离线式配网接地故障测距装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力系统领域，特别涉及离线式配网接地故障测距装置。
【背景技术】
[0002]供电线路故障80%以上属于接地故障。接地故障大致分为电阻接地和弧光接地两类。在中高压供电线路中，弧光接地比例远高于电阻接地的比例。
[0003]现有的接地故障测距方法大多是在线检测，即故障测距设备一直挂在电网上，检测到接地故障后，立即启动设备的测距功能，完成故障测距。在线故障测距时，故障线路还未脱离电网系统。当电网结构比较复杂，比如分支和用户较多时，测距结果往往不可信。特别是，在故障线路停电维修阶段，在线故障测距设备完全没有用武之地。
[0004]现有的故障测距原理可分为阻抗法和行波法两种。信号注入法、相量法、阻抗法和模量分析等都属阻抗法。这种方法根据故障状态下的电流和电压特性计算线路阻抗，从而计算故障距离。设备简单，容易实现。但这种方法在实际应用中还存在一些问题:1、交流电压击穿条件下，故障点的阻抗非线性严重，影响测量精度；2、用户负载对测量过程产生很大的干扰；3、故障线路和正常线路连接在一起，结构复杂，导致测距结果偏差很大；4、接地故障大多数情况是弧光闪络故障，故障点不能用简单的线性电阻来表示。这些因素极大地影响着阻抗法的测距效果。基于行波原理的各种方法，如单端行波，双端行波，小波分析，小波与神经网络结合，模拟退火混合算法等，通过测量故障行波传输时间来计算故障距离，该法在单回路长距离的输电线路上获得成功应用。当该技术应用于多分支线路(比如配网系统)故障测距时，效果并不理想。行波在传输过程中受线路分支的影响很大，信号多次反射融合，畸变严重，检测行波的波头比较困难。另外，行波测距设备复杂，难于普及到中低压供电系统。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种实现离线测距和动态信号测距、提高测距精度和可靠性、保障工作人员的安全、解决弧光接地时难于维持故障状态稳定的难题、计算程序简单、测量速度快、精度高的离线式配网弧光接地故障测距装置。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种离线式配网接地故障测距装置，包括高压直流电流发生单元、控制计算单元、电流采样单元和电压采样单元，高压直流电流发生单元的输入端连接供电电源，输出端连接故障线路，接地端连接地；电流采样单元的输入端连接高压直流电流发生单元的输出端或接地端，输出端连接控制计算单元；电压采样单元的输入端连接高压直流电流发生单元的输出端，输出端连接控制计算单元；控制计算单元还连接高压直流电流发生单元的控制端。
[0008]还包括连接控制计算单元的显示单元。
[0009]还包括串联在高压直流电流发生单元的输出端的电感，以及并联在高压直流电流发生单元的输出端的电容。
[0010]所述高压直流电流发生单元包括整流滤波单元、高频逆变升压单元和高压整流单元，整流滤波单元的输入端连接供电电源，输出端依次连接高频逆变升压单元和高压整流单元。
[0011]所述控制计算单元采用TMS320F28系列的DSP芯片。
[0012]所述高频逆变升压单元由IGBT构成的全桥逆变电路和高频升压变压器组成。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有的优点和有益效果:
[0014]1、实现离线测距和动态信号测距；
[0015]2、故障线路脱离电网后，干扰大大降低，有利于提高测距精度。离线式测距可多次重复，特别是测量点可移动，通过在不同的地点测距，逐步逼近故障点，可靠度更好。
[0016]3、离线式故障测距可以保障工作人员的安全，更符合实际工作的要求。
[0017]4、动态信号测距解决了弧光接地时难于维持故障状态稳定的难题，测距更容易实现，计算程序简单，测量速度快，精度高。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型离线式配网接地故障测距装置的结构示意图。
[0019]图2是本实用新型离线式配网接地故障测距装置接入故障线路的结构示意图。
[0020]图中:1:高压直流电流发生单元，2:故障线路，3:故障点，4:整流滤波单元，5:高频逆变升压单元，6高压整流单元，7:控制计算单元，8:电流采样单元，9:电压采样单元，10:显示单元，11:本实用新型离线式配网接地故障测距装置。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作详细说明，但不构成对本实用新型权利要求保护范围的限制。
[0022]如图1所示，包括高压直流电流发生单元1、控制计算单元7、电流采样单元8和电压采样单元9，高压直流电流发生单元I的输入端连接供电电源，输出端连接故障线路2，接地端连接地；电流采样单元8的输入端连接高压直流电流发生单元I的输出端或接地端，输出端连接控制计算单元7 ;电压采样单元9的输入端连接高压直流电流发生单元I的输出端，输出端连接控制计算单元7 ;控制计算单元7还连接高压直流电流发生单元I的控制端。O
