一种线路故障检测方法、检测装置及检测系统与流程

本发明涉及线路检测的技术领域，更具体地，涉及一种线路故障检测方法、检测装置及检测系统。

背景技术：

在电力线路发生故障时，常用的方法是：断开线路的分段开关和支线开关，然后使用绝缘电阻测试仪表对线路进行分段检测；当分段线路较长或者该段线路没有开关时，需要解开导线驳接口进行分段检测，从而判断故障范围。有时甚至需要在多个点处解开导线驳接口进行检测，才能确定故障点。在查找高压线路故障时，工作人员还要登杆作业，解开耐装杆的跳线。

上述线路故障检测方法检测步骤繁琐，检测时间长，检测效率低，不能快速查找故障点；当工作人员登杆作业时，增加了作业风险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的至少一个缺点，提供一种检测步骤简单，效率较高，能最大限度地减少对区域供电影响的检测方法、检测装置及检测系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种线路故障检测方法，通过信号发生器(1)对已停电故障电力线路上的检测点(2)输入检测信号，检测该检测点(2)两侧的电气特征，根据两侧电气特征的差异或通过对两侧电气特征进行运算，判断故障范围在该检测点(2)的某一侧。

优选地，通过信号发生器(1)对已停电故障电力线路上的检测点(2)输入检测信号，同时检测该检测点(2)两侧的电气特征，根据两侧电气特征的差异或通过对两侧电气特征进行运算，判断故障范围在该检测点(2)的某一侧。

优选地，所述运算为对两侧的电压或电流或电阻或阻抗或波形图或频率或声波其任意组合进行代数运算或比较运算，或既进行代数运算也进行比较运算。声波优选为超声波。

优选地，所述电力线路为裸导线、绝缘导线或多芯电缆。所述电力线路为裸导线时，所述检测信号通过与检测点直接接触注入；所述电力线路为绝缘导线或多芯电缆时，其表面是绝缘层，所述检测信号通过交变电磁场耦合感应产生检测信号输入检测点。

当电力线路是绝缘导线或多芯电缆时，最佳实施方式为，选取其终端(或驳接口处)作为信号输入点。

优选地，可同时或按顺序对多个检测点进行检测。

优选地，所述检测信号为交流信号、直流信号、脉冲信号、异频信号中的任意一种或任意多种的组合。

优选地，所述电气特征为电压、电流、电阻、阻抗、波形、频率、声波中的任意一种或任意多种的组合。声波优选为超声波。

一种线路故障检测装置，包括检测模块(3)和带有信号发生器(1)的信号模块(16)，信号模块(16)侧边为检测模块(3)。信号发生器(1)与信号模块(16)可一体设置，也可分开设置。

优选地，所述信号模块(16)包括第一信号模块(101)和第二信号模块(102)，第一信号模块(101)和第二信号模块(102)位于检测模块(3)两侧。第一信号模块和第二信号模块对有故障的电力线路上的检测点先后输入检测信号，检测模块先后对检测点两侧电气特征进行检测。

优选地，所述第一信号模块(101)和第二信号模块(102)电连接有切换模块(4)，切换模块(4)用于将检测信号在第一信号模块(101)和第二信号模块(102)之间切换。

优选地，所述检测模块(3)包括第一检测模块(301)和第二检测模块(302)，第一检测模块(301)和第二检测模块(302)位于信号模块(16)的两侧。信号发生器对有故障的电力线路上的检测点输入检测信号，第一检测模块和第二检测模块同时对检测点两侧电气特征进行检测。

所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)为圆环形。卡入圆形导线效果更佳。

如图3所示，所述装置装设于操作杆(10)上。

所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)的开口(11)设在操作杆(10)径向的侧边。

优选地，所述装置还包括指示器(5)；指示器(5)是声或光或显示中的任意一种或任意多种的组合。指示器的作用是告知工作人员故障在检测点的某一侧。

优选地，所述装置还包括验电器(6)。验电器用于验证电力线路是否带电，电力线路不带电时才能对其进行检测。

优选地，所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)为圆环形。

优选地，所述检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)为钳形电流表。

优选地，所述钳形电流表检测的值直接输出；或两个钳形电流表输出端串联后再输出值。两个钳形电流表输出端串联后再输出的值相当于两个钳形电流表检测值做减法，该输出值可直接用于判断电力线路是否有故障，且判断故障在检测点的哪一侧。

优选地，所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)与电力线路接触部分为导体(8)。导体(8)把检测信号直接注入导线。

