一种小电流架空线路接地故障定位装置及故障定位方法

1.本发明涉及电力维修检修设备技术领域，特别涉及一种小电流架空线路接地故障定位装置及故障定位方法。


背景技术：

2.近年来，随着经济水平提升和信息技术快速发展，我国社会用电量大幅度提升，电力行业的生产规模也在不断扩大，这对供电量的稳定性和安全性提出了更高要求。我国电力系统通常采用小电流接地方式，即中性点不接地、经消弧线圈接地。其中，单相接地是配电网中最常见的故障，发生次数远远高于相间短路故障。国内自50年代就开始了对接地保护原理和装置的研究，电力科研工作者深入分析了小电流接地网单相接地故障特征，开发了多种故障检测方法，其中以信号注入法最为常见。
3.目前，针对小电流接地方式的输电线路单相故障的检修通常采用小电流接地选线、阻抗法或行波法故障测距、户外故障点探测三种方法，其中小电流接地选线能较准确地查找到故障支路，但不能判断故障点；故障测距和户外故障点探测均具有故障点位置探测精度不高、耗时费力、具有一定安全隐患的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为快速精确地探测小电流输电线路的单相接地故障的具体位置，降低输电线路检修难度和检修过程中的安全隐患，本发明提供一种小电流架空线路接地故障定位装置，包括发射机、交流传感器和接收机。
5.所述发射机包括模拟故障信号发射器以及与模拟故障信号发射器相连的三根发射导线，每一导线端部设有一挂线器，三根发射导线通过挂线器分别挂于待测试的输电线上，模拟故障信号发射器用于对三根输电线发射高频模拟故障信号和低频模拟故障信号。
6.所述交流传感器包括感应天线以及处理电路，所述感应天线包括铁氧体磁芯和感应线圈，感应天线与处理电路相连，感应天线接收输电线故障处辐射的电磁信号而产生感应电动势，所述处理电路对感应电动势进行信号处理，得到反映感应电动势变化的正弦信号。
7.所述接收机包括显示屏，接收机与处理电路相连，显示屏将处理电路得到的正弦信号显示为正弦波形。
8.进一步地，所述模拟故障信号发射器发出的高频模拟故障信号和低频模拟故障信号分别为射22hz和1khz正弦电流信号。
9.进一步地，所述发射机还包括箱体、收纳绞线盘以及控制面板，所述模拟故障信号发射器位于箱体内，所述发射导线缠绕收纳于所述收纳绞线盘上，所述控制面板与所述模拟故障信号发射器相连，控制面板控制模拟故障信号发射器发射高频模拟故障信号和低频模拟故障信号。
10.进一步地，所述挂线器包括挂钩，所述挂钩上设有一防脱弹片，所述防脱弹片一端
通过扭簧连接于挂钩上，另一端被扭簧压紧于挂钩端部。
11.进一步地，所述接收机还包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述显示屏相连，所述蜂鸣器在显示屏上显示的正弦波形幅值超过预设值后发出蜂鸣报警。
12.进一步地，所述处理电路包括依次相连的二选一模拟开关、低噪声放大器、自动增益控制器以及主控芯片，所述二选一模拟开所述感应天线相连，所述主控芯片与所述显示屏相连。
13.进一步地，所述低噪声放大器、自动增益控制器之间并联设置有低通滤波器和带通滤波器，所述二选一模拟开关控制低通滤波器和带通滤波器二者之一接通低噪声放大器和自动增益控制器。
14.本发明还提供一种基于上述小电流架空线路接地故障定位装置的故障定位方法，该方法包括如下步骤：
15.s1:将三根发射导线端部的挂线器分别连接于三根输电线上；
16.s2:选择模拟故障信号类型，控制模拟故障信号发射器发射高频模拟故障信号或低频模拟故障信号；
17.s3:根据模拟故障信号发射器发射信号类型，通过二选一开关选择接通的滤波器类型；
18.s4:手持交流传感器和接收机，从发射机处沿输电线走动，接收机上显示屏上的正弦波形信号的幅值出现骤降，则该处为单相接地的故障处。
19.进一步地，上述步骤s2中:选择模拟故障信号类型的过程为：
20.若接地故障类型为高阻抗故障，则模拟故障信号发射器发低频模拟故障信号；
21.若接地故障类型为低阻抗故障，则模拟故障信号发射器发高频模拟故障信号。
22.本发明一种小电流架空线路接地故障定位装置及定位方法的有益效果为：故障定位装置可针对单相接地故障发射22hz和1khz的模拟故障信号，使交流传感器中产生感应电动势及感应电流，然后通过处理电路处理得到反映感应电动势变化的正弦波形，从而判断故障处的具体位置，这样可简化单相接地故障的定位过程，提高故障定位精度，大大降低了故障的定位过程中的安全隐患。
附图说明
23.图1是本发明实施一种小电流架空线路接地故障定位装置工作时的示意图；
24.图2是图1中发射机的结构示意图
25.图3是图1中挂钩的结构示意图；
26.图4是图1中交流传感器2和接收机3的结构示意图；
27.图5是图1中交流传感器2内的处理电路的结构示意图
28.图中：1-发射机，11-控制面板，12-安装凹槽，13-绞线盘，14-发射导线，15-挂钩，16-防脱弹片，2-交流传感器，21-铁氧体磁芯，22-感应磁铁，3-接收机，31-显示屏，32-手持柄，4-输电线。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方
式作进一步地描述。
