可定位故障点的功能表及其对故障点位置定位的方法
【专利摘要】一种能够快速定位故障点位置，大大缩短恢复供电时间，减少供电部门和用户经济损失，提高供电可靠性的可定位故障点的功能表及其定位方法，包括：三个电压互感器，三个继电器I，开关电源，电压检测单元，三个电流互感器，三个继电器II，每个继电器II由一个过电流开关和零电流动作开关串联构成，分别对应断线和各种短路故障；三个绿灯指示电路，电流检测单元，三个自备电源，三个继电器III，自备电源通过继电器III与红灯指示单元相连构成放电回路，电功率乘法单元，控制单元，自备电源放电监测单元，存储器I，显示单元，无线发送控制模块，无线接收控制模块，处理单元，存储器II，以及电网线路地理图电子模拟板。
【专利说明】
可定位故障点的功能表及其对故障点位置定位的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种可定位故障点的功能表及其对故障点位置定位的方法，安装在高压变压器的二次侧的低压配电线路中，可以定位1kV高压线路和低压线路的线路故障点。
【背景技术】
[0002]目前，当架空线路发生各种短路故障时，采取人工巡线查找故障点，查找时间非常长，造成恢复送电工作的周期较长，尤其在夜晚，巡线工作难度巨大，有时可能一晚都找不到故障点，影响正常供电，给供电部门和用户造成经济损失，并给居民带来了生活不便，降低电网供电可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速定位故障点位置，大大缩短恢复供电时间，减少供电部门和用户经济损失，提高供电可靠性的可定位故障点的功能表及其对故障点位置定位的方法。
[0004]该可定位故障点的功能表，包括:
[0005]三个与A、B、C相对应的电压互感器，根据设备要求改变输入电压；
[0006]三个继电器I，是具有延时断开瞬时闭合的常闭开关且分别与对应的电压互感器相连用来控制A、B、C三相供电，当线路发生相间短路或断线时，故障相电压升高，故障点上一级断路器断开，若重合失败，故障相继电器I延时断开;当故障相接地短路时，故障相电压降低，故障相继电器I不动作；
[0007]开关电源，输入端接在一根相线上，用来在线路正常时给各单元供电；
[0008]电压检测单元，被配置用于测量线路的电压；
[0009]三个与A、B、C相对应的电流互感器，根据线路负荷情况，使得输入电流检测单元的电流达到设备要求；
[0010]三个继电器II，分别与对应的电流互感器相连，当线路发生故障时，切断输入到电流检测单元的故障电路，每个继电器II由一个过电流开关和零电流动作开关串联构成，分别对应断线和各种短路故障，并且过电流开关和零电流动作开关都是具有延时断开瞬时闭合功能的常闭开关，且与继电器I的延时断开时间相同，以保证存储器装置记录下故障发生后线路中流过的稳定的故障电流；
[0011]三个绿灯指示电路，分别与对应的继电器II相连，用来指示线路正常供电状态；
[0012]电流检测单元，输入端与三个绿灯指示单元输出端相连，被配置用于测量线路的电流；
[0013]三个自备电源，分别接在对应的继电器II的出线端和地线之间构成充电回路;三个继电器III，为延时闭合瞬时断开的常开开关，继电器III的延时闭合时间大于继电器I和继电器II的延时断开时间；自备电源通过继电器III与红灯指示单元相连构成放电回路，在线路故障后通过红灯指示单元为各单元供电，自备电源具有充放电功能，线路正常时自备电源进行充电，线路故障时且在继电器III闭合后，放电回路导通为电流检测单元和电压检测单元继续供电来检测线路情况；
[0014]电功率乘法单元，与电压检测单元和电流检测单元输出端相连；
[0015]控制单元，内置IP地址信息，接在电功率乘法单元的输出端，线路正常时，采集电压电流和功率的信息；线路故障时，根据电压和电流数据，计算出故障点与本功能表的距离，该距离在允许的误差范围内，并将此结果存储；
[0016]自备电源放电监测单元，用于监测自备电源放电状态，当自备电源由充电转为放电后，本单元给控制单元提供信号，使控制单元不再接收电功率乘法单元提供的功率信号，而是只接收电压电流的大小，并处理成故障点与功能表距离的信息；
