一种外施信号识别型故障指示器及故障定位方法与流程

本发明涉及故障指示器领域，具体的涉及一种外施信号识别型故障指示器及故障定位方法。

背景技术：

由于我国电力线路建设在偏僻的山区，并且10kv、35kv线路的运行方式为中性点不接地方式，一旦出现故障停电，就会很难查找。而接地故障的查找一直以来是电力部门非常头疼的问题，加上接地故障在现实生活中的多样性和复杂性，所以接地故障的查找就更加困难，给人民群众生活带来及其不便，干扰企业的正常经营，同时也给供电局造成了较大损失。

在我国的城乡配网中，很大部分采用配电网架空输电线路。而架空线路由于分支多，结构复杂，长期受到自然气候的影响及不定性的人为外力破坏，导致发生相间短路、单相接地、断线等电力故障。目前电力部门查找接地故障基本上采用使用接地检查设备和人工巡线的方式相配合的方法，常采用的接地检测设备有接地选线设备、单相接地故障检测系统、接地故障指示器三种方式。但是这些设备使用都有局限性、实行起来费时费力，小电流接地选线设备只能帮助选线、确定接地发生的线路，无法确定接地的位置，由于线路的分支很多，线路距离长，所以对接地故障的查找帮助非常有限，且效益不明显。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够迅速指明故障线路和故障点，并且能够将故障信息实时上报的外施信号识别型故障指示器及故障定位方法。

本发明采用的技术方案是：

一种外施信号识别型故障指示器，包括：安装于线路上的采集单元和与采集单元通讯连接的汇集终端，所述汇集终端用于收集采集单元发送的数据并上报给后台，所述采集单元包括用于供电的ct取电装置、与ct取电装置相连的电源管理模块、mcu、以及分别与mcu相连的无线通讯模块、模拟采样模块、故障逻辑判断模块和告警器，所述故障逻辑判断模块用于分析采集的数据并判断线路的短路故障和接地故障，所述模拟采样模块用于线路负荷电流、ct取电装置上电电压的采样和计算，所述无线通讯模块用于与附近的汇集终端通讯。

进一步的，还包括与电源管理模块相连的后备电池模块，以用于线路停电时提供后备电源。

进一步的，所述无线通讯模块采用微功率无限模块、无线射频模块中的一种或多种。

进一步的，所述告警器为闪光/翻牌告警器。

进一步的，所述还包括与mcu相连的低功耗控制模块，以用于自动平衡无线发送和mcu的休眠时间，降低指示器的平均功耗。

进一步的，还包括与mcu相连的参数读写模块，以用于远程读写参数。

一种应用所述故障指示器的接地短路故障定位方法，包括以下步骤：

s1、当单线接地故障发生时，在变电站电力线路的中性点和大地之间接入外施信号发生装置；

s2、接地线路和外施信号发生装置及其大地三者之间形成电流回路，产生固定的电流特征信号；

s3、利用外施信号发生装置按给定的特征信号序列使得该回路产生固定的电流特征信号，安装在该回路的故障指示器采集单元在检测到该特征信号序列后进行单相接地报警，从而可定位出精准的故障位置点。

本发明的有益效果：

本发明通过ct取电装置采用线路取电的方式给指示器各模块供电，通过模拟采样模块、故障逻辑判断模块和mcu配合实现短路故障判断、接地故障判断、负荷电流值监测的功能，还可通过无线通讯模块将故障信息发送给附近的终端，由终端将故障信息实时上报到主站定位系统。主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算，确定故障区域，从而引导电力维护人员迅速准确找到故障点。

本发明可以迅速指明故障线路和故障点，减轻了巡线人员劳动强度、缩短故障排查时间。减少停电时间，提高供电质量，以此避免传统多次拉路合闸巡线给电力设备带来的影响。且线路故障指示器直接在线检测信号，不影响电网的正常运行，动作灵敏准确，抗干扰能力强。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明；

图1为本发明外施信号识别型故障指示器中采集单元的原理示意图；

图2为线路短路故障时电流特征波形图；

图3为接地短路故障定位方法的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明的一种外施信号识别型故障指示器，包括：采集单元和与采集单元通讯连接的汇集终端，采集单元带电安装在架空线路上，汇集终端安装于电线杆上或者其他便于与采集单元近距离无线通讯的位置，以用于收集附近采集单元发送的数据并上报给后台。

