配网架空线路故障在线监测及定位系统

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1、配网架空线路故障在线监测及配网架空线路故障在线监测及定位系统定位系统陕西平开智能电气有限公司陕西平开智能电气有限公司概概 述述 配电线路配电线路网络结构复杂，接地及短路故障网络结构复杂，接地及短路故障发生率较高，传统的故障查找方式费时费力，发生率较高，传统的故障查找方式费时费力，特别是单相接地故障的检测至今没有很好的解特别是单相接地故障的检测至今没有很好的解决方案，我公司经过多年的研究和现场试验，决方案，我公司经过多年的研究和现场试验，独创了一种独创了一种特频信号注入检测法特频信号注入检测法，很好地解，很好地解决了单相接地故障的检测和定位。决了单相接地故障的检测和定位。单相接地故障检测的技术现

2、状目前市场上使用的主要检测手段有五种。从目前市场上使用的主要检测手段有五种。从理论上分析，没有问题。但是，对于配电网理论上分析，没有问题。但是，对于配电网络来说，它们都无法满足测量的可靠性。络来说，它们都无法满足测量的可靠性。目前市场上应用较为广泛的无源接地短路二目前市场上应用较为广泛的无源接地短路二合一故障指示器的检测原理，多采用五次谐波分合一故障指示器的检测原理，多采用五次谐波分量法或首半波电流突变法或两者的结合进行单相量法或首半波电流突变法或两者的结合进行单相接地故障区段的检测。接地故障区段的检测。局限性：局限性：由于五次谐波的变化和线路负荷电由于五次谐波的变化和线路负荷电流、网络结构的

3、变化有很大的关系，所以指示器流、网络结构的变化有很大的关系，所以指示器的测量精度无法保证，造成误动和拒动。的测量精度无法保证，造成误动和拒动。1 1、五次谐波法、五次谐波法 在线路始端注入连续脉冲信号，然后沿线路进在线路始端注入连续脉冲信号，然后沿线路进行信号检测，检测到脉冲信号说明故障点在下游，行信号检测，检测到脉冲信号说明故障点在下游，反之说明故障点在上游反之说明故障点在上游 局限性：局限性：定位范围过小定位范围过小(5km)，由于由于配网的网配网的网络结构复杂，分支众多，信号的衰减很大，无法保络结构复杂，分支众多，信号的衰减很大，无法保证指示器接受到足够强的信号判断故障。证指示器接受到足

4、够强的信号判断故障。2 2、电容电流脉冲幅值法、电容电流脉冲幅值法3 3、零序电流法、零序电流法 使用零序电流互感器采样（只适合于电使用零序电流互感器采样（只适合于电缆和无消弧线圈的系统）缆和无消弧线圈的系统）。局限性：局限性：零序电流互感器精度低，而配网中零序电流互感器精度低，而配网中发生单相接地故障后零序电流的数值随着接地电发生单相接地故障后零序电流的数值随着接地电阻阻(如水泥路接地、土地等）、网络结构和天气如水泥路接地、土地等）、网络结构和天气的变化变化较大，难以保证检测的准确度。的变化变化较大，难以保证检测的准确度。记录行波到达线路一端或两端的时间，然后利记录行波到达线路一端或两端的时

5、间，然后利用波速和时间计算故障距离。用波速和时间计算故障距离。局限性：局限性：该方法的关键是捕捉到故障点反射行该方法的关键是捕捉到故障点反射行波波头。但是，波波头。但是，在配电网中尤其在多分支的配电网在配电网中尤其在多分支的配电网中行波衰减和畸变都很严重中行波衰减和畸变都很严重，行波波头辨识十分困行波波头辨识十分困难难，无法保证指示器扑捉到正确波头。，无法保证指示器扑捉到正确波头。4 4、首半波法、首半波法该特征电流流过，安装在线路上和变电站的故障检测装置检测到该信号后即可该特征电流流过，安装在线路上和变电站的故障检测装置检测到该信号后即可检测出故障线路和位置，从而实现接地选线和定位。检测出故