[0017]存储器I，与控制单元相连，存储采集到的线路数据；
[0018]显示单元，接在控制单元的输出端，选用液晶显示屏，用于将存储数据显示出来；
[0019]无线发送控制模块，将存储数据通过无线发出；
[0020]无线接收控制模块，用来接受无线发送控制模块发送的无线信号；
[0021]处理单元，接在无线接收控制模块的输出端；
[0022]存储器II，与处理单元相连，用来存储采集到的线路电压、电流数据；
[0023]电网线路地理图电子模拟板，与处理单元相连，有来将接收存储数据和故障信息显示出，并将此模拟板线路设计成线路实际的线路地理位置图，线路和功能表安装的地理位置和运行情况能清楚的通过电网线路地理图电子模拟板看到，发生故障后故障点位置和功能表ID均在电网线路地理图电子模拟板中显示，此电网线路地理图电子模拟板配置在供电公司的配电抢修班和调度室，以便实时监控电网运行情况，第一时间处理事故。
[0024]利用所述功能表及其对故障点位置定位的方法，包括以下步骤:
[0025]1、将功能表安装在变电器的二次侧，当线路正常工作时，电流检测单元接收线路的三相电流，当线路正常工作时，继电器III在开位，绿灯亮表明线路正常，并且持续给自备电源充电；
[0026]2、当线路发生故障，继电器II暂不动作，等待线路重合闸，若合闸成功，说明问题解除，继电保护不动作;若故障未消除，重合闸失败后，继电器II根据故障电流是增大还是趋于零，决定由内部的过电流开关或零电流动作开关切断电路，延时作用是避开线路重合闸的时间；继电器III在继电器II内的开关动作后也开始闭合，但继电器III的延时时间大于继电器II的延时时间，自备电源线路导通，实现放电功能，绿灯熄灭，红灯亮，表明该相线路发生故障；当线路故障消除时，继电器II瞬时合闸，绿灯亮，此时继电器III动作，瞬时断开，红灯熄灭，自备电源供电线路断开，进入充电状态。
[0027]3、当线路正常运行时，电压检测单元检测三相电压，当发生相间短路时，故障相电压升高，继电器I延时不动作，当重合闸失败后断开，故障相继电器I断开，电压检测单元故障相由自备电源供电；线路恢复正常时，继电器I瞬时闭合，切断自备电源回路;其他故障，故障相不变或减小，继电器I不动作。
[0028]4、当线路正常时，电功率乘法单元接收电流和电压检测单元输入的信号，经过内部芯片设定好的算法，计算当前线路功率，并将电压、电流和功率数据发送给控制单元；
[0029]5、当自备电源放电后，由自备电源放电监测单元向控制单元发出信号，控制单元将接收的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号通过设定的算法计算出故障电流和电阻，实现计算故障点距离的功能。相关数据经存储器I输入无线发送控制模块，也发送到显示单元；
[0030]6、无线电发送控制模块发出信号后，远程的无线接收控制模块接收到信号，信号存储到存储器II后发送到电网线路地理图电子模拟板，模拟板以将相关数据显示出，实现对发出故障警示的功能表和故障点在模拟板中发出红灯警示，此时因为线路继电保护动作原因，会有故障点到负荷侧的多个功能表发出故障报警，但靠近电源侧的为最靠近故障点的，模拟板因为将线路制作成实际的地理位置图，所以员工能确定故障点所在地理位置和所属杆号，配电抢修班员工可到现场轻易的找到故障点。
[0031]本发明的有益效果是:
[0032]1、能够快速定位故障点位置，大大缩短恢复供电时间，减少供电部门和用户经济损失，提高供电可靠性。
[0033]2、利用此功能表后，当线路发生故障时，以前的巡线工作将变为以下步骤:
[0034]路发生故障道闸操作失败后，相关变电站告知配电抢修班，某某线路发生什么种类的故障；配电抢修班查看电网线路地理图电子模拟板，找到最靠近电源侧报警的功能表ID及位置和故障点杆所属号;抢修班成员携带所需施工材料，直接到达指定故障点，完成抢修工作。
【附图说明】
[0035]图1为本发明的接线连接图；
[0036]图2为本发明的拓扑图；
