配电网故障定位装置的组成图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。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任意组合。

如图1所示，本实用新型提供的具有自取电功能的配电网故障定位设备，包括：配电网故障定位装置1；电源装置2，所述电源装置2包括用于套设在多条供电线路上的电流互感器取电模块21、与所述电流互感器取电模块21相连接的电源管理模块22、与所述电源管理模块22相连接的功率输出模块23，所述功率输出模块23与所述配电网故障定位装置1电气连接。

本实用新型提供的配电网故障定位设备的电源管理模块可以从供电线路获取电能，并通过功率输出模块为负载供电。因此，本实用新型提供的配电网故障定位设备无需从外部接入传统电源，部署更灵活。

进一步地，所述电源装置2还包括电流互感器输入保护模块24，所述电流互感器输入保护模块24连接在所述电流互感器取电模块21和所述电源管理模块22之间。

进一步地，所述电源装置2还包括太阳能电池板25，所述太阳能电池板25与所述电源管理模块22相连接。

进一步地，所述电源装置2还包括太阳能电池板输入保护模块26，所述太阳能电池板输入保护模块26连接在所述太阳能电池板25和所述电源管理模块22之间。

本实用新型提供的配电网故障定位设备的电源管理模块还可以从太阳能电池板获取电能，并通过功率输出模块为负载供电。因此，本实用新型提供的配电网故障定位设备无需从外部接入传统电源，部署更灵活。

进一步地，所述电源装置2还包括蓄电池组27，所述蓄电池组27与所述电源管理模块22相连接。

优选地，所述蓄电池组27为磷酸铁锂电池组。

进一步地，所述功率输出模块23包括+5V电压输出端子、+12V电压输出端子和-12V电压输入端子。具体地，所述功率输出模块23包括+5V电压轨道、+12V电压轨道和-12V电压轨道。

本实用新型提供的配电网故障定位设备中，功率输出模块23、蓄电池组27、电流互感器取电及保护模块、太阳能电池供电及保护模块和电源管理模块22相互连接；作为负载的配电网故障定位装置1和功率输出模块23相互连接，获得工作电源。

供电线路正常带电运行时，电源管理模块22从电流互感器取电模块21获取电能，并能够根据供电线路负荷电流的情况自动切换到取能最大的线路上。

如果所有线路的负荷电流都很小，不足以充电，则电源管理模块从太阳能电池板25取电。如果太阳能电池板也无法取电，则电源管理模块22从蓄电池组27取电。

在线路负荷电流足够大或者太阳能电池板输出足够大的情况下，电源管理模块22在为负载供电的同时，对蓄电池组27充电。因此，本实用新型提供的配电网故障定位设备无需从外部接入传统电源，部署更灵活。

需要说明的是，电流互感器取电模块21为套接式电流互感器(Current Transfer,以下简称CT)。本实用新型提供的配电网故障定位设备中，电流互感器取电模块21可以包含多个CT，每个CT安装在不同供电线路上。目前现有技术中的取电模块只是从某一条线路的电流取能，但是如果该线路负荷变小，则会出现取能不足，导致装置停电。本实用新型可以实现多线路自适应取能，具体地，多个CT的副边电缆同时接入到电源管理模块22，电源管理模块22具有电流检测单元，可以根据多个CT副边电流的大小自动选择电流最大的CT，再将电流转变为电压，进行取能。

如图1所示，电源装置1由电流互感器取电模块21、电流互感器输入保护模块24、太阳能电池板25、太阳能电池板输入保护模块26、电源管理模块22、多电轨功率输出模块23及汽车级磷酸铁锂电池组27组成。其中电流互感器取电模块21可以调整参数以在比较宽范围内满足不同负荷条件线路下不同功耗设备的运行需求；太阳能电池板25和电流互感器取电模块21在都可以独立支持运行的前提下互为冗余，以提供复杂线路运行条件和复杂运行现场条件下的系统稳固性。

电流互感器输入保护模块24和太阳能电池板输入保护模块26负责在线路发生震荡或者大的冲击电流、感应雷的情况下为后级电路提供保护。

电源管理模块22采用开关PowerPath，将宽范围的前端输入能量分配到蓄电池组或者负载，在前端没有输入的情况下将蓄电池组的能量提供给负载。

汽车级磷酸铁锂电池组27可以在零下20摄氏度到80度的环境温度下以接近铅酸蓄电池3倍的能量密度提供1000个全冲全放周期。

多电轨功率输出模块23以超过额定输出20％后接近90％的高效率为后级负载提供+5V、+12V、-12V三个电压轨道。+5V电压轨道、+12V电压轨道和-12V电压轨道分别为不同电压级别的弱电器件提供电能。