30.请参考图1，一种小电流架空线路接地故障定位装置，包括发射机1、交流传感器2和接收机3；
31.请参考图1至图4，所述发射机1包括一有盖的箱体，箱体开盖后其顶部设置有操作面板11，箱体内设有一模拟故障信号发射器(图中未画出)，模拟故障信号发射器可发射高频模拟故障信号和低频模拟故障信号，本实施例中，高频模拟故障信号和低频模拟故障信号分别为射22hz和1khz正弦电流信号，操作面板11用于控制模拟故障信号发射器发出发射高频模拟故障信号和低频模拟故障信号，操作面板11上还设有一oled屏，oled屏显示模拟故障信号发射器发出的模拟故障信号的类型。
32.所述箱体侧面设有安装凹槽12，安装凹槽12内设有一绞线盘13，绞线盘13上缠绕收纳三根发射导线14，每一发射导线14端部部设有一挂线器，三根发射导线14均与模拟故障信号发射器相连，本实施例中，所述挂线器为挂钩15，所述挂钩15上设有一防脱弹片16，所述防脱弹片16一端通过扭簧连接于挂钩15上，另一端被扭簧压紧于挂钩15端部，所述挂线器用于将三根发射导线14分别挂于待测的三根输电线4上(输电线路通常以三相输电的方式输电，因此输电线4数量为三根)，挂钩15上的防脱弹片16防止挂钩15从输电线4上脱落，模拟故障信号发射器发射的频模拟故障信号通过发射导线14向输电线4发射。
33.交流传感器2和接收机3为一整体，交流传感器2上半部分为感应天线，下半部分为外壳体，感应天线包括铁氧体磁芯21和缠绕在铁氧体磁芯21上的感应线圈22，外壳体内设有处理电路，接收机3上设有一显示屏31，接收机3两侧设有手持柄32，显示屏31于处理电路相连，感应天线用于接收输电线故障回路发射出的电磁信号从而产生感应电动势，所述处理电路对感应电动势进行信号处理，得到反映感应电动势变化的正弦信号；显示屏31与处理电路相连，显示屏31将处理电路得到的正弦信号显示为正弦波形。
34.具体地，请参考图5，上述处理电路包括依次相连的二选一模拟开关、低噪声放大器、自动增益控制器以及主控芯片，所述二选一模拟开所述感应天线相连，所述主控芯片与所述显示屏相连，所述低噪声放大器、自动增益控制器之间并联设置有低通滤波器和带通滤波器，所述二选一模拟开关控制低通滤波器和带通滤波器二者之一接通低噪声放大器和自动增益控制器。发射机发射高频模拟故障信号时，二选一模拟开关控制带通滤波器接入，发射机发射低频模拟故障信号时，二选一模拟开关控制低通滤波器接入。
35.上述处理电路的工作过程为：感应天线上产生感应电动势和感应电流，使处理电路中产生感应电压，低噪声放大器对产生的感应电压进行放大；二选一模拟开关控制低通滤波器和带通滤波器二者之一接通，低通滤波器和带通滤波器对感应电压进行滤波和放大，阻止通频带外杂波干扰通过，自动增益控制器实时调节感应电压的放大倍数，使感应电压输出最大值为2v左右的正弦波形，通过显示屏31观察正弦波形的幅度即可实时观察感应天线上产生感应电动势的变化。
36.进一步地，所述接收机3还包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述显示屏相连，所述蜂鸣器在显示屏31上显示的正弦波形幅值超过预设值后发出蜂鸣报警。
37.请参考图1，本发明的小电流架空线路接地故障定位装置的工作原理为：当输电线路某一相绝缘层被击穿出现接地故障时(即单相接地故障)，发射机1针对高阻或低阻接地故障分别输出22hz或1khz交变电流作为模拟故障电流(高阻或低阻接地故障可事先通过故
障电流大小确定，故障电流大则为低阻接地故障，故障电流小则为高阻接地故障)，模拟故障电流经过发射导线14分别流向三根输电线4，故障处接地，出现故障的输电线4与故障点和大地之间会形成回路，该回路为故障回路，因为故障点对地电容的“隔直流通交流”的特性，可以使模拟故障电流能在故障回路中导通，故障回路中的模拟故障电流为交变电流，因此其周围辐射电磁波，当交流传感器2中的感应天线越靠近该故障回路区域，则交流传感器2中产生的感应电动势越大，当检修人员手持交流传感器2沿输电线(即故障回路的导线)走动时，交流传感器2中产生的感应电压保持大致不变，但检修人员手持交流传感器2走到故障处时(即故障回路的边缘)，感应电压增大，会达到峰值，随后感应电压会随检修人员走动而快速降低，此时检修人员即可确定输电线4的故障位置。
38.本发明还提供一种基于上述小电流架空线路接地故障定位装置的故障定位方法，该方法包括如下步骤：
39.s1:将三根发射导线14端部的挂线器分别连接于三根输电线4上；
40.s2:选择模拟故障信号类型，控制模拟故障信号发射器发射高频模拟故障信号或低频模拟故障信号；
41.s3:根据模拟故障信号发射器发射信号类型，通过二选一开关选择接通的滤波器类型；
42.s4:手持交流传感器2和接收机4，从发射机1处沿输电线4走动，接收机上显示屏上的正弦波形信号的幅值出现骤降，则该处为单相接地的故障处。
43.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
44.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
45.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。