[0037]图3是本发明的电网线路地理图电子模拟板结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]如图1所示，该功能表设备共10个端子，端子1、2为电源端子，电源只由A相供电，故A相接端子I，端子2接零线，三个电压互感器入线端分别接A、B、C三相，继电器I的零线入线端6接零线N，电流互感器的入线端7、9、11分别接在A、B、C三相，自备电源的零线出线端8、10、12接零线N。
[0039 ]该能够定位故障点的功能表，包括以下单元:
[0040]三个与A、B、C相对应的电压互感器，根据设备要求改变输入电压；
[0041]三个继电器I，是具有延时断开瞬时闭合的常闭开关且分别与对应的电压互感器相连用来控制A、B、C三相供电，当线路发生相间短路或断线时，故障相电压升高，故障点上一级断路器断开，若重合失败，故障相继电器I延时断开;当故障相接地短路时，故障相电压降低，故障相继电器I不动作；
[0042]开关电源，输入端接在一根相线上，用来在线路正常时给各单元供电；
[0043]电压检测单元，被配置用于测量线路的电压；
[0044]三个与A、B、C相对应的电流互感器，根据线路负荷情况，使得输入电流检测单元的电流达到设备要求；
[0045]三个继电器II，分别与对应的电流互感器相连，当线路发生故障时，切断输入到电流检测单元的故障电路，每个继电器II由一个过电流开关和零电流动作开关串联构成，分别对应断线和各种短路故障，并且过电流开关和零电流动作开关都是具有延时断开瞬时闭合功能的常闭开关，且与继电器I的延时断开时间相同，以保证存储器装置记录下故障发生后线路中流过的稳定的故障电流；
[0046]三个绿灯指示电路，分别与对应的继电器II相连，用来指示线路正常供电状态；
[0047]电流检测单元，输入端与三个绿灯指示单元输出端相连，被配置用于测量线路的电流；
[0048]三个自备电源，选用UPS蓄电池，分别接在对应的继电器II的出线端和地线之间构成充电回路;三个继电器III，为延时闭合瞬时断开的常开开关，继电器III的延时闭合时间大于继电器I和继电器II的延时断开时间；自备电源通过继电器III与红灯指示单元相连构成放电回路，在线路故障后通过红灯指示单元为各单元供电，自备电源具有充放电功能，线路正常时自备电源进行充电，线路故障时且在继电器III闭合后，放电回路导通为电流检测单元和电压检测单元继续供电来检测线路情况；
[0049]电功率乘法单元，与电压检测单元和电流检测单元输出端相连；
[0050]控制单元，内置IP地址信息，接在电功率乘法单元的输出端，线路正常时，采集电压电流和功率的信息；线路故障时，根据电压和电流数据，计算出故障点与本功能表的距离，该距离在允许的误差范围内，并将此结果存储；
[0051 ]自备电源放电监测单元，:当自备电源由充电转为放电后，本单元给控制单元提供信号，使控制单元不再接收电功率乘法单元提供的功率信号，而是只接收电压电流的大小，并处理成故障点与功能表距离的信息；
[0052]存储器I，与控制单元相连，存储采集到的线路数据；
[0053]显示单元，接在控制单元的输出端，选用液晶显示屏，用于将存储数据显示出来；
[0054]无线发送控制模块，将存储数据通过无线发出；
[0055]无线接收控制模块，用来接受无线发送控制模块发送的无线信号；
[0056]处理单元，接在无线接收控制模块的输出端；
[0057]存储器II，与处理单元相连，用来存储采集到的线路电压、电流数据；
[0058]如图3所示，电网线路地理图电子模拟板，与处理单元相连，有来将接收存储数据和故障信息显示出，并将此模拟板线路设计成线路实际的线路地理位置图，线路和功能表安装的地理位置和运行情况能清楚的通过电网线路地理图电子模拟板看到，发生故障后故障点位置和功能表ID均在电网线路地理图电子模拟板中显示，此电网线路地理图电子模拟板配置在供电公司的配电抢修班和调度室，以便实时监控电网运行情况，第一时间处理事故。
[0059]利用所述功能表及其对故障点位置定位的方法，包括以下步骤:
[0060]1、将功能表安装在变电器的二次侧，当线路正常工作时，电流检测单元接收线路的三相电流，当线路正常工作时，继电器III在开位，绿灯亮表明线路正常，并且持续给自备电源充电；
