一种高压输电线绝缘子故障指示装置的制作方法

本实用新型涉及高压输电线设备检测技术领域，尤其涉及一种高压输电线绝缘子故障指示装置。

背景技术：

在110kV及以上输电系统的线路停电事故中，线路故障占大多数，据统计，单相接地故障最容易发生，约占故障总数的80%，且在单相接地故障中，由于绝缘子闪络放电或击穿引起的故障也不在少数。目前对于绝缘子故障引起的单相接地故障目前采用的方法为人工巡线的方法来观测绝缘子的好坏，而绝缘子由于离地面较高，外观不明显，不易判断，从而缺乏直观性。

目前，绝缘子故障定位方法主要有以下几种：（1）人工巡线法;（2）阻抗法;（3）S注入法;（4）行波法;（5）区段法;（6）加信传递函数法;（7）故障指示器检测法。通过对上述方法的调查研究发现，除了人工巡线法以外，其余均为有源装置，这本身就降低了装置的稳定性，且不易满足定位绝缘子击穿、闪络故障的检测要求，难以解决因绝缘子击穿导致电网单相接地故障的定位问题。而且由于上述方法大多必须工作在有源环境下，如使用太阳能、电池等，不仅成本高昂，而且可靠性不高。并且自动化终端很难实现对绝缘子闪络击穿故障的监控，因此需要针对该实际情况并结合电网故障定位检测需求，开发一种简洁、高效、无源、低成本、指示准确且运用范围广的绝缘子故障指示装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能够及时快速的检测到绝缘子故障并指示，且能够识别暂时击穿和永久击穿的输电线路绝缘子故障指示装置。

本实用新型是通过如下措施实现的：一种高压输电线路绝缘子故障指示装置，其特征在于，包括依次联接的电流捕获线圈、调理电路、延时电路、驱动电路和报警电路；

所述电流捕获线圈设置在每相绝缘子或绝缘子串的末端；

所述调理电路包括由运算放大器构成的正向放大电路、以及为正向放大电路提供直流偏置电压的偏置电路；所述运算放大器正向输入端与所述电流捕获线圈输出端连接；

所述延时电路为由555定时器、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容Ct构成的单稳态触发器；所述延时电路输入端与所述调理电路的输出端连接；

所述驱动电路包括经一下拉电阻与所述延时电路输出端联接的光电耦合器、由所述光电耦合器驱动的开关电路以及由所述开关电路驱动的继电器，所述开关电路是由两个三极管构成的共射开关电路，所述开关电路的输入端与所述光电耦合器的输出端连接，所述开关电路的输出端与所述继电器的驱动线圈相联，所述继电器的线圈反向并联一续流二极管，所述继电器的常开触点与报警电路连接。

所述报警电路为与所述继电器的常开触点串联的发光二极管，或所述报警电路由计数器和发光二极管构成。

所述运算放大器负向输入端经电阻R1接地，所述运算放大器输出端经电阻R2接回所述运算放大器的反相输入端，所述电阻R1与所述电阻R2形成电压负反馈。

本实用新型的有益效果为：本实用新型能够方便监测出故障绝缘子并给出报警，巡线人员可快速定位具体是哪级杆塔的绝缘子发生故障，加快巡线速度和故障排查效率，同时还具有暂时性的故障和永久性的故障判断，提高了故障监测的准确率。

附图说明

图1 为本实用新型实施例的电路原理图。

图2 为本实用新型实施例中调理电路的电路图。

图3 为本实用新型实施例中延时电路的电路图。

图4 为本实用新型实施例中驱动电路的电路图。

图5 为本实用新型实施例的工作流程图。

图6 为本实用新型实施例中电流捕获线圈的结构示意图。

具体实施方式

在考虑检测方法时，可以将电流捕获位置设定在每相绝缘子末端或杆塔接地线上，当系统接地时，才会有装置动作电流，经过相应的调理电路来驱动相应的发光设备发出信号。其安装位置如上述所述可选择于绝缘子末端和杆塔接地线两种方式，在绝缘子末端只指示本相绝缘子是否发生击穿接地故障，三相均需要装设；在杆塔接地线上无论哪一相发生绝缘子击穿接地，指示装置均动作，但当两相、三相绝缘子闪络放电时，会感应出很小的电流不易识别，且会发生扰动。因此本装置电流捕获位置或电流捕获线圈选于安装在每相导线的绝缘子末端为宜。