6、障线路和位置，从而实现接地选线和定位。5 5、相间电流注入法、相间电流注入法(不对称电流源）不对称电流源）线路上发生单线路上发生单相接地故障时，控相接地故障时，控制器控制没有发生制器控制没有发生单相接地故障的两单相接地故障的两个正常相中任意相个正常相中任意相开关动作，使系统开关动作，使系统发生两相接地故障发生两相接地故障线路上流过单向特线路上流过单向特征电流，而其它征电流，而其它的的非故障线路无非故障线路无相间电流注入法相间电流注入法局限性：局限性：1 1）、发生单相接地故障本身就容易产生弧光接地过电压，）、发生单相接地故障本身就容易产生弧光接地过电压，而同时人为制造系统的接地操作，则很容易出

7、现操作过电压。两而同时人为制造系统的接地操作，则很容易出现操作过电压。两种过电压的风险对电网的安全运行造成很大的隐患，造成系统和种过电压的风险对电网的安全运行造成很大的隐患，造成系统和设备毁损的概率大大增加。设备毁损的概率大大增加。2 2）真空开关反复动作寿命短，注入电流过大（大于真空开关反复动作寿命短，注入电流过大（大于10A10A），），对电网有冲击。对电网有冲击。配网架空线路故障在线监测及定位系统配网架空线路故障在线监测及定位系统-特频信号注入法特频信号注入法 该系统克服了现有技术中故障检测终端误该系统克服了现有技术中故障检测终端误动、检测精度低、注入电流对电网有冲击、信动、检测精度低、

8、注入电流对电网有冲击、信号检测难等难题。号检测难等难题。特频信号注入法特频信号注入法系统系统构成：构成：故障检测终端故障检测终端通讯终端通讯终端信号源信号源主站监控软件主站监控软件系统示意 当配电网发生当配电网发生单相接地故障时，单相接地故障时，从中性点注入特频从中性点注入特频正弦波电流，该电正弦波电流，该电流除中性点消弧线流除中性点消弧线圈分流一部分外，圈分流一部分外，其余部分经由故障其余部分经由故障点与故障线路形成点与故障线路形成回路。回路。挂在线路上的故障检测终端检测到该电流信号，自动翻牌指示故障所在的出线和分支，并且把故障信号通过通信终端发回主站监控系统。该原理克服了现有产品准确度低的

9、缺陷，有效地解决了单相接地故障定位的难题。特频信号注入法特频信号注入法（单相接地故障检测原理）（单相接地故障检测原理）特频信号注入法特频信号注入法（短路故障检测原理）（短路故障检测原理）短路故障发生时故障线路短路故障发生时故障线路应有一个大的电流突变应有一个大的电流突变（100A以上），这个突变以上），这个突变电流的持续时间也就是保电流的持续时间也就是保护动作的时间，应在护动作的时间，应在秒以秒以内内采用电流突变的原理，判断的是线路电流的变化率，克服了现有产品采用电流突变的原理，判断的是线路电流的变化率，克服了现有产品（过流型判据）准确度低的缺陷，有效地解决了故障定位的难题。（过流型判据）准确

10、度低的缺陷，有效地解决了故障定位的难题。（1 1）采用太阳能电池板。）采用太阳能电池板。（2 2）抗干扰能力强，传感抗干扰能力强，传感器与检测对象始终处于等电位器与检测对象始终处于等电位状态，不受周围任何电磁场干状态，不受周围任何电磁场干扰。扰。（3 3）采用采用MCUMCU技术、技术、A/DA/D采采样技术以及低功耗技术设计研样技术以及低功耗技术设计研发。具有动作可靠，性能稳定，发。具有动作可靠，性能稳定，判断简易。判断简易。故障检测终端结构故障检测终端结构1 1、故障检测终端、故障检测终端 （4 4）具有检测负载电流、识别线路负载投入瞬间的浪涌电流变化、线路具有检测负载电流、识别线路负载投