其中，采集单元包括ct取电装置1、后备电池模块、以及与ct取电装置1和后备电池模块相连的电源管理模块2，电源管理模块2用于在ct取电装置1和后备电池之间切换，当从线路上自取电时，电源管理模块2通过转换输出为采集单元各个模块进行正常供电，还包括mcu3、以及分别与mcu3相连的无线通讯模块4、模拟采样模块5、故障逻辑判断模块6和告警器，优选的，本实施例中告警器为闪光/翻牌告警器7，也可以采用其他声光报警装置。

还包括与电源管理模块2相连的后备电池模块、与mcu3相连的低功耗控制模块8和参数读写模块9，低功耗控制模块8用于自动平衡无线发送和mcu3的休眠时间，降低平均功耗；故障逻辑判断模块6利用模拟采集模块的采样输出功能，采用自适应负荷电流突变法和外施信号方法来分析采集的数据，并判断线路的短路故障和接地故障及其电池低电量告警故障；模拟采样模块5用于线路负荷电流、对地电场的采样和计算、以及ct取电装置1上电电压的采样和计算，无线通讯模块4用于与附近的汇集终端通讯，参数读写模块9用于对短路、接地、低电压、通讯、节点信息、校表等参数进行远程在线读写。

采集单元通过分析负荷线路的电压电流数据，来实现对负荷线路的短路故障和接地故障的实时监测。在变电站出线测中性点中安装信号源，主动在线路中注入一个特征信号，当线路上发生短路或接地故障时，这个特征信号在接地点和信号源之间构成了一个回路，采集单元检测到该信号后，根据设定的判别依据，综合判断出故障信息，并进行故障上报和本地翻牌，发光等动作，通过无线通讯模块4发送给汇集终端，优选的，无线通讯模块4采用微功率无限模块、无线射频模块中的一种或多种，汇集终端将接收到的线路状态信息转发到后台。

其中，故障逻辑判断模块6对于短路故障的监测原理为：当线路发生短路时，线路电流特征主要表现为电流量的瞬时突变引起继电保护动作停电，其电流特征波形可描述如图2所示，

i1为正常运行时的电流值，i2为短路故障时的电流值，△i为故障突变电流，t1为正常运行时间，t2为短路故障电流持续时间，t3为故障停电时间，电流i1，i2及其时间t1、t2在相间短路暂态特征下通常具备如下条件：

i2-i1>150a

t2-t1>＝20ms

t2-t1<＝100ms

即采集单元监测电流特征满足如下条件时，即判断为短路故障：

1)线路负荷电流的突变，电流突变量大于等于150a；

2)电流突变引起继电保护迅速动作，动作后线路停电，采集单元检测到线路无流。

如图3所示为一种应用上述故障指示器的接地短路故障定位方法，包括以下步骤：

s1、当单线接地故障发生时，在变电站电力线路的中性点和大地之间接入外施信号发生装置；

s2、接地线路和外施信号发生装置及其大地三者之间形成电流回路，产生固定的电流特征信号；

s3、利用外施信号发生装置按给定的特征信号序列使得该回路产生固定的电流特征信号，安装在该回路的故障指示器采集单元在检测到该特征信号序列后进行单相接地报警，从而可定位出精准的故障位置点。

本发明通过ct取电装置1采用线路取电的方式给指示器各模块供电，通过模拟采样模块5、故障逻辑判断模块6和mcu3配合实现短路故障判断、接地故障判断、负荷电流值监测的功能，还可通过无线通讯模块4将故障信息发送给附近的终端，由终端将故障信息实时上报到主站定位系统。主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算，确定故障区域，从而引导电力维护人员迅速准确找到故障点，同时，故障点的信息会通过短消息发送到供电局生产管理部门、线路专工、线路维护负责人等设定的相关人员的手机上，能有效提高线路故障检测的自动化水平上，及时为线路安全性能监测提供科学有效的依据，为电力的输送及减人增效提供良好的基础。

本发明可以迅速指明故障线路和故障点，减轻了巡线人员劳动强度、缩短故障排查时间。减少停电时间，提高供电质量，以此避免传统多次拉路合闸巡线给电力设备带来的影响。且线路故障指示器直接在线检测信号，不影响电网的正常运行，动作灵敏准确，抗干扰能力强。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。