一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及配電自動控制設備領域，尤其涉及一種具有配網單相接地故障檢測功 能的配電自動化終端。
【背景技術】
[0002] IOkV配電網架空線路饋線自動化經過十余年的發展，其技術和產品（如電壓時間 型、電流計數型等）已發展得非常成熟并得到廣泛應用，其中相間短路故障也得到了有效的 診斷。但單相接地故障受制于中性點運行方式及運行環境惡劣如雷電、大風等，該類故障 的判斷和指示是各供電公司普遍關注的重點，也是配電自動化行業技術上的難點。據統計 IOkV架空線路的單相接地故障占故障總數的70%以上，采用以往憑經驗，分段逐段推拉，逐 級桿塔檢查等傳統方法進行排查，耗時費力、停電范圍大、時間長，很難快速準確查到故障 點，特別對于發生在絕緣子頂部的單相接地故障，即使在停電后采取常規方式也很難發現。
[0003] 另一方面，我國城市相對于發達國家城市電纜化率明顯偏低，隨著智能配電網和 新城鎮化的深入建設，城市電纜化率將逐年提高，架空和電纜混合網必將增多。隨著供電網 絡的蔓延，電纜及架空線路分布在城市的各個居民和企業用電區域，分布地域廣而散。由 于線路分支繁雜，配電終端投運后線路改造常常再擴增分支，各種檢測技術的定值設定工 作量大，難度大，經常出現原理正確但由于定值設定不精確導致檢測結果錯誤，故障定位錯 誤，導致停電范圍擴大。

【發明內容】

[0004] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種具有配網單相接地故障檢測功 能的配電自動化終端，其性能優越，靈敏度高，提高了檢測技術定值設定的的精確度和效 率。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案為： 一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其特征在于，包括： 采集單元，用于同步采集配電線路單相接地故障的零序電壓、零序電流的暫態分量； 數字濾波單元，用于對所采集的零序電壓、零序電流的暫態分量進行濾波處理并獲取 對應的模擬量的帶通頻帶信號； FFT處理單元，用于對所獲取的模擬量的帶通頻帶信號進行FFT運算后，采用最小二乘 擬合方法，實現對地電容的離散性計算； 保護邏輯運算單元，用于運算所述FFT處理單元數據分析的結果，采用高頻零序模型 識別法，實現對對地電容參數的分析計算，計算的基本公式為；
其中，i〇k為零序電流采樣值，uOk為零序電壓采樣值，COj為線路對地電容參數； 控制動作單元：當對地電容參數為負時，判定為區內故障，控制驅動開關分閘； 電源模塊，用于向所述采集單元、數字濾波單元和FFT處理單元提供工作電源。
[0006] 作為上述技術方案的改進，所述采集單元為16位同步采樣ADC，所述采集單元輸 入端分別連接電壓傳感器和電流傳感器。
[0007] 作為上述技術方案的改進，所述電壓傳感器為EVTV2. 0,所述電流傳感器為 SPT20〇
[0008] 作為上述技術方案的改進，所述數字濾波單元采用FIR數字帶通濾波器。
[0009] 作為上述技術方案的改進，還包括報警單元，用于當發生配電線路故障時發出報 警信號。
[0010] 作為上述技術方案的改進，所述開關分合閘可以為手動分合閘或遙控分合閘。
[0011] 作為上述技術方案的改進，還包括通信單元，用于與主站或其他終端進行雙向數 據交互。
[0012] 作為上述技術方案的改進，所述通信單元為GPRS3G單元。
[0013] 作為上述技術方案的改進，還包括后備電源模塊，所述后備電源模塊采用蓄電池 和超級對地電容，用于當線配電路停電后保證配電終端工作。
[0014] 本發明的有益效果有： 本發明一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其包括采集單元，所 述采集單元同步采集配電線路單相接地故障的零序電壓、零序電流的暫態分量。根據零序 電壓大于啟動門閥值，啟動濾波單元對零序電壓、零序電流進行數字濾波，計算出線路對地 對地電容參數，根據對地對地電容參數的正負特性，識別被保護線路是否發生單相接地故 障。
[0015] 本發明還采用電壓、電流傳感技術，無需外接零序PT，成本低，同時不受接地方式 和線路網架結構的制約，可適用于架空線路、電纜線路或者混合線路，性能優越，靈敏度高， 可檢測的接地電阻達到IK歐姆，而且在實際工程應用中，定值設定工作量小。
【附圖說明】
[0016] 下面結合附圖及具體實施例對發明作進一步說明，其中： 圖1是本發明實施例的結構示意圖； 圖2是本發明實施例的電路框圖。
【具體實施方式】
[0017] 參見圖1和圖2，本發明包括ADC7606、FIR數字帶通濾波器、FFT處理單元、保護 邏輯運算單元、通信單元、控制動作及報警單元、電源模塊以及后備電源模塊。
[0018] ADC7606輸入端連接電壓互感器、電流互感器，所述電壓互感器、電流互感器用于 檢測線路運行參數和狀態，當發生故障時，采集單元同步采集配電線路單相接地故障的零 序電壓和零序電流的暫態分量；本發明具體實施例中所述ADC7606采用ADI公司的8通道 16位AD7606完成電壓電流采集，整體精度優于0. 5%。
[0019] 當零序電壓大于啟動門閥值，啟動FIR數字帶通濾波器對零序電壓、零序電流進 行數字濾波；所述濾波單元，對所采集的零序電壓、零序電流的暫態分量進行濾波處理并獲 取對應的模擬帶通頻帶信號；本發明具體實施例中FIR數字帶通濾波器采用lattice公司 的CPLD完成I/O擴展，采用日本東芝的光耦器件進行重要DI\DO的隔離及RC濾波。