优选地，所述导体(8)靠电力线路侧设有突出部(801)。可充分接触导线，与导线接触良好。

优选地，所述突出部(801)位于钳形电流表的钳夹侧边，并沿着钳夹布置。突出部在各方向都能充分接触导线，与导线接触良好。

优选地，所述突出部(801)为圆环形。卡入圆形导线效果更佳。

优选地，所述钳形电流表的钳口为圆环形。卡入圆形导线效果更佳。

优选地，所述突出部(801)与钳形电流表的钳夹有同一个转枢(9)。两者同时打开和关闭，操作方便。

优选地，所述突出部(801)的内径小于钳形电流表钳口的内径。突出部在各方向都能充分接触导线，与导线接触良好。

优选地，所述装置装设于操作杆(10)上。

优选地，所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)的开口(11)设在操作杆(10)径向的侧边。

优选地，所述信号发生器(1)装设于操作杆(10)上。工作人员通过操作杆托举线路故障检测装置，便于将线路故障检测装置挂在有故障的电力线路上，工作人员可释放双手进行其它操作。

优选地，所述突出部位于操作杆径向上端。

优选地，所述操作杆(10)连接有撑杆(12)。

优选地，所述操作杆(10)或撑杆(12)为伸缩式。伸缩式的操作杆和撑杆便于线路故障检测装置在不同高度的电力线路上使用，装置体积减小，操作更加灵巧。如果线路离地面很高，可以用无人机把装置挂在线路上。

优选地，所述信号发生器(1)还电连接有横向接地棒(7)，横向接地棒(7)的一端与信号发生器(1)电连接，另一端搭接在杆塔的金属构件及线路金具(18)上。并夹紧，确保信号发生器的工作接地良好。以下因素，可确保信号发生器的工作接地良好：电杆内有钢筋，并埋深足够；尤其是雨水天气或潮湿天气或凝露天气，电杆表面潮湿；铁塔整体为金属材质。

优选地，所述横向接地棒(7)有摆动装置(17)，使横向接地棒(7)可在上下前后左右及其它各方向摆动。横向接地棒(7)可以操作棒为轴心旋转，上下前后摆动，使其很容易搭接在电杆的金属构件及线路金具(18)上并夹紧，确保接触良好。

优选地，切换模块(4)或信号发生器(1)的调节器(110)或开口(11)的操作器(111)装设于操作杆(10)靠近手柄(1001)位置；调节器(110)可调节信号发生器(1)的工作状态，操作器(111)可使开口(11)打开或闭合。工作人员可以在手柄(1001)位置通过调节器(110)操作信号发生器(1)向导线注入检测信号，调节相关参数(如电压、电流等)；或在手柄(1001)位置将检测信号在第一信号模块(101)和第二信号模块(102)之间切换；或通过操作器(111)使钳口打开或闭合闭。

优选地，所述装置装设于操作杆(10)上。

优选地，所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)的开口(11)设在操作杆(10)径向的侧边。

优选地，所述突出部(801)或钳形电流表的开口(11)设在操作杆(10)径向的侧边；开口(11)处设置有凹部(120)。由于装置装设于操作杆(10)上，工作人员不能用双手打开钳形电流表的钳口卡入导线；凹部(120)的作用是便于将导线卡入装置，也便于导线滑出开口(11)。

优选地，所述装置还包括了手持设备(13)，手持设备(13)接收检测模块(3)所检测的检测(2)点两侧的电气特征值；或手持设备(13)遥控操作信号发生器(1)；或手持设备(13)接收信号发生器(1)的工作状态；或手持设备(13)遥控操作开口(11)使其打开或闭合。

一种线路故障检测系统，通过信号发生器(1)对已停电故障电力线路输入检测信号，由线路上的多个检测模块(3)把检测的值发送给主站(14)，主站(14)与各检测模块(3)或信号发生器(1)组成scada系统。

主站可以为手持式主站或微机主站。

优选地，所述系统还设有中继放大器(15)，中继放大器(15)与检测模块(3)一体设置或独立设置，检测模块(3)或中继放大器(15)之间以无线、电力线路载波、光纤传输方式进行通讯，中继放大所检测的信号或接收的信号。

主站接收所有检测模块的信号，供工作人员通过scada系统判断故障范围，然后工作人员使用线路故障检测装置到现场进一步的排查故障点。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过信号发生器(1)对已停电故障电力线路上的检测点(2)输入检测信号，先后或同时检测该检测点(2)两侧的电气特征，根据两侧电气特征的差异或通过对两侧电气特征进行运算，判断故障范围在该检测点(2)的某一侧。在线路检测中，不需要断开线路开关或解开导线驳接口，减少了工作量，提高了工作效率，降低了作业风险，实现快速复电。