[0061]2、当线路发生故障，继电器II暂不动作，等待线路重合闸，若合闸成功，说明问题解除，继电保护不动作;若故障未消除，重合闸失败后，继电器II根据故障电流是增大还是趋于零，决定由内部的过电流开关或零电流动作开关切断电路，延时作用是避开线路重合闸的时间；继电器III在继电器II内的开关动作后也开始闭合，但继电器III的延时时间大于继电器II的延时时间，自备电源线路导通，实现放电功能，绿灯熄灭，红灯亮，表明该相线路发生故障；当线路故障消除时，继电器II瞬时合闸，绿灯亮，此时继电器III动作，瞬时断开，红灯熄灭，自备电源供电线路断开，进入充电状态。
[0062]3、当线路正常运行时，电压检测单元检测三相电压，当发生相间短路时，故障相电压升高，继电器I延时不动作，当重合闸失败后断开，故障相继电器I断开，电压检测单元故障相由自备电源供电；线路恢复正常时，继电器I瞬时闭合，切断自备电源回路;其他故障，故障相不变或减小，继电器I不动作。
[0063]4、当线路正常时，电功率乘法单元接收电流和电压检测单元输入的信号，经过内部芯片设定好的算法，计算当前线路功率，并将电压、电流和功率数据发送给控制单元；
[0064]5、当自备电源放电后，由自备电源放电监测单元向控制单元发出信号，控制单元将接收的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号通过设定的算法计算出故障电流和电阻，实现计算故障点距离的功能。相关数据经存储器I输入无线发送控制模块，也发送到显示单元；
[0065]6、无线电发送控制模块发出信号后，远程的无线接收控制模块接收到信号，信号存储到存储器II后发送到电网线路地理图电子模拟板，模拟板以将相关数据显示出，实现对发出故障警示的功能表和故障点在模拟板中发出红灯警示，此时因为线路继电保护动作原因，会有故障点到负荷侧的多个功能表发出故障报警，但靠近电源侧的为最靠近故障点的，模拟板因为将线路制作成实际的地理位置图，所以员工能确定故障点所在地理位置和所属杆号，配电抢修班员工可到现场轻易的找到故障点。
[0066]利用此功能表后，当线路发生故障时，以前的巡线工作将变为以下步骤:
[0067]1、线路发生故障道闸操作失败后，相关变电站告知配电抢修班，某某线路发生什么种类的故障；
[0068]2、配电抢修班查看电网线路地理图电子模拟板，找到最靠近电源侧报警的功能表ID及位置和故障点杆所属号；
[0069]3、抢修班成员携带所需施工材料，直接到达指定故障点，完成抢修工作。
【主权项】
1.一种可定位故障点的功能表，其特征是包括: 三个与A、B、C相对应的电压互感器，根据设备要求改变输入电压； 三个继电器I，是具有延时断开瞬时闭合的常闭开关且分别与对应的电压互感器相连用来控制A、B、C三相供电，当线路发生相间短路或断线时，故障相电压升高，故障点上一级断路器断开，若重合失败，故障相继电器I延时断开；当故障相接地短路时，故障相电压降低，故障相继电器I不动作； 开关电源，输入端接在一根相线上，用来在线路正常时给各单元供电； 电压检测单元，被配置用于测量线路的电压； 三个与A、B、C相对应的电流互感器，根据线路负荷情况，使得输入电流检测单元的电流达到设备要求； 三个继电器II，分别与对应的电流互感器相连，当线路发生故障时，切断输入到电流检测单元的故障电路，每个继电器II由一个过电流开关和零电流动作开关串联构成，分别对应断线和各种短路故障，并且过电流开关和零电流动作开关都是具有延时断开瞬时闭合功能的常闭开关，且与继电器I的延时断开时间相同，以保证存储器装置记录下故障发生后线路中流过的稳定的故障电流； 三个绿灯指示电路，分别与对应的继电器II相连，用来指示线路正常供电状态； 电流检测单元，输入端与三个绿灯指示单元输出端相连，被配置用于测量线路的电流；三个自备电源，分别接在对应的继电器II的出线端和地线之间构成充电回路;三个继电器III，为延时闭合瞬时断开的常开开关，继电器III的延时闭合时间大于继电器I和继电器II的延时断开时间；自备电源通过继电器III与红灯指示单元相连构成放电回路，在线路故障后通过红灯指示单元为各单元供电，自备电源具有充放电功能，线路正常时自备电源进行充电，线路故障时且在继电器III闭合后，放电回路导通为电流检测单元和电压检测单元继续供电来检测线路情况； 