一种离线式接地故障检测系统及方法技术方案

技术编号:14875292 阅读:112 留言:0更新日期:2017-03-23 22:57
本发明专利技术涉及一种离线式接地故障检测系统及方法,首先通过两根三相短接线将三相被测线路短接;将信号源的信号输出端连接任意一根三相短接线,信号源的接地端接地;其中,三相短接线与三相被测线路短接点的连线L垂直于三相被测线路;输出S特征信号,检测连线L两侧任意一相被测线路的S特征信号In,n=1,2,...,6;对In交替进行若干级放大和若干级滤波,再通过模数转换和快速傅里叶运算获得向量值Y正弦信号;根据Y正弦信号获取实际S特征信号电流值ISn特征电流;ISn特征电流最大的被测线路为故障相,根据二分法判断接地故障点的位置。本发明专利技术能够避免接地故障数据测量偏差造成的接地误判,逐级放大滤波可以解决信噪比过小的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电线路单相接地故障点巡查领域,具体涉及一种离线式接地故障检测系统及方法
技术介绍
在我国6kV、10kV和35kV供配电网络中,单相接地故障是配网线路出现最多的线路故障,特别是10kV配网更是如此。而相当多的接地故障,尤其是隐形接地故障(即软接地):如瓷瓶击穿、变压器内部接地、避雷器击穿、互感器接地、令克的绝缘子击穿等等,工作人员往往需要用几个小时,甚至是几十个小时才能将接地故障点找到。由于长时间不能恢复送电,不仅社会影响很大,供电的可靠性差,而且也使电力部门的售电量减少,直接影响到电力部们的经济效益。为此行业内出现了很多针对单相接地故障的巡查的新技术与新方法,诸如行波法、阻抗法、高压脉冲法等,但就从投入产出比来讲,S信号注入法实为当之无愧的明星并得到了广泛的认同,尽管S信号注入法使用方便,但在实际使用中发现若发生单相接地的线路为多回线路架设(其它回线路正常供电)或有特高压线路从其上方经过时,会在发生了单相接地故障线路上感应出大小不确定的工频感应电流,这对高压钳流表基于S信号注入法的特征信号测量来数无疑是一种灭顶的灾难,直接带来的问题将是特征信号测量的稳定性与准确性,进一步出现接地点误判甚至S信号注入法将无法使用。传统虽然有抗工频干扰的相关技术,要特别注意的是传统的信号处理是对信号集中放大后进行滤波处理,但在S信号注入法中,S/N(信噪比)过小,按照工频干扰100A,S特征信号为40mA计算S/N=1:2500,即原始信号信噪比为1:2500,若要实现S特征信号精度±1mA波动,那么初步估计硬件层滤波器必须实现将信噪比S/N调理到40:1以内,原始信号S/N太小,若采用集中放大滤波处理的话,有用信号会被彻底淹没在干扰信号中进一步影响后级信号处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题,提供一种离线式接地故障检测系统及方法,能够解决信噪比过小的工频感应电流干扰问题。为了达到上述目的,本专利技术方法采用如下技术方案:包括以下步骤:步骤一:通过两根三相短接线将三相被测线路短接;将信号源的信号输出端通过S注入信号线连接任意一根三相短接线,将信号源的接地端通过接地线接地;其中,三相短接线与三相被测线路短接点分别为O1、O2和O3,O1、O2和O3的连线L垂直于三相被测线路;步骤二:通过信号源和S注入信号线输出S特征信号,将高压钳流表依次挂扣于连线L两侧任意一相被测线路上,获取被测线路的S特征信号In,n=1,2,...,6;步骤三:对S特征信号In交替进行若干级放大和若干级滤波,得到S特征正弦信号;步骤四:将S特征正弦信号进行模数转换后通过快速傅里叶运算,获得S特征正弦信号所对应的向量值Y正弦信号;步骤五:根据向量值Y正弦信号计算电流有效值IRMS,通过电流有效值IRMS计算实际S特征信号电流值ISn特征电流;步骤六:比较实际S特征信号电流值ISn特征电流,ISn特征电流最大的被测线路为故障相,根据二分法判断接地故障点的位置。