專利名稱：一種基于直流信號檢測器的配電網單相接地故障定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種電力技術和設備，適用于3 IOkV配電網，能夠對單相接地故障進行準確定位。
背景技術：
我國3 60kV配電網廣泛采用中性點非有效接地方式，又稱為小電流接地系統，小電流接地系統的故障絕大多數是單相接地故障。發生單相接地故障時，接地電流很小，可以在故障情況下繼續運行I 2個小時，但是必須盡快找到故障點，這就提出了故障定位問題。配電網單相接地故障定位問題長期以來沒有得到很好的解決，人工巡線不僅耗費了大量人力物力，而且延長了停電時間，影響供電安全。配電網發生單相接地故障后，很多情況下需要先停電然后進行定位。有的產品采用注入交流信號的方法進行定位，其缺點是線路的分布電容將會使非故障區段流過的信號大于故障區段流過的信號，導致定位錯誤。有的產品采用注入直流的方法進行定位，但是需要頻繁登桿進行測量，增加了定位的工作量。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術上的不足，提出新的定位方法，并提供一種針對配電網單相接地故障的定位裝置。該定位裝置能夠快速、準確地確定故障點，并適用于架空線與電纜混合系統，對于金屬性接地、經電弧接地、經過渡電阻接地等多種故障情況能正確定位。 本實用新型的技術方案如下:一種基于直流信號檢測器的配電網單相接地故障定位裝置，該單相接地故障定位裝置包括高壓直流信號源和直流信號檢測單元，其特征為:所述高壓直流信號源包括電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器組成，電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器四個部分順次連接，所述電壓逆變器輸入端外接車載直流電壓；所述直流信號檢測單元包括霍爾傳感器、直流信號檢測器和報警指示燈，所述霍爾傳感器的輸出端連接至所述直流信號檢測器輸入端，直流信號檢測器輸出端連接至報警指示燈。所述霍爾傳感器邊緣處開有鉗型開口，固定安裝在架空線路或者電纜上；直流信號檢測器與霍爾傳感器的輸出端相連，通過電池供電。直流檢測器采用霍爾元件，能夠準確測量直流電流，精度達到mA級。所述霍爾傳感器邊緣處開有鉗型開口，固定安裝在架空線路或者電纜上；直流信號檢測器與霍爾傳感器的輸出端相連，通過電池供電。本實用新型進一步優選以下技術方案:所述直流信號檢測器包括運算放大器U1、基準電壓源AD584、單片機8051RM0和發光二極管；霍爾傳感器的輸出信號輸入到輸入運算放大器Ul中，輸入運算放大器Ul和基準電壓源AD584構成比例加法放大器，基準電壓源AD584的基準電壓輸出端通過電阻R3連接至輸入運算放大器的正相輸入端；輸入運算放大器Ul輸出接到單片機8051RM0的Pl.0管腳上，單片機8051RM0的P3.1管腳依次通過報警指示燈、電阻Rled連接至電源Vdd，其中所述報警指示燈為發光
二極管；9V電池的輸入端順次連接穩壓源LM319和穩壓模塊LM2937 ；所述穩壓源LM319的輸出端連接至基準電壓源AD584工作電壓輸入端，所述穩壓模塊LM2937的輸出端連接至單片機8051RM0的Pl.0的工作電壓輸入端。本實用新型的故障定位裝置通過以下原理實現故障定位:當配電網發生單相接地時，斷開故障線路后，在線路始端故障相注入所述的高壓直流信號，沿線路檢測直流信號檢測器的狀態。如果發現某個檢測器發出報警信號，說明故障點在該檢測器的下游，如果某個檢測器沒有發出報警信號，說明故障點在該檢測器的上游，直至確定故障點所在的區段。本實用新型的優點如下:(I)直流信號在中途沒有衰減，而且故障路徑和非故障路徑信號差別非常明顯，為準確判別故障路徑提供了條件。(2)不受線路分布電容的影響。(3)能夠確定架空線路和電纜的故障區段。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是高壓直流信號源的原理圖；圖3A是直流信號檢測單元的安裝結構示意圖；圖3B是直流信號檢測器的原理圖。