本发明还提供了一种线路故障检测装置，包括检测模块(3)和带有信号发生器(1)的信号模块(16)；优选地，信号模块(16)包括第一信号模块(101)和第二信号模块(102)，第一信号模块(101)和第二信号模块(102)位于检测模块(3)两侧；优选地，所述检测模块(3)包括第一检测模块(301)和第二检测模块(302)，第一检测模块(301)和第二检测模块(302)位于信号模块(16)的两侧。信号模块向检测点输入检测信号，利用检测模块检测检测点两侧的电气特征，判断故障点。其构成简单，使用方便，可以分组对多个检测点进行检测。

本发明还提供了一种线路故障检测系统，通过信号发生器(1)对已停电故障电力线路输入检测信号，由线路上的多个检测模块(3)把检测的值发送给主站(14)，主站(14)与各检测模块(3)或信号发生器(1)组成scada系统。

优选地，所述系统还设有中继放大器(15)，中继放大器(15)与检测模块(3)一体设置或独立设置，检测模块(3)或中继放大器(15)之间以无线、电力线路载波、光纤传输方式进行通讯，中继放大所检测的信号或接收的信号。

优选地，所述主站(14)可以为手持式主站或微机主站。

优选地，所述系统可同时或按顺序对多个检测点进行检测。

优选地，信号发生器(1)可以根据线路分段情况设置多台。当一段没有故障的线路送电后，可以对带有故障的线路继续检测。

本系统能实现电力线路故障检测的智能化，提高排查故障的效率，极大地减少了排查故障的工作量和劳动强度，降低作业风险。

附图说明

图1为裸导线单相接地故障的检测示意图。

图2为裸导线相间短路故障的检测示意图。

图3为线路故障检测装置正视图。

图4为线路故障检测装置剖视图。

图5为线路故障检测装置带有验电器。

图6为设有突出部和撑杆的线路故障检测装置示意图。

图7为开口和凹部的示意图。

图8为示出了线路故障检测装置的切换模块。

图9为示出了两个钳形电流表输出端串联后再输出值。

图10-a为带横向接地棒的线路故障检测装置示意图；图10-b示出了切换模块或信号发生器的调节器或开口的操作器装设于操作杆靠近手柄位置。

图11为线路故障检测系统的示意图，也是用装置分组查找故障的示意图。

图12为带中继放大器的线路故障检测系统的示意图。

其中：1、信号发生器；2、检测点；3、检测模块；4、切换模块；5、指示器；6、验电器；7、横向接地棒；8、导体；9、转枢；10、操作杆；11、开口；12、撑杆；13、手持设备；14、主站；15、中继放大器；16、信号模块；101、第一信号模块；102、第二信号模块；301、第一检测模块；302、第二检测模块；801、突出部、110、调节器；1001、手柄；17、摆动装置；18、杆塔的金属构件及线路金具；120、凹部。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，线路在图中右侧发生接地故障，只需要在检测点2注入具有一定功率的检测信号i，(i＝u÷z，其中u是施加于检测点的电压，z是导线的阻抗)i分为两个支路i1和i2，有故障的i2经过大地形成回路，没有故障的i1几乎为零，两侧电流存在差异，即i2＞i1，所以可判断故障范围在检测点2的i2侧；在检测点2的i2侧用本发明的方法再选取检测点进行检测，可再次缩小故障范围，反复几次就能查找到故障点；如果分组进行检测，将进一步提高检测效率。

此外，发生接地故障时，故障点接地不像人工连接那么牢固，i2是对地放电(打火花)产生的故障电流，是非连续的供电产生的电流，其波形或频率与i、i1都有明显区别，i2的波形比i、i1杂乱，会产生一定的放电频率。如果检测信号i为直流，那么通过检测i、i1、i2的波形或频率的差异，就可以判断故障范围在检测点2的i2侧；如果检测信号i为交流，i1波形与i一样，而i2的波形也比i、i1杂乱，因此，同样可以通过检测i、i1、i2的波形或频率的差异，判断故障范围，可以看出，i2的波形或频率明显与i、i1不同，可判断故障范围在检测点2的i2侧。