[0020] FFT處理單元對所獲取的模擬帶通頻帶信號進行FFT運算后，采用最小二乘擬合 方法，實現對地對地電容的離散化計算，并得到一系列序列數組；基本原理如下：配電終端 對采集的故障發生之初始20ms的暫態過程中的零序電壓信號U0、零序電流信號IO進行帶 通濾波處理：
[0021] 保護邏輯運算單元，用于運算所述FFT處理單元數據分析的結果，采用高頻零序 模型識別法，實現對對地電容參數的分析計算，計算的基本公式為；
其中，i〇k為零序電流采樣值，uOk為零序電壓采樣值，COj為線路對地電容參數。
[0022] 控制動作及報警單元，用于當發生配電線路故障時驅動開關分閘并發出報警信 號，基于零序電壓啟動條件，其中零壓閥值可設，當對地電容參數為負時，判定被保護線路 (即區內）發生單相接地故障；當發生單相接地故障時，控驅動開關分閘并發出報警信號，所 述開關分合閘可以為手動分合閘或遙控分合閘。
[0023] 電源模塊，向所述采集單元、濾波單元和處理單元提供工作電源；后備電源模塊， 所述后備電源模塊采用蓄電池和超級對地電容，用于當線配電路停電后保證配電終端工 作。通信單元，用于與主站或其他終端進行雙向數據交互，所述通信單元為3G (GPRS)通信 豐旲塊。
[0024] 以上所述，只是本發明的較佳實施方式而已，但本發明并不限于上述實施例，只要 其以任何相同或相似手段達到本發明的技術效果，都應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其特征在于，包括： 采集單元，用于同步采集配電線路單相接地故障的零序電壓、零序電流的暫態分量； 數字濾波單元，用于對所采集的零序電壓、零序電流的暫態分量進行濾波處理并獲取 對應的模擬量的帶通頻帶信號； FFT處理單元，用于對所獲取的模擬量的帶通頻帶信號進行FFT運算后，采用最小二乘 擬合方法，實現對地電容的離散性計算； 保護邏輯運算單元，用于運算所述FFT處理單元數據分析的結果，采用高頻零序模型 識別法，實現對對地電容參數的分析計算，計算的基本公式為；其中，i〇k為零序電流采樣值，uOk為零序電壓采樣值，COj為線路對地電容參數； 控制動作單元：當對地電容參數為負時，判定為區內故障，控制驅動開關分閘； 電源模塊，用于向所述采集單元、數字濾波單元和FFT處理單元提供工作電源。2. 根據權利要求1所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其 特征在于：所述采集單元為16位同步采樣ADC，所述采集單元輸入端分別連接電壓傳感器 和電流傳感器。3. 根據權利要求2所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，所 述電壓傳感器為EVTV2. 0,所述電流傳感器為SPT20。4. 根據權利要求1所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其 特征在于：所述數字濾波單元采用FIR數字帶通濾波器。5. 根據權權利1所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其 特征在于：還包括報警單元，用于當發生配電線路故障時發出報警信號。6. 根據權權利1所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其 特征在于：所述開關分合閘可以為手動分合閘或遙控分合閘。7. 根據權權利1所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其 特征在于：還包括通信單元，用于與主站或其他終端進行雙向數據交互。8. 根據權權利1或7所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端， 其特征在于：所述通信單元為GPRS3G單元。9. 根據權權利1所述的一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，其 特征在于：還包括后備電源模塊，所述后備電源模塊采用蓄電池和超級對地電容，用于當線 配電路停電后保證配電終端工作。
【專利摘要】本發明公開了一種具有配網單相接地故障檢測功能的配電自動化終端，包括：采集單元，用于同步采集配電線路單相接地故障的零序電壓、零序電流的暫態分量；數字濾波單元，用于對所采集的零序電壓、零序電流的暫態分量進行濾波處理并獲取對應的模擬量的帶通頻帶信號；FFT處理單元，用于對所獲取的模擬量的帶通頻帶信號進行FFT運算；保護邏輯運算單元，用于運算所述FFT處理單元數據分析的結果，實現對對地電容參數的分析計算；控制動作單元：當對地電容參數為負時，判定為區內故障，控制驅動開關分閘；電源模塊，用于提供工作電源。本發明具有單相接地故障檢測功能，性能優越，靈敏度高，提高了檢測技術定值設定的精確度和效率。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN105158644
【申請號】CN201510618395
【發明人】張維, 郭上華, 譚衛斌
【申請人】珠海許繼電氣有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月24日