具體實施方式
下面結合說明書如圖，通過具體實施例對本實用新型的技術方案作進一步詳細說明。本實用新型提出的一種新的故障定位裝置。當配電網發生單相接地時，斷開故障線路后，通過本實用新型的故障定位裝置的高壓直流信號源在線路始端故障相注入所述的高壓直流信號，通過固定定位裝置的直流信號檢測單元沿線路檢測直流信號檢測器的狀態。如果發現某個檢測器發出報警信號，說明故障點在該檢測器的下游，如果某個檢測器沒有發出報警信號，說明故障點在該檢測器的上游，直至確定故障點所在的區段。基于本實用新型研制的配電網故障定位裝置由高壓直流信號源和直流信號檢測單元兩個部分組成。高壓直流信號源包括電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器組成，電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器四個部分順次連接，所述電壓逆變器將車載直流電壓逆變為交流電壓，該交流電壓通過變壓器，在變壓器的輸出端得到交流高壓信號。所述的高壓脈沖信號發生器將交流高壓信號整流為脈沖信號，可以與交流信號疊加共同輸出。所述變壓器輸出端通過開關裝置連接到所述整流橋，整流橋輸出經過整流后得到高壓直流信號，通過濾波器處理后得到平穩的高壓直流信號。所述直流信號檢測單元包括霍爾傳感器、直流信號檢測器和報警指示燈，所述霍爾傳感器的輸出端連接至所述直流信號檢測器輸入端，直流信號檢測器輸出端連接至報警指示燈。所述直流信號檢測單元用于測量直流信號并報警。直流檢測器采用霍爾元件，能夠準確測量直流電流，精度達到mA級。直流信號檢測器固定安裝在架空線路或者電纜上，通過電池供電。如圖1所示，定位裝置由高壓直流信號源A和直流信號檢測器Bl-Bn兩個部分組成，發生接地故障后斷開故障線路，將高壓信號源的輸出端子一端接在線路始端故障相上，另一端接在大地，調整直流輸出電流在100-200mA。利用安裝在線路上的直流信號檢測器檢測注入的直流信號。很顯然在電源至故障點之間的路徑上的直流信號檢測器能夠檢測到直流信號，而其他分支檢測不到直流信號。高壓直流信號源原理如圖2所示，由電壓逆變器、變壓器、整流橋、LC濾波器四個部件順次連接。R表示電壓逆變器，對外弓I出一個輸入端口 Rl+、R1-，使用時接在車載12V電源的正負極上，能夠將車載12V直流電壓逆變為220V、60Hz的交流電壓；T表示雙繞組升壓變壓器，變比為1:14，能夠將原邊電壓升高為3000V、60Hz的交流電壓；D表示高壓整流橋，能夠將交流電壓、電流整流為直流電壓、電流；P表示濾波器，由電感L1、L2和電容C1、C2串并聯組成，最終產生平穩的高壓直流信號。直流信號檢測單元安裝結構如圖3A所示，檢測器包括霍爾傳感器和信號檢測器。W為霍爾傳感器，其邊緣處有鉗型開口，用于套接線路，鉗型開口內部嵌入霍爾元件，能夠利用霍爾效應對直流信號進行檢測，霍爾傳感器的輸出信號al和a2與信號檢測器相連。直流信號檢測器原理如圖3B所示，所述直流信號檢測器包括運算放大器U1、基準電壓源AD584、單片機8051F040和發光二極管。霍爾傳感器的輸出信號輸入到輸入運算放大器Ul中，輸入運算放大器Ul和基準電壓源AD584構成比例加法放大器，基準電壓源AD584的基準電壓輸出端通過電阻R3連接至輸入運算放大器的正相輸入端；輸入運算放大器Ul輸出接到單片機8051RM0的Pl.0管腳上，單片機8051RM0的P3.1管腳依次通過報警指示燈、電阻Rled連接至電源Vdd，其中所述報警指示燈為發光二極管；9V電池的輸入端順次連接穩壓源LM319和穩壓模塊LM2937 ;所述穩壓源LM319的輸出端連接至基準電壓源AD584工作電壓輸入端，所述穩壓模塊LM2937的輸出端連接至單片機8051RM0的Pl.0的工作電壓輸入端。