电功率乘法单元，与电压检测单元和电流检测单元输出端相连； 控制单元，内置IP地址信息，接在电功率乘法单元的输出端，线路正常时，采集电压电流和功率的信息；线路故障时，根据电压和电流数据，计算出故障点与本功能表的距离，该距离在允许的误差范围内，并将此结果存储； 自备电源放电监测单元，用于监测自备电源放电状态，当自备电源由充电转为放电后，本单元给控制单元提供信号，使控制单元不再接收电功率乘法单元提供的功率信号，而是只接收电压电流的大小，并处理成故障点与功能表距离的信息； 存储器I，与控制单元相连，存储采集到的线路数据； 显示单元，接在控制单元的输出端，选用液晶显示屏，用于将存储数据显示出来； 无线发送控制模块，将存储数据通过无线发出； 无线接收控制模块，用来接受无线发送控制模块发送的无线信号； 处理单元，接在无线接收控制模块的输出端； 存储器II，与处理单元相连，用来存储采集到的线路电压、电流数据； 电网线路地理图电子模拟板，与处理单元相连，有来将接收存储数据和故障信息显示出，并将此模拟板线路设计成线路实际的线路地理位置图，线路和功能表安装的地理位置和运行情况能清楚的通过电网线路地理图电子模拟板看到，发生故障后故障点位置和功能表ID均在电网线路地理图电子模拟板中显示，此电网线路地理图电子模拟板配置在供电公司的配电抢修班和调度室，以便实时监控电网运行情况，第一时间处理事故。2.利用如权利要求1所述的功能表及其对故障点位置定位的方法，其特征是包括以下步骤: I )、将功能表安装在变电器的二次侧，当线路正常工作时，电流检测单元接收线路的三相电流，当线路正常工作时，继电器III在开位，绿灯亮表明线路正常，并且持续给自备电源充电； 2)、当线路发生故障，继电器II暂不动作，等待线路重合闸，若合闸成功，说明问题解除，继电保护不动作;若故障未消除，重合闸失败后，继电器II根据故障电流是增大还是趋于零，决定由内部的过电流开关或零电流动作开关切断电路，延时作用是避开线路重合闸的时间；继电器III在继电器II内的开关动作后也开始闭合，但继电器III的延时时间大于继电器II的延时时间，自备电源线路导通，实现放电功能，绿灯熄灭，红灯亮，表明该相线路发生故障；当线路故障消除时，继电器II瞬时合闸，绿灯亮，此时继电器III动作，瞬时断开，红灯熄灭，自备电源供电线路断开，进入充电状态。 3)、当线路正常运行时，电压检测单元检测三相电压，当发生相间短路时，故障相电压升高，继电器I延时不动作，当重合闸失败后断开，故障相继电器I断开，电压检测单元故障相由自备电源供电；线路恢复正常时，继电器I瞬时闭合，切断自备电源回路;其他故障，故障相不变或减小，继电器I不动作。 4)、当线路正常时，电功率乘法单元接收电流和电压检测单元输入的信号，经过内部芯片设定好的算法，计算当前线路功率，并将电压、电流和功率数据发送给控制单元； 5)、当自备电源放电后，由自备电源放电监测单元向控制单元发出信号，控制单元将接收的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号通过设定的算法计算出故障电流和电阻，实现计算故障点距离的功能。相关数据经存储器I输入无线发送控制模块，也发送到显示单元； 6)、无线电发送控制模块发出信号后，远程的无线接收控制模块接收到信号，信号存储到存储器II后发送到电网线路地理图电子模拟板，模拟板以将相关数据显示出，实现对发出故障警示的功能表和故障点在模拟板中发出红灯警示，此时因为线路继电保护动作原因，会有故障点到负荷侧的多个功能表发出故障报警，但靠近电源侧的为最靠近故障点的，模拟板因为将线路制作成实际的地理位置图，所以员工能确定故障点所在地理位置和所属杆号，配电抢修班员工可到现场轻易的找到故障点。
【文档编号】G01R31/08GK105988064SQ201510822035
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年11月25日
【发明人】张天, 张天一, 张殿越, 周力, 陈晓垒, 王文博
【申请人】国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司, 国家电网公司