[0023]还包括连接控制计算单元7的显示单元10。
[0024]还包括串联在高压直流电流发生单元I的输出端的电感L，以及并联在高压直流电流发生单元I的输出端的电容C。
[0025]所述高压直流电流发生单元I包括整流滤波单元4、高频逆变升压单元5和高压整流单元6，整流滤波单元4的输入端连接供电电源，输出端依次连接高频逆变升压单元5和高压整流单元6。
[0026]所述控制计算单元7采用TMS320F28系列的DSP芯片。
[0027]所述高频逆变升压单元5由IGBT构成的全桥逆变电路和高频升压变压器组成。
[0028]电流采样单元8和电压采样单元9分别采用高速电流采样模块和高速电压采样模块。
[0029]本实用新型的工作原理:
[0030]如图2所示，在供电线路发生故障从供电系统分离后，本实用新型离线式配网接地故障测距装置11接入线路故障2，用高压直流电流发生单元I向故障线路2注入直流电流，逐步升高线路对地电压，使故障点3重新击穿，故障点3由高阻状态迅速转变为低阻状态。线路分布电容会通过击穿点猛烈放电，形成很大的放电脉冲电流，同时故障线路2上的电压急剧下降。故障击穿过程通常可以重复，放电过程中电流和电压的变化幅度都比较大，这些都是利于测量的因素。电流采样单元8和电压采样单元9分别对击穿过程中的电流和电压采样，并输出到控制计算单元7，控制计算单元7根据采样系列和事先设定的线路动态模型，辨识模型参数，计算故障距离，测量结果送显示单元10显示。由于故障击穿过程持续时间较短，通常仅持续几百微秒至几十毫秒，所以不能用稳态模型和稳态分析方法来分析计算故障点距离。可将线路看成是一个动态系统，建立线路的动态模型。构建故障线路动态模型的方法很多，可以是由电阻、电感和电容组成的电路模型，或者是反映故障线路电流电压关系的传递函数模型。用动态系统参数辨识方法，比如最小二乘法或卡尔曼动态滤波方法。根据电流和电压采样系列，辨识线路动态模型参数，然后，根据模型参数计算出故障距离。
[0031]高压直流电流发生器I的输出电流设定在10毫安至500毫安，最大输出电压不小于10千伏。
[0032]采样系列的起点从电压采样值下降到电压最大值的90%时开始，采样系列的终点，在电压采样值下降到电压最大值的10%时结束，采样周期为I至100微秒。
[0033]高速电流采样单元8由霍尔电流传感器构成，其接在装置的电流输出端(高端)，也可以接在装置的地线端(低端)。
【主权项】
1.一种离线式配网接地故障测距装置，其特征在于:包括高压直流电流发生单元、控制计算单元、电流采样单元和电压采样单元，高压直流电流发生单元的输入端连接供电电源，输出端连接故障线路，接地端连接地；电流采样单元的输入端连接高压直流电流发生单元的输出端或接地端，输出端连接控制计算单元；电压采样单元的输入端连接高压直流电流发生单元的输出端，输出端连接控制计算单元；控制计算单元还连接高压直流电流发生单元的控制端。2.根据权利要求1所述的离线式配网接地故障测距装置，其特征在于:还包括连接控制计算单元的显示单元。3.根据权利要求1或2所述的离线式配网接地故障测距装置，其特征在于:还包括串联在高压直流电流发生单元的输出端的电感，以及并联在高压直流电流发生单元的输出端的电容。4.根据权利要求1所述的离线式配网接地故障测距装置，其特征在于:所述高压直流电流发生单元包括整流滤波单元、高频逆变升压单元和高压整流单元，整流滤波单元的输入端连接供电电源，输出端依次连接高频逆变升压单元和高压整流单元。5.根据权利要求1所述的离线式配网接地故障测距装置，其特征在于:所述控制计算单元采用TMS320F28系列的DSP芯片。6.根据权利要求1所述的离线式配网接地故障测距装置，其特征在于:所述高频逆变升压单元由IGBT构成的全桥逆变电路和高频升压变压器组成。
【专利摘要】本实用新型公开了离线式配网接地故障测距装置，包括高压直流电流发生单元、控制计算单元、电流采样单元和电压采样单元，高压直流电流发生单元的输入端连接供电电源，输出端连接故障线路，接地端连接地；电流采样单元的输入端连接高压直流电流发生单元的输出端或接地端，输出端连接控制计算单元；电压采样单元的输入端连接高压直流电流发生单元的输出端，输出端连接控制计算单元；控制计算单元还连接高压直流电流发生单元的控制端。本实用新型的装置实现离线测距和动态信号测距、提高测距精度和可靠性、保障工作人员的安全、解决弧光接地时难于维持故障状态稳定的难题、计算程序简单、测量速度快、精度高。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN204649890
【申请号】CN201520308083
【发明人】刘隆华, 黄启哲, 李民强, 黄洪全, 卢绍成, 邓春明, 李步锦, 韦唯, 危秋珍
【申请人】广西电网有限责任公司河池供电局, 广西大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月13日