本发明专利技术提供一种高压输电网电缆线路专用故障指示器，包括测量模块、取电模块、电源模块、储能模块、MCU和通信模块；所述测量模块与MCU内的ADC单元相连，将采集到的电缆线路电流数据通过ADC单元传递到MCU内的中央处理器，并通过中央处理器进行电缆故障判定；通信模块用于将监测的电缆线路电流数据和判断得到的故障信号上传给上位系统；所述取电模块用于从电缆线路感应获取电能，取电模块与储能模块相连并为储能模块充电；取电模块与电源模块相连，为MCU供电；当电缆线路发生故障时，通过储能模块存储的电能替代取电模块为MCU供电。本发明专利技术可以对高压电缆的接地故障、短路故障进行有效的电气量检测，实现对故障区段快速在线故障定位。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种110KV/220kV电力电缆专用故障指示器，属于电力系统配电网故障区段定位装置。主要应用于城市配电网电缆使用过程中遇到的短路及接地故障指示功能，尤其对于多分支电缆线路及架空线和电缆混合线路具有明显优势。
技术介绍
当前，随着城市经济的发展和城市生活质量提高，我国众多城市电网改造逐步加快进程，其中220kV及IlOkV逐年架空线路将全部采用电缆入地方式，“缆化工程”即城市电缆化率，对美化城市环境和提升城市功能产生崭新的现实效应。电缆敷设于地下，不仅节约地面空间，而且有利于美观市容；且同一地下电缆通道，可以容纳多回线路，输送容量的适应性强；受自然条件(如雷电)和周围环境对电缆的影响较小，配合环网柜、分支箱等设备，可进行多组电缆线路联络，形成配电环网，具有更加灵活的运行方式。虽然随着高压电缆敷设的规模和发展日益加快，但尚存很大一部分电缆和架空线路混合应用的情况，且大量的电缆主干分支架构广泛应用，逐渐增加投运分支箱等新设备，使得I1kV及220kV的全电缆线路及混合电缆线路的多分支网络化结构开始逐渐形成规模。基于上述城市化电力电缆敷设及应用的现状，电缆故障出现检测增加了新的困难，尤其对多分支电缆的故障检测和混合线路的故障检测，较难实施以往行之有效的方法，原因主要为: 从电缆敷设结构拓扑来讲:传统的阻抗测距法伴随高压电缆接头和分支的增加，使得故障探测脉冲信号在传输中发生衰减，检测误差随机性的增大，因而不能有效地对线路参数进行有效的预估，致使故障判断的距离计算出现不定量的偏差。从检测方法来讲:常规高压脉冲检测法是电缆故障探测方法中较为常见的一种注入信号方法，在电缆终端一侧的分立端口处注入高压探测信号，在分支处进行接地和不接地处理。但当前，电缆的接口安全的增加的同时，电缆的各终端均在变电所内，很多是无户外终端杆形式结构，使得线路维修人员无法有效地接入故障探测需要注入的测量信号，以往常规的拆搭头线的方法难以实施，而GIS气室拔下GIS电缆终端受相关人员及设备的限制，无法确保得质量的可靠性。从电缆的接地方式来讲:由于110kV、220kV电压等级的电力电缆故障电流非常大，所以采用铝护套直接接地方式和经过避雷器接地方式，使得测量信号也受到其影响，严重影响脉冲电流法等探测方法的探测精度； 从电缆自身的结构来讲:单芯电缆广泛应用于IlOkV及以上电压等级，电缆线路大部分为直接接地故障，且部分为高阻接地，为检修方便相关的技术方法为拆除该故障相，使得传统低压电桥法、传统中压二次脉冲法中与完好相对比的方法等也难以实施，探测方法受到了较大的影响。
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不足，提供一种高压输电网电缆线路专用故障指示器，有效解决110KV、220kV电缆线路在多分支及混合线路的故障区段的准确故障定位问题。本专利技术采用的技术方案是: 一种高压输电网电缆线路专用故障指示器，包括测量模块、取电模块、电源模块、储能模块、MCU和通信模块； 所述测量模块与MCU内的ADC单元相连，将采集到的电缆线路电流数据通过ADC单元传递到MCU内的中央处理器，并通过中央处理器进行电缆故障判定；通信模块用于将监测的电缆线路电流数据和判断得到的故障信号上传给上位系统； 所述取电模块用于从电缆线路感应获取电能，取电模块与储能模块相连并为储能模块充电；取电模块与电源模块相连，为MCU供电；当电缆线路发生故障时，通过储能模块存储的电能替代取电模块为MCU供电。进一步地，所述测量模块包括电流感应器L1、第一滤波电路、交直流变换电路和信号增益调节电路；电流传感器LI连接第一滤波电路，第一滤波电路输出端连接两个串联的电阻Rl和R2，电阻Rl和R2连接节点连接交直流变换电路，交直流变换电路通过信号增益调节电路连接MCU的采样I/O端口。