本实施例的检测信号，优选直流检测信号，即在检测点2施加一个直流电压u，从而产生检测电流i。因为相间有感性负荷，电感线圈对直流电不会产生感抗，i(直)衰减少，在任何一相注入直流检测信号i(直)，都可以通过电感线圈到达另外两相，这样三相都有直流检测信号i(直)；如果注入交流检测信号i(交)，电感线圈对交流电产生很大感抗，i(交)衰减大，其它两相没有交流检测信号i(交)。

实施例2

如图2所示，裸导线在bc相间发生短路故障，将检测信号i注入c相检测点2，并将信号发生器1的接地端搭接b相导线，由于相间存在短接点，形成回路，i2＞i1，可以判断出故障范围在i2侧。本实施例还可以使用图10-a的结构形式，用横向接地棒(17)搭接b相导线，可以起到相同效果。

按照上述的方法，反复几次就能查找到故障点。由于短路回路没有串接感性负载，本实施例可使用直流检测信号，也可使用交流检测信号。

对于实施例1和实施例2，所述检测信号为交流信号、直流信号、脉冲信号、异频信号中的任意一种或任意多种的组合。所述运算为对两侧的电压或电流或电阻或阻抗或波形图或频率或声波或其任意组合进行代数运算或比较运算，或既进行代数运算也进行比较运算，声波优选为超声波。

运算举例1：u÷i＝z，z2＞z1，则故障点在z1侧。运算举例2：直流信号频率f、f1为0或接近0，f2不为o(放电造成),则故障点在f2侧；运算举例3：交流信号频率f、f1为50hz或接近50hz,或是其它特点的值，f2是杂乱的频率(放电造成)，则故障点在f2侧；运算举例4：交流或直流信号的波形很标准很有规律，f2的波形很杂乱(放电造成)，则故障点在f2侧。

实施例3

如图4所示，一种线路故障检测装置，包括检测模块(3)和带有信号发生器(1)的信号模块(16)，信号模块(16)侧边为检测模块(3)。信号发生器(1)与信号模块(16)可一体设置，也可分开设置。

如图8所示，优选地，所述信号模块(16)包括第一信号模块(101)和第二信号模块(102)，第一信号模块(101)和第二信号模块(102)位于检测模块(3)两侧。第一信号模块和第二信号模块对已停电故障的电力线路上的检测点先后输入检测信号，检测模块先后对检测点两侧电气特征进行检测。

优选地，所述第一信号模块(101)和第二信号模块(102)电连接有切换模块(4)，切换模块(4)用于将检测信号在第一信号模块(101)和第二信号模块(102)之间切换。

实施例4

如图3、图9、图11所示，所述检测模块(3)包括第一检测模块(301)和第二检测模块(302)，第一检测模块(301)和第二检测模块(302)位于信号模块(16)的两侧。信号发生器对已停电故障的电力线路上的检测点输入检测信号，第一检测模块和第二检测模块同时对检测点两侧电气特征进行检测。在图3-a中，检测线与钳形电流表的输出线挨得近，要选择绝缘较高的绝缘导线。

所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)为圆环形。卡入圆形导线效果更佳。

如图3所示，所述装置装设于操作杆(10)上。

所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)或检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)的开口(11)设在操作杆(10)径向的侧边。

实施例5

如图3、图9所示，所述装置还包括指示器(5)；指示器(5)是声或光或显示中的任意一种或任意多种的组合。指示器的作用是告知工作人员故障在检测点的某一侧。

如图5所示，优选地，所述装置还包括验电器(6)。验电器用于验明电力线路是否带电，电力线路不带电时才能对其进行检测。

实施例6

如图5、图6、图7所示，所述检测模块(3)或第一检测模块(301)或第二检测模块(302)为钳形电流表。

如图9所示，优选地，所述钳形电流表检测的值直接输出；或两个钳形电流表输出端串联后再输出值。两个钳形电流表输出端串联后再输出的值相当于两个钳形电流表检测值做减法，该输出值可直接用于判断电力线路是否有故障，且判断故障在检测点的哪一侧。