进一步地,步骤三具体包括:301、S特征信号In通过输入带截止频率为100Hz低通滤波的低增益差动放大器进行差分放大,得到信号S1;302、信号S1通过多路反馈无限增益带通滤波器进行第一级滤波,得到信号S2;303、信号S2依次通过二次放大、第二级滤波和整流,得到S特征正弦信号。进一步地,步骤302中多路反馈无限增益带通滤波器是由5个二阶多路反馈无限增益带通滤波器组成的,其整体带有20倍增益;步骤303中第二级滤波采用的滤波器为8阶阻带频率-90dB衰减。进一步地,步骤四中,将S特征正弦信号进行一个周波64点连续ADC采样后,得到一个周波瞬时连续64点模拟量信号所对应的数字信号量,通过对该数字信号量进行64点快速傅里叶运算,获得S特征正弦信号所对应的向量值Y正弦信号=a+bj;步骤五中,进一步地,步骤五中,ISn特征电流=IRMS×K,K为标定系数。本专利技术系统的技术方案是:包括两根三相短接线、用于挂扣于任意一相被测线路的高压钳流表以及用于输出S特征信号的信号源,三相短接线将三相被测线路短接;信号源的接地端通过接地线接地,信号源的信号输出端通过S注入信号线连接任意一根三相短接线;高压钳流表通过滤波器连接用于计算实际S特征信号电流值并判断接地故障点的控制器。进一步地,控制器采用智能掌上终端PDA。进一步地,三相被测线路上分别悬挂有一根信号线挂接令克棒,信号线挂接令克棒均包括上端的工作头和下端的绝缘杆,工作头通过保险丝与三相短接线相连。进一步地,高压钳流表包括上端挂扣于任意一相被测线路上的钳头和下端的绝缘杆连接头,绝缘杆连接头与钳流表令克棒相连。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术方法中针对目前采用S注入法使用的高压钳流表在进行S特征信号测量时,未考虑到接地线路可能会存在工频感应干扰电流情况,对高压钳流表获取的S特征信号进行逐级放大、滤波和快速傅里叶运算等求得实际S特征信号电流值,有效避免接地故障特征数据测量偏差进而造成接地误判,本专利技术采用逐级放大逐级滤波的方式可以有效解决信噪比过小时对后级滤波器的影响,能够达到理想的滤波效果;本专利技术方法可有效的针对存在工频干扰的接地故障线路使用。进一步地,本专利技术首先感应到的杂乱无章且微弱的S特征信号In通过输入带截止频率为100Hz低通滤波的低增益差动放大器进行差分放大,这样有利于消除信号中的共模干扰信号以及大部分高频背景噪声等;通过多路反馈无限增益带通滤波器来实现S1信号边放大边滤波的效果;本专利技术采用两级滤波有效解决了单级滤波器设计困难效果不理想的问题,同时采用逐级放大逐级滤波的方式可以避免随负荷干扰增大有用信号会被明显衰减的缺陷。本专利技术系统中通过给传统全通带高压钳流表增设带通滤波器,实现了故障线路若存在感应电流情况下能够通过滤波器将工频干扰滤除的效能,实际使用中发现在工频干扰小于10A条件下,工频干扰对施加的S特征信号没有产生影响,这种情况完全满足现场使用情况,很好地解决了现场感应干扰带来的接地故障误判状况。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图;图2是本专利技术单相接地故障巡检原理图;图3是本专利技术的电路框图;图4是高压钳流表的结构示意图。其中:1-三相短接线;2-信号线挂接令克棒;3-高压钳流表;4-S注入信号线;5-接地线;6-信号源;7-钳流表令克棒;8-智能掌上终端PDA;9-接地故障点。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1至图4所示,本专利技术系统包括两根三相短接线1、用于挂扣于任意一相被测线路的高压钳流表3以及用于输出S特征信号的信号源6,三相短接线1将三相被测线路短接;信号源6的接地端通过接地线5接地,信号源6的信号输出端通过S注入信号线4连接任意一根三相短接线1;高压钳流表3通过滤波器连接用于计算实际S特征信号电流值并判断接地故障点9的控制器;控制器采用智能掌上终端PDA8。三相被测线路上分别悬挂有一根信号线挂接令克棒2,信号线挂接令克棒2均包括上端的工作头和下端的绝缘杆,工作头通过保险丝与三相短接线1相连。高压钳流表3包括上端挂扣于任意一相被测线路上的钳头和下端的绝缘杆连接头,绝缘杆连接头与钳流表令克棒7相连。当前基于高压钳流表S特征信号测量(S注入本文档来自技高网