所述直流信號檢測器能夠對檢測信號進行放大、濾波處理，并對信號進行AD轉換和判定。當檢測到的直流信號超過設定值，則通過CPU的P3.1 口驅動發光二極管使其發光。信號檢測器由運算放大器、A/D和LED組成。霍爾傳感器的輸出信號輸入到輸入運算放大器Ul中，U1、基準電壓源AD584以及電阻Rl、R2、R3、Rf構成比例加法放大器。輸入運算放大器Ul輸出接到8051RM0的Pl.0管腳上，8051F040內部含有ADC和附加基準電壓源。8051F040通過P3.1與發光二極管和電阻Rled相連。穩壓源LM319將9V電池的輸入電壓轉換為基準電壓源AD584所需工作電壓，同時穩壓源LM319的輸出端接到穩壓模塊LM2937的輸入端。
權利要求1.一種基于直流信號檢測器的配電網單相接地故障定位裝置，該單相接地故障定位裝置包括高壓直流信號源和直流信號檢測單元，其特征為: 所述高壓直流信號源包括電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器，電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器四個部分順次連接，所述電壓逆變器輸入端外接車載直流電壓； 所述直流信號檢測單元包括霍爾傳感器、直流信號檢測器和報警指示燈，所述霍爾傳感器的輸出端連接至所述直流信號檢測器輸入端，直流信號檢測器輸出端連接至報警指示燈。
2.根據權利要求1所述的配電網單相接地故障定位裝置，其特征為:所述霍爾傳感器邊緣處開有鉗型開口，固定安裝在架空線路或者電纜上；直流信號檢測器與霍爾傳感器的輸出端相連，通過電池供電。
3.根據權利要求2所述的配電網單相接地故障定位裝置，其特征為:所述直流信號檢測器包括運算 放大器U1、基準電壓源AD584、單片機8051RM0和LED ； 霍爾傳感器的輸出信號輸入到輸入運算放大器Ul中，輸入運算放大器Ul和基準電壓源AD584構成比例加法放大器，基準電壓源AD584的基準電壓輸出端通過電阻R3連接至輸入運算放大器的正相輸入端； 輸入運算放大器Ul輸出接到單片機8051RM0的？1.0管腳上，單片機8051^)40的？3.1管腳依次通過報警指示燈、電阻Rled連接至電源Vdd，其中所述報警指示燈為發光二極管； 9V電池的輸入端順次連接穩壓源LM319和穩壓模塊LM2937 ； 所述穩壓源LM319的輸出端連接至基準電壓源AD584工作電壓輸入端，所述穩壓模塊LM2937的輸出端連接至單片機8051RM0的Pl.0的工作電壓輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種基于直流信號檢測器的配電網單相接地故障定位裝置，該單相接地故障定位裝置包括高壓直流信號源和直流信號檢測單元，所述高壓直流信號源包括電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器，電壓逆變器、變壓器、整流橋、濾波器四個部分順次連接，所述電壓逆變器輸入端外接車載直流電壓；所述直流信號檢測單元包括霍爾傳感器、直流信號檢測器和報警指示燈，所述霍爾傳感器的輸出端連接至所述直流信號檢測器輸入端，直流信號檢測器輸出端連接至報警指示燈。本實用新型技術成熟、可靠性高。
文檔編號G01R31/08GK203054156SQ20122065236
公開日2013年7月10日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者繆偉, 齊鄭, 韓翔, 蔡志偉, 尹元亞 申請人:安徽省電力公司蕪湖供電公司, 北京丹華昊博電力科技有限公司