实施例7

如图2-图11所示，所述信号模块(16)或第一信号模块(101)或第二信号模块(102)与电力线路接触部分为导体(8)。把检测信号直接注入导线。

如图6所示，优选地，所述导体(8)靠电力线路侧设有突出部(801)。可充分接触导线，与导线接触良好。

如图5所示，优选地，所述突出部(801)位于钳形电流表的钳夹侧边，并沿着钳夹布置。突出部在各方向都能充分接触导线，与导线接触良好。

优选地，所述突出部(801)为圆环形。卡入圆形导线效果更佳。

优选地，所述钳形电流表的钳口为圆环形。卡入圆形导线效果更佳。

实施例8

如图5-图7所示，所述突出部(801)与钳形电流表的钳夹有同一个转枢(9)。两者同时打开和关闭，操作方便。

如图4-图5所示，优选地，所述突出部(801)的内径小于钳形电流表钳口的内径。突出部在各方向都能充分接触导线，与导线接触良好。

如图3所示，所述装置装设于操作杆(10)上。

如图3所示，优选地，所述信号发生器(1)装设于操作杆(10)上。工作人员通过操作杆托举线路故障检测装置，便于将线路故障检测装置挂在有故障的电力线路上，工作人员可释放双手进行其它操作。

如图6所示，优选地，所述突出部位于操作杆径向上端。

优选地，所述操作杆(10)连接有撑杆(12)。

优选地，所述操作杆(10)或撑杆(12)为伸缩式。伸缩式的操作杆和撑杆便于线路故障检测装置在不同高度的电力线路上使用，装置体积减小，操作更加灵巧。如果线路离地面很高，可以用无人机把装置挂在线路上。

实施例9

如图10所示，所述信号发生器(1)还电连接有横向接地棒(7)，横向接地棒(7)的一端与信号发生器(1)电连接，另一端搭接在杆塔的金属构件及线路金具(18)上。并夹紧。以下因素，可确保信号发生器的工作接地良好：电杆内有钢筋，并埋深足够；尤其是雨水天气或潮湿天气或凝露天气，电杆表面潮湿；铁塔整体为金属材质。

如图10所示，优选地，所述横向接地棒(7)有摆动装置(17)，使横向接地棒(7)可在上下前后左右及其它各方向摆动。横向接地棒(7)可以操作棒(10)为轴心旋转，上下前后摆动，使其很容易搭接在电杆的金属构件及线路金具上并夹紧，确保接触良好。

实施例10

如图10所示，切换模块(4)或信号发生器(1)的调节器(110)或开口(11)的操作器(111)装设于操作杆(10)靠近手柄(1001)位置；调节器(110)可调节信号发生器(1)的工作状态，操作器(111)可使开口(11)打开或闭合。工作人员可以在手柄(1001)位置操作信号发生器(1)向导线注入检测信号，调节相关参数(如电压、电流等)；或在手柄(1001)位置将检测信号在第一信号模块(101)和第二信号模块(102)之间切换；或通过开口(11)的操作器(111)使其打开或闭合。

实施例11

如图6-图7所示，所述突出部(801)或钳形电流表的开口(11)设在操作杆(10)径向的侧边；开口(11)处设置有凹部(120)。由于装置装设于操作杆(10)上，工作人员不能用双手打开钳形电流表的钳口卡入导线；凹部(120)的作用是便于将导线卡入装置，也便于导线滑出开口(11)。

实施例12

如图3、图9、图10、图11所示，所述装置还包括了手持设备(13)，手持设备(13)接收检测模块(3)所检测的检测(2)点两侧的电气特征值；或手持设备(13)遥控操作信号发生器(1)；或手持设备(13)接收信号发生器(1)的工作状态；或手持设备(13)遥控操作开口(11)使其打开或闭合。

实施例13

如图12所示，一种线路故障检测系统，通过信号发生器(1)对已停电故障电力线路输入检测信号，由线路上的多个检测模块(3)把检测的值发送给主站(14)，主站(14)与各检测模块(3)或信号发生器(1)组成scada系统。

优选地，所述系统还设有中继放大器(15)，中继放大器(15)与检测模块(3)一体设置或独立设置，检测模块(3)或中继放大器(15)之间以无线、电力线路载波、光纤传输方式进行通讯，中继放大所检测的信号或接收的信号。

优选地，主站可以为手持式主站或微机主站。

优选地，信号发生器(1)可以根据线路分段情况设置多台。当一段没有故障的线路送电后，可以对带有故障的线路继续检测。

优选地，系统可同时或按顺序对多个检测点进行检测。如果同时检测，中继放大器(15)和系统要同时处理多个检测值，运算量大，可能会造成错误，影响判断。进一步优选，系统可按顺序对多个检测点进行检测，这样每一次中继放大器(15)或系统只处理一个检测值，这样系统可靠性会提高。

主站接收所有检测模块的信号，工作人员通过scada系统判断故障范围，然后工作人员使用线路故障检测装置到现场进一步排查故障点。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。