如图2所示，所述配电网故障定位装置1包括模拟量变换器板11、主板12和背板13，所述主板12和所述模拟量变换器板11均与所述背板13相连接；所述模拟量变换器板11用于与相电流互感器和/或零序电流互感器电气连接；所述主板12包括arm处理器、存储器芯片和A/D转换芯片，所述arm处理器分别与所述存储器芯片和所述A/D转换芯片相连接。

优选地，所述主板12还包括与所述arm处理器相连接的串口芯片；所述配电网故障定位装置1还包括移动通讯模块14，所述移动通讯模块14与所述串口芯片相连接。

优选地，所述主板12还包括与所述arm处理器相连接的USB口芯片；所述配电网故障定位装置1还包括USB鼠标、USB键盘和U盘。

当配电网发生短路故障后，定位装置根据相电流信息确定故障区段，当发生单相接地故障后，定位装置根据零序电流信息确定故障区段。定位装置能够实现“二遥”功能，将报警信息上传至监控主站。具体地，发生短路故障后，根据相电流越限启动报警，将报警信息发送给监控主站。发生单相接地故障后，根据零序电流越限启动报警，将报警信息发送给监控主站。

基于本实用新型提供的配电网故障定位设备研制的配电网电缆终端设备(以下简称终端)为适用于户外使用的嵌入式微机型装置，安装于电缆分支箱或环网柜内，与安装在各条线路上的相CT及零序CT配合使用。终端用于测量相电流和零序电流信号及向监控主站发送故障信息，包括低功耗主板、多线路电流互感器取电模块、模拟量变换器模块和移动通信模块。

所述的低功耗主板包括集成在一块电路板上的主频为500MHz的32位ARM芯片、64M内存、128MFlash存储器、12位A/D转换芯片、232/485串口和USB串口。主板支持USB鼠标、USB键盘、U盘，可以将录波数据拷贝到U盘上。主板的操作系统为嵌入式WinCE5.0系统。

所述终端具有自取电电源装置，能够利用取电CT和太阳能电池板获得工作电源。发生短路故障后，终端根据相电流越限启动报警，将报警信息发送给监控主站。发生单相接地故障后，终端根据零序电流越限启动报警，将报警信息发送给监控主站。

本实用新型提供的配电网故障定位设备是一种针对以电缆为主的配电网故障的定位装置，能够快速、准确地确定故障点，并适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。定位装置能够实现“二遥”功能，降低了用户的投资，性价比较高。

如图2所示，该终端包括模拟量变换器板、低功耗主板和移动通信模块，三块板卡通过背板13连接。

使用时，利用二次电缆将电流互感器的电流模拟信号接入模拟量变换器板卡11，其中，A1至An表示板卡11上的变换器单元，其能够将电流转变为-5V与+5V之间的模拟量信号。板卡11根据具体应用进行开发，具有抗干扰、测量精确的特点。

变换后的模拟量进入低功耗主板12经过A/D转换变为数字信号，CPU对数字信号进行计算并判断是否发生故障，如果发生故障立即保存故障数据，并通过RS232串口将报警信息发送到移动通信模块14，移动通信模块14将报警信息通过GPRS方式上传到监控主站。

所述低功耗主板包括集成在一块电路板上的主频为500MHz的32位ARM芯片、64M内存、128MFlash存储器、12位AD采样芯片、RS232/485串口和USB串口。具体地，CPU是PXA270C520，SDRAM是MT48LC16，FLASH是JS28F128，NAND FLASH是K9F4G08。FPGA是EP3C5F256。

本实用新型提供的配电网故障定位设备的优点如下：

1.测量精度高，能够准确测量相电流及零序电流，精度达到0.5级以上。

2.无需从外部接入传统电源，通过多条线路电流和太阳能电池板实现自取电工作，而且实现了多线路电流的自动切换，避免了因为某一条线路电流过小导致取电失败。

3.技术成熟、可靠性高，适用于6～10kV中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的配电网，适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。