此外，本实用新型还可对暂时性的故障和永久性的故障做出判断，通过时间延时来判定，因暂时性故障时线路重合闸会动作暂时性切除故障并进行重合，则在进行判定时设定延时时间t，且该时间应大于线路重合闸时间t重合和余量时间t0，即满足：

t>t_重合+ t0

由此可以判定出是永久性故障，从而使装置动作。

本实施例装置设定好动作判据，判据设定原则根据绝缘子击穿发生单相接地故障，包括以下几个方面：

① 电压突变量：突变下降值>20%；

② 接地电流：接地电流幅值为正常运行时单相电容电流的3倍；

③ 5次谐波电流：5次谐波电流图变量>35mA；

④ 接地持续时间：t>1S；

⑤ 电容电流与电压半波比较。

装置正常动作后，需可以自动复位，这就需要该装置能区分瞬时性故障和永久性故障，则装置需要满足复位判据：

①在重合闸来电后应保持一定的复位时间再自动复位；

②对于永久性故障，复位时间应能保证在来电后，装置保持在动作状态。

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1，本实用新型是一种高压输电线路绝缘子故障指示装置，包括依次联接的电流捕获线圈、调理电路、延时电路、驱动电路和报警电路；其中，电流捕获线圈通过电容耦合调理电路。

电流捕获线圈设置在每相导线绝缘子或绝缘子串的末端；具体的，可以设置在绝缘子串与导线的连接处；电流捕获线圈主要完成在发生故障时绝缘子流通电流的采集，来作为本实用新型的启动条件。其中，用于捕获故障电流的电流捕获线圈采用类似穿心式电流捕获线圈的设计方式，参见图6，电流捕获线圈的结构包括线圈一次绕组1（即铁芯）和线圈二次绕组2，线圈二次绕组出口4与调理电路输入端连接，故障电流3流经绝缘子时，电流捕获线圈捕获故障电流3并进入调理电路。由于发生单相接地故障时，流过故障点的零序电流较小，因此设计此捕获线圈时要求能感应尽可能小的电流值，在设计时主要考虑的参数包括：线圈的副边所产生的感应电压E2；原、副边的绕组匝数n1、n2；线圈中的磁通Φ；原边电流I1；磁路长度L；副边的功率P2；所选铁芯材料的相关参数，可根据以上器件参数设计电流捕获线圈，满足适合的二次电流传变值。

此外，电流捕获线圈的材料可选择硅钢片、坡莫合金、纳米晶等，具体应根据初始磁导率、密度、饱和强度等来进行选择，主要考虑哪种材料对电流的能量传变效果更明显；线圈的样式分为开口卡扣式和封闭圆环式，因气隙会影响磁导率并且不封闭性在室外应用也不适用，因此本实用新型则采用封闭式圆环型结构。

参见图2，调理电路包括由运算放大器构成的正向放大电路、以及为正向放大电路提供直流偏置电压的偏置电路；运算放大器正向输入端通过电阻R3与电流捕获线圈输出端连接；运算放大器负向输入端经电阻R1接地，运算放大器输出端经电阻R2接回运算放大器的反相输入端，电阻R1与电阻R2形成电压负反馈；偏置电路由2.5V的直流源、电阻R4和电阻R5构成，为运算放大器正向输入端提供偏置电压。本实施例中，调理电路中的运算放大器采用单电源AD8606，输入电压范围为-10V-+10V，输出电压范围为+0.1V-+2.4V。

参见图3，延时电路为由555定时器、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C构成的单稳态触发器；延时电路输入端与调理电路的输出端连接；

参见图4，驱动电路包括经一下拉电阻R48与延时电路输出端联接的光电耦合器、由光电耦合器驱动的开关电路以及由开关电路驱动的继电器，开关电路是由两个三极管（型号分别为2N3904和D882）构成的共射开关电路，开关电路的输入端（即一级三极管的基级）与光电耦合器的输出端连接，开关电路的输出端与继电器的驱动线圈相联，继电器的常开触点与报警电路连接。其中，光电耦合器的输出回路的供电电压源与开关电路的偏置电压源同为+12V，继电器的线圈反向并联一续流二极管D9。

报警电路为与所述继电器的常开触点串联的发光二极管，或所述报警电路由计数器和发光二极管构成；报警电路为现有技术，在此不再赘述，上述报警采用发光二极管，但不仅限于发光二极管、翻牌、声音等，其中翻牌指示受到白天和夜晚的限制；由于线路杆塔一般离地有一定的距离，因此声音信号的传导也受到限制；对于光信号，则较为直观，因此本实施例优选为采用光信号指示，并设定其信号指示强度。其中，本装置还包括输出+12V、+3.3V、+2.5V的供电模块，供电模块为现有技术，在此不再提供其现有电路图。

本实用新型的工作流程图参见图5，将电流捕获线圈设置与每级杆塔的三相导线的绝缘子上，每相导线对应一个指示装置，用以监测每级杆塔绝缘子的好坏。在线路因绝缘子击穿等问题导致线路故障时，装置会发出报警信号，巡线人员可快速定位具体是哪级杆塔的绝缘子发生故障，加快巡线速度和故障排查效率。其中，流程图中的“指示装置复位”具体为：当报警电路为带计数功能的报警电路时，通过对数字计数器参数的设置，本装置能够依靠计数器的计数功能完成自动复位功能。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。