更进一步地，第一滤波电路包括电容Cl，交直流变换电路包括电阻R3和R4，以及二极管Dl和D2，信号增益调节电路包括运算放大器Ul和电阻R5、R6 ; 电流传感器LI的两端分别接瞬态电压抑制管TVSl的两端、电容Cl的两端、以及电阻Rl的一端和电阻R2的一端，电阻R2的一端接地；电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接在一起并连接电容C2的一端；电容C2的另一端通过电阻R7接电阻R3和R4的一端、二极管Dl的阳极、二极管D2的阴极和运算放大器Ul的同相输入端；二极管Dl的阴极和电阻R3的另一端接正电压VCC_A ; 二极管D2的阳极和电阻R4的另一端接地；运算放大器Ul的反相输入端接电阻R6的一端并通过电阻R5接地，电阻R6的另一端接运算放大器Ul的输出端；运算放大器Ul的输出端和/或电容C2的另一端用于连接MCU的两个采样I/O端口。进一步地，所述取电模块包括取电CT、整流滤波电路、稳压电路；所述电源模块中包括后备电池； 取电CT的两端接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端接稳压电路，稳压电路的输出端通过一个正向二极管连接MCU的供电端；电源模块中的后备电池通过另一正向二极管连接MCU的供电端。更进一步地，整流滤波电路包括整流桥U2，压敏电阻R8、电阻R9、二极管D3、电容CS ;稳压电路包括稳压芯片U3、二极管D4 ;电源模块至少包括电池BTl和二极管D6 ; 取电CT的两端接压敏电阻R8的两端，以及整流桥U2的两输入端；整流桥U2的地端接地，正输出端通过电阻R9接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接稳压芯片U3的输入端并通过电容C8接地；稳压芯片U3的参考端通过正向的二极管D4接地，输出端接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极接电容C9的一端和二极管D6的阴极；电容C9的另一端接地；二极管D5的阴极用于输出供电电压VCCO ;电池BTl的负极接地，正极接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极接二极管D5的阴极，也用于输出供电电压VCCO ; 储能模块包括NMOS管Q1，稳压二极管D10、储能电容C14、二极管Dll ；NM0S管Ql的漏极接取电模块中二极管D3的阳极，栅极通过电阻R14接MCU的一个储能控制端口，源极接稳压二极管DlO的阴极和储能电容C14的正极，以及二极管Dll的阳极；稳压二极管DlO的阳极和储能电容C14的负极接地；二极管Dll的阴极接取电模块中二极管D3的阴极。更进一步地，整流桥U2的正输出端连接MCU的一个突变量监测I/O端口。更进一步地，电源模块还包括电池BT2和二极管D7，以及电阻RlO和Rll ;电池BT2的负极接地，正极通过正向的二极管D7输出供电电压VCCO ;电池BT2的正极通过串联的电阻Rll和RlO接地，电阻Rll和RlO相接的节点用于连接MCU的一个电池监控I/O端口。具体地，所述故障指示器包括指示器壳体和连接在指示器壳体上的密封的环形体；指示器壳体内设有当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压输电网电缆线路专用故障指示器，其特征在于，包括测量模块、取电模块、电源模块、储能模块、MCU和通信模块；所述测量模块与MCU内的ADC单元相连，将采集到的电缆线路电流数据通过ADC单元传递到MCU内的中央处理器，并通过中央处理器进行电缆故障判定；通信模块用于将监测的电缆线路电流数据和判断得到的故障信号上传给上位系统；所述取电模块用于从电缆线路感应获取电能，取电模块与储能模块相连并为储能模块充电；取电模块与电源模块相连，为MCU供电；当电缆线路发生故障时，通过储能模块存储的电能替代取电模块为MCU供电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何光华，秦军，缪家冬，俞骏，孙柯，庄裕，袁钦成，郝海珍，王亮，朱秀香，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司无锡供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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