一种电缆接地故障零序电流载波信号增强装置及方法

本发明属于零序电流故障检测，特别涉及一种电缆接地故障零序电流载波信号增强装置及方法。

背景技术：

1、近年来，地下电缆在城市中大规模采用，以取代架空线路。地下电缆的铺设一方面在很大程度上避免了恶劣气候带来破坏，导致架空线杆塔倒塌，线路断线等，同时也美化了市容环境。如果复杂的地下电缆系统发生单相接地故障，尤其在中性点非有效接地配电网和经高阻接地电网中，零序电流小，则通过人工巡线排查故障将变得更为困难。研究电缆单相接地故障选线与定位具有重要的理论意义和实际应用价值。

2、目前在国内外对配电网故障点的定位研究主要有三种方法：

3、1.信号注入法故障测距。该方法在线路首端通过电压互感器向线路与大地之间注入一个高压电流信号，工作人员手持信号探测仪沿地埋馈线探测注入的信号。当线路过长或高阻接地时，导致定位失败。另外，当电缆处于地下电缆沟中时，地面几乎检测不到微弱的信号。

4、2.阻抗故障测距定位法。根据发生故障时所测量的故障线路电源测端电压和电流，求出线路阻抗。由于简化的计算模型和过渡电阻的不确定性，阻抗法只能起到参考作用。

5、3.行波故障定位。该方法通过检测行波在测量点和故障点之间往返的时间差来定位故障点。故障反射行波容易被其他干扰或多次反射信号淹没或丢失，配电网电缆支路繁多，故障定位的精度和可靠性受到限制。

6、以上几种典型的法配电网故障点的定位方法存在定位精度不高、不准确等问题。

技术实现思路

1、针对背景技术存在的问题，本发明提供一种电缆接地故障零序电流载波信号增强装置及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电缆接地故障零序电流载波信号增强装置，包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第一直流电源e1、第二直流电源e2、第一二极管d1、第二二极管d2、电阻r和双向电力电子开关，第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器并联，第一直流电源e1和第一二极管d1串联支路与第三电流互感器并联，第二直流电源e2和第二二极管d2串联支路与电阻r并联，电阻r与电力电子开关并联。

3、一种电缆接地故障零序电流载波信号增强方法，在电缆的每条馈线出线端每隔一段距离安装传统的零序电流互感器，在互感器的二次侧加入载波调制电路和零序电流信号增强装置；将线路分别若干监测点，每个监测点设置一个频率，两个监测点之间的距离为故障定位范围；在每个监测点装设零序电流载波信号增强装置，用于提取线路中的零序电流，并将其转换成高频零序电流载波信号，高频零序电流载波信号通过线路传至母线的载波信号接收器，经过滤波处理，得到各个监测点零序电流载波信号的幅值和相位信息，通过判断各监测点幅值和相位是否相同或相反，确定故障区段。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明可增强故障点微弱的零序电流，为不同的配电网零序电流载波故障定位系统提供依据。定位精度取决于零序电流互感器沿馈线安装的密度，成本低，经济性好。本发明对电网影响小，在中性点非有效接地，中性点有效接地，故障经高阻接地，以及馈线分枝情况下，均可对电缆线路单相接地故障点进行准确、可靠的定位。

技术特征：

1.一种电缆接地故障零序电流载波信号增强装置，其特征在于，包括第一电流互感器(ct-a)、第二电流互感器(ct-b)、第三电流互感器(ct-c)、第一直流电源(e1)、第二直流电源(e2)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、电阻(r)和双向电力电子开关，第一电流互感器(ct-a)、第二电流互感器(ct-b)、第三电流互感器(ct-c)并联，第一直流电源(e1)和第一二极管(d1)串联支路与第三电流互感器(ct-c)并联，第二直流电源(e2)和第二二极管(d2)串联支路与电阻(r)并联，电阻(r)与电力电子开关并联。

2.根据权利要求1所述电缆接地故障零序电流载波信号增强装置的方法，其特征在于，在电缆的每条馈线出线端每隔一段距离安装传统的零序电流互感器，在互感器的二次侧加入载波调制电路和零序电流信号增强装置；将线路分别若干监测点，每个监测点设置一个频率，两个监测点之间的距离为故障定位范围；在每个监测点装设零序电流载波信号增强装置，用于提取线路中的零序电流，并将其转换成高频零序电流载波信号，高频零序电流载波信号通过线路传至母线的载波信号接收器，经过滤波处理，得到各个监测点零序电流载波信号的幅值和相位信息，通过判断各监测点幅值和相位是否相同或相反，确定故障区段。

技术总结
本发明涉及零序电流故障检测技术，具体涉及一种电缆接地故障零序电流载波信号增强装置及方法，零序电流载波信号增强方法是在原有的载波信号发生装置的基础上增加信号增强装置。该信号增加装置将二次电阻设计成高电阻与压敏电阻TVS管并联，R与第一二极管D<subgt;1</subgt;、第二二极管D<subgt;2</subgt;，第一直流电源E<subgt;1</subgt;、第二直流电源E<subgt;2</subgt;构成非线性电阻。该方法实现简单，对电网影响小，在中性点非有效接地，中性点有效接地，故障经高阻接地，以及馈线分枝情况下，均可对电缆线路单相接地故障点进行准确、可靠的定位。

技术研发人员：余娜
受保护的技术使用者：武汉船舶职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13