11、入瞬间的浪涌电流变化、线路短路电流变化规律，能短路电流变化规律，能准确判断线路准确判断线路单相接地和单相接地和短路故障。短路故障。（5 5）有故障信号发生有故障信号发生时时，立即唤醒微控制芯片及相关电路，启动设置程，立即唤醒微控制芯片及相关电路，启动设置程序。故障恢复后，微控制芯片及相关电路重新进入休眠节能状态序。故障恢复后，微控制芯片及相关电路重新进入休眠节能状态 。（6 6）6666位加密码，有效防止误动。位加密码，有效防止误动。故障检测终端主要技术参数故障检测终端主要技术参数 线路电压：线路电压：6-35kV6-35kV 适用线径：适用线径：5mm5mm40mm40mm 复位时间：可根据

12、用户要求设定复位时间：可根据用户要求设定 信息传输形式：信息传输形式：GPRSGPRS 防护等级：防护等级：IP67IP67 最小负荷电流：最小负荷电流：2A2A 环境温度：环境温度：-40-40+70+70 闪光时间：闪光时间：8 8s/s/3 3次次 重重 量：量：450g450g 维护要求：免维护维护要求：免维护 太阳能电太阳能电池池 （1 1）接收故障检测终端）接收故障检测终端发射的故障信息。发射的故障信息。（2 2）对解调后的信号进）对解调后的信号进行解密计算，将故障信息发行解密计算，将故障信息发送给主站服务器系统。送给主站服务器系统。（3 3）采用微功耗设计，）采用微功耗设计，直接

13、安装在直接安装在10kV10kV线路上，可线路上，可以在线路上直接取能和采用以在线路上直接取能和采用太阳能供电。太阳能供电。（4 4）抗干扰能力强，不）抗干扰能力强，不受周围任何电磁场干扰受周围任何电磁场干扰。2 2、通信终端、通信终端通通信信终端主要技术参数终端主要技术参数 工作温度：工作温度：-40-40+70+70；无线收发功率：无线收发功率：10mW10mW；静态功耗：不大于静态功耗：不大于0.2W 0.2W；无线通信距离：无线通信距离：3030m m（互不干扰）；（互不干扰）；故障检测终端配置个数：每分支为故障检测终端配置个数：每分支为3 3只只 防护等级：防护等级：IP55IP55

14、 重量：不大于重量：不大于6kg6kg 使用寿命：使用寿命：8-108-10年年3 3、特频信号源、特频信号源 特频信号源特频信号源的作的作用是注入电源，产生用是注入电源，产生频率恒定的特殊频率频率恒定的特殊频率电流信号以启动悬挂电流信号以启动悬挂在线路上的故障检测在线路上的故障检测终端。终端。特频信号源内部主要由注入方波发生器、滤波电感、特频信号源内部主要由注入方波发生器、滤波电感、滤波电容以及注入电压互感器等组成。滤波电容以及注入电压互感器等组成。特频信号源产生的特频信号对系统的冲击很小。特频信号源产生的特频信号对系统的冲击很小。信号源主要技术参数信号源主要技术参数 一次额定电压一次额定电

15、压6-35kV 工作电源电压工作电源电压AC220V 最大注入电流最大注入电流2A 注入时间注入时间10s-100s 零序电压启动值零序电压启动值10V-100V可选可选 正常功耗正常功耗20W 绝缘水平绝缘水平一次接线端对外壳耐压：一次接线端对外壳耐压：42kV/1min 二次接线端对外壳：二次接线端对外壳：2kV/1min 接入方式接入方式有、无接地变压器的系统均可有、无接地变压器的系统均可 环境温度环境温度-40+70 维护要求维护要求免维护免维护主站监控系统主站监控系统根据线路安主站监控系统根据线路安装的通信终端发送的信号装的通信终端发送的信号进行故障区段的定位和显进行故障区段的定位和显示，按照预先确定的先后示，按照预先确定的先后关系给出故障区段，进行关系给出故障区段，进行告警、并能够灵活地查询告警、并能够灵活地查询线路历史单相接地信号和线路历史单相接地信号和短路故障信号，能够将故短路故障信号，能够将故障信息以短消息的方式转障信息以短消息的方式转发给相应的运行人员。发给相应的运行人员。欢欢迎莅临迎莅临陕西平开智能电气有限公司陕西平开智能电气有限公司西安市南二环东段金桂苑705电话：029-82252452