一种配电网故障检测装置的制作方法

本实用新型属于配电故障检测设备技术领域，尤其是涉及一种配电网故障检测装置。

背景技术：

我国配电网线路复杂，分支繁多，一旦发生接地故障，很难进行定位。据统计，电力用户遭受的停电事故95％以上是由配电网故障引起的。因此，准确定位配电网故障位置，对于及时隔离并修复故障、提高供电可靠性具有十分重要的意义。

目前普遍采用信号注入法来进行故障的定位。信号源向故障相注入低频交流信号，然后用检测器沿故障线路进行地面巡测，当测得配电线路有电流时，说明故障点在测量点的下游，若无电流，说明故障点在测量点的上游。在故障点前后，检测器的指示有明显的大幅度变化，根据其明显变化判断故障点所在。

但是，由于架空线路与大地之间存在分布电容，与信号源注入点的距离不同产生的容性电流也不同，且输电线路上由于种种原因存在大量入地电缆，这些电缆的分布电容更大。输电线路上的分布电容越大，容性电流越大，实际在故障点前后测得的电流无明显差异，无法检测出信号电流的突变，难以定位故障点。由于分布电容的存在，目前故障定位仪要求线路的对地电容影响不大，忽略短分支的分布电容，接地电阻值范围小等，这些约束条件使得故障定位仪存在有效定位距离较短，精确度不高等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种配电网故障检测装置，以解决上述背景技术中提到的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种配电网故障检测装置，包括信号源和检测器；其中，

所述信号源，连接于配电网的故障区段，用于在故障区段所属的多个分支线路停运时，向多个分支线路的接地相注入特征信号，向检测器发送特征信号电压、频率信息，所述特征信号通过所述多个分支线路的接地点构成回路；

所述检测器，连接于多个分支线路连接，用于基于所述回路，对所述多个分支线路流过的特征信号进行测量，接受信号源发送来的信息，以得到故障区域中每个分支线路的阻性电流，并基于该阻性电流确定所述故障区段的接地点。

进一步的，所述信号源包括箱体，箱体表面设有显示屏和第一开关，箱体内设有电路板，电路板上设有第一cpu、a/d转换电路、d/a转换电路、相位鉴别电路、第一电源、功放电路、第一无线通讯模块、以及信号输出模块；

所述第一电源通过第一电源电路连接第一cpu、显示屏以及第一无线通讯模块，用于为第一cpu、显示屏以及第一无线通讯模块供电；

所述第一cpu通过相关管脚连接显示屏、第一无线通讯模块、相位鉴别电路、a/d转换电路、以及d/a转换电路；

所述d/a转换电路还连接功放电路；

所述a/d转换电路和功放电路均连接信号输出模块。

进一步的，所述a/d转换电路，用于将输出电压和输出电流进行a/d的转换。

进一步的，所述d/a转换电路和功放电路，用于控制输出电流大小和频率。

进一步的，所述相位鉴别电路，用于检测电流相位变化幅度。

进一步的，所述第一无线通讯模块采用wifi或bluetooth。

进一步的，所述检测器包括外壳，外壳表面设有第二开关，还包括设置在外壳内的控制电路板，所述控制电路板上设有第二cpu、感应线圈、滤波放大器、第二无线通讯模块、第二电源、以及无线充电模块；

所述第二电源通过第二电源电路连接第二cpu和第二无线通讯模块，用于为第二cpu和第二无线通讯模块供电；

所述第二cpu通过相应管脚连接第二无线通讯模块以及滤波放大器；

所述滤波放大器还连接感应线圈；

所述第二电源还连接无线充电模块，所述无线充电模块包括无线充电电路以及无线充电线圈。

进一步的，所述感应线圈为用于采集配电网的电流信号，并将所述电流信号处理成小电流信号的电磁感应线圈。

进一步的，所述滤波放大器为用于检测所述交流信号中的电流信息的带通滤波放大器。

进一步的，所述第二无线通讯模块采用wifi或bluetooth。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种配电网故障检测装置具有以下优势：

本实用新型采用向故障区段线路接地相注入两种异频特征信号、并对线路流过的特征信号进行测量得到阻性电流，从而确定故障区段的接地点，以解决目前配电网故障定点仪因分布电容造成的灵敏度低及可靠性等问题，从而，克服现有技术中检测效率低、数据准确性差等缺陷，以实现检测效率高和数据准确性好的有益效果。

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为本实用新型实施例所述的信号源的示意图；

图2为本实用新型实施例所述的第一电源电路示意图；

图3为本实用新型实施例所述的信号源中的单片机电路图；

图4为本的实用新型实施例所述的第一无线通讯模块电路图；

图5为本实用新型实施例所述的a/d转换电路示意图；

图6为本实用新型实施例所述的功放电路示意图；

图7为本实用新型实施例所述的检测器的示意图；

图8为本实用新型实施例所述的无线充电电路的电路图；

图9为本实用新型实施例所述的第二电源电路的电路图；

图10为本实用新型实施例所述的第二无线通讯模块的电路图；

图11为本实用新型实施例所述的滤波放大器的电路图；

图12为本实用新型实施例所述的检测器中的cpu的电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型提供一种配电网故障检测装置，包括信号源和检测器；其中，