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一种离线式接地故障检测系统及方法

【技术保护点】
一种离线式接地故障检测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:通过两根三相短接线(1)将三相被测线路短接;将信号源(6)的信号输出端通过S注入信号线(4)连接任意一根三相短接线(1),将信号源(6)的接地端通过接地线(5)接地;其中,三相短接线(1)与三相被测线路短接点分别为O1、O2和O3,O1、O2和O3的连线L垂直于三相被测线路;步骤二:通过信号源(6)和S注入信号线(4)输出S特征信号,将高压钳流表(3)依次挂扣于连线L两侧任意一相被测线路上,获取被测线路的S特征信号In,n=1,2,...,6;步骤三:对S特征信号In交替进行若干级放大和若干级滤波,得到S特征正弦信号;步骤四:将S特征正弦信号进行模数转换后通过快速傅里叶运算,获得S特征正弦信号所对应的向量值Y正弦信号;步骤五:根据向量值Y正弦信号计算电流有效值IRMS,通过电流有效值IRMS计算实际S特征信号电流值ISn特征电流;步骤六:比较实际S特征信号电流值ISn特征电流,ISn特征电流最大的被测线路为故障相,根据二分法判断接地故障点(9)的位置。

【技术特征摘要】
1.一种离线式接地故障检测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:通过两根三相短接线(1)将三相被测线路短接;将信号源(6)的信号输出端通过S注入信号线(4)连接任意一根三相短接线(1),将信号源(6)的接地端通过接地线(5)接地;其中,三相短接线(1)与三相被测线路短接点分别为O1、O2和O3,O1、O2和O3的连线L垂直于三相被测线路;步骤二:通过信号源(6)和S注入信号线(4)输出S特征信号,将高压钳流表(3)依次挂扣于连线L两侧任意一相被测线路上,获取被测线路的S特征信号In,n=1,2,...,6;步骤三:对S特征信号In交替进行若干级放大和若干级滤波,得到S特征正弦信号;步骤四:将S特征正弦信号进行模数转换后通过快速傅里叶运算,获得S特征正弦信号所对应的向量值Y正弦信号;步骤五:根据向量值Y正弦信号计算电流有效值IRMS,通过电流有效值IRMS计算实际S特征信号电流值ISn特征电流;步骤六:比较实际S特征信号电流值ISn特征电流,ISn特征电流最大的被测线路为故障相,根据二分法判断接地故障点(9)的位置。2.根据权利要求1所述的一种离线式接地故障检测方法,其特征在于:步骤三具体包括:301、S特征信号In通过输入带截止频率为100Hz低通滤波的低增益差动放大器进行差分放大,得到信号S1;302、信号S1通过多路反馈无限增益带通滤波器进行第一级滤波,得到信号S2;303、信号S2依次通过二次放大、第二级滤波和整流,得到S特征正弦信号。3.根据权利要求2所述的一种离线式接地故障检测方法,其特征在于:步骤302中多路反馈无限增益带通滤波器是由5个二阶多路反馈无限增益带...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈波陈郭力马立军杨国洲蒲剑峰李栋孙胜兰韩斐滕晓
申请(专利权)人:国家电网公司国网陕西省电力公司汉中供电公司许继电源有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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