所述信号源，连接于配电网的故障区段，用于在故障区段所属的多个分支线路停运时，向多个分支线路的接地相注入特征信号，向检测器发送特征信号电压、频率信息，所述特征信号通过所述多个分支线路的接地点构成回路；

所述检测器，连接于多个分支线路连接，用于基于所述回路，对所述多个分支线路流过的特征信号进行测量，接受信号源发送来的信息，以得到故障区域中每个分支线路的阻性电流，并基于该阻性电流确定所述故障区段的接地点。

优选地，所述信号源，连接于所述故障区段起始端的架空线路与地之间，用于产生两个不同频率交流信号，如图1-6所示，信号源包括箱体，箱体表面设有显示屏和第一开关，所述箱体内设有电路板，电路板上设有第一cpu、a/d转换电路、d/a转换电路、相位鉴别电路、第一电源、功放电路、第一无线通讯模块、以及信号输出模块；

所述第一电源通过第一电源电路连接第一cpu、显示屏以及第一无线通讯模块，用于为第一cpu、显示屏以及第一无线通讯模块供电；

所述第一cpu通过相关管脚连接显示屏、第一无线通讯模块、相位鉴别电路、a/d转换电路、以及d/a转换电路；

所述d/a转换电路还连接功放电路；

所述a/d转换电路和功放电路均连接信号输出模块。

所述第一电源用于向所述配电网信号源提供电源，所述第一电源包括锂电池。

所述第一电源电路为用于向所述配电网信号源提供电源电压的电池管理电路。

所述a/d转换电路，用于将输出电压和输出电流进行a/d的转换。

所述d/a转换电路和功放电路，用于控制输出电流大小和频率。

所述相位鉴别电路，用于检测电流相位变化幅度。

所述第一无线通讯模块，采用wifi或bluetooth，用于向手机发送频率和电压信息，手机将信息发送至云端，另一部手机从云端接收数据发送至检测器。

所述显示屏，用于显示输出频率、输出电流、输出电压、剩余电量。

如图3所示，本实用新型所用的第一cpu为单片机，单片机采用的型号为msp430f249。

如图2所示为本实用新型的第一电源电路，采用型号为lm2596s的降压芯片、以及型号为ams1117的稳压器。

如图4所示为本实用新型的第一无线通讯模块电路图，采用型号为e103-w01的wifi模块。

如图5所示为本实用新型的a/d转换电路示意图。

如图6所述为本实用新型的功放电路示意图，采用型号为yda138a的功率放大器。

优选地，所述检测器如图7-12所示，包括外壳，外壳表面设有第二开关，外壳内设有控制电路板，所述控制电路板上设有第二cpu、感应线圈、滤波放大器、第二无线通讯模块、第二电源、以及第二无线充电模块；

所述第二电源通过第二电源电路连接第二cpu和第二无线通讯模块，用于为第二cpu和第二无线通讯模块供电；

所述第二cpu通过相应管脚连接第二无线通讯模块以及滤波放大器；

所述滤波放大器还连接感应线圈；

所述第二电源还连接第二无线充电模块，所述第二无线充电模块包括无线充电电路以及无线充电线圈。

所述感应线圈为用于采集配电网的电流信号，并将所述电流信号处理成小电流信号的电磁感应线圈。

所述滤波放大器为用于检测所述交流信号中的电流信息的带通滤波放大器。

所述第二电源用于向所述配电网检测器提供电源，所述第二电源包括锂电池。

所述第二电源电路为用于向所述配电网检测器提供电源电压的电池管理电路。

所述第二无线通讯模块用于接收信号源发送的频率和电压信息，并向智能终端和云端发送结果。

所述第二无线通讯模块采用wifi或bluetooth。

如图12所示，本实用新型所用的cpu为单片机，单片机采用的型号为stm32l431cbt6。

如图8所示为本实用新型的无线充电电路的电路图，所述无线充电电路采用型号为xs016-rx的无线充电接收芯片。

如图9所示为本实用新型的电源电路，采用型号为ht7333的稳压芯片，稳压芯片连接电容形成用于向所述配电网检测器提供电源电压的电池管理电路。

如图10所示为本实用新型的无线通讯模块电路图，采用型号为e103-w01的wifi模块，连接至单片机的tim1_ch3/usart1_rx/pa10，tim1_ch2/usart1_tx/pa9管脚。

如图11所示为本实用新型的滤波放大器的电路图，滤波放大器连接至单片机的pa4/adc1_in9/dac1_out1管脚。

本实用新型利用信号源向被测线路注入两种不同频率的特征电流信号，并将信号频率和输出电压发送至检测器。利用检测器测量两次不同频率特征信号对应的电流有效值，得到被测线路的阻性电流。将测量结果通过bluetooth或wifi发送至手机，用户可利用手机app接收并显示测量结果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。