一种配电网故障定点仪及检测方法技术

本发明专利技术创造提供了一种配电网故障定点仪及检测方法，包括：信号源和检测器；所述信号源设置在配电网的故障区段，用于在故障区段所属的多个分支线路停运时，向所述多个分支线路的接地相注入特征信号，所述特征信号通过所述多个分支线路的接地点构成回路；所述检测器用于与多个分支线路连接，用于对所述多个分支线路流过的特征信号进行测量，以得到所述故障区域中每个分支线路测量的结果，并基于所述测量结果确定所述故障区段的接地点。本发明专利技术创造所述的一种配电网故障定点仪及检测方法根据过零点时间差计算相位角、计算阻性电流的方式，确定故障区段的接地点，从而克服现有技术中检测效率低、数据准确性差等缺陷，提高了检测效率以及数据的准确性。

A fault fixed point instrument and its detection method for distribution network

【技术实现步骤摘要】
一种配电网故障定点仪及检测方法
本专利技术创造属于配电故障检测设备
，尤其是涉及一种配电网故障定点仪及检测方法。
技术介绍
我国配电网线路复杂，分支繁多，一旦发生接地故障，很难进行定位。据统计，电力用户遭受的停电事故95％以上是由配电网故障引起的。因此，准确定位配电网故障位置，对于及时隔离并修复故障、提高供电可靠性具有十分重要的意义。目前普遍采用信号注入法来进行故障的定位。信号源向故障相注入低频交流信号，然后用检测器沿故障线路进行地面巡测，当测得配电线路有电流时，说明故障点在测量点的下游，若无电流，说明故障点在测量点的上游。在故障点前后，检测器的指示有明显的大幅度变化，根据其明显变化判断故障点所在。但是，由于架空线路与大地之间存在分布电容，与信号源注入点的距离不同产生的容性电流也不同，且输电线路上由于种种原因存在大量入地电缆，这些电缆的分布电容更大。输电线路上的分布电容越大，容性电流越大，实际在故障点前后测得的电流无明显差异，无法检测出信号电流的突变，难以定位故障点。由于分布电容的存在，目前故障定位仪要求线路的对地电容影响不大，忽略短分支的分布电容，接地电阻值范围小等，这些约束条件使得故障定位仪存在有效定位距离较短，精确度不高等问题。专利技术创造内容有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种配电网故障定点仪及检测方法，阻性电流受分布电容的影响极小，以阻性电流为判断依据可以消除分布电容的影响,解决了目前配电网架空与埋地电缆混合线路分布电容对故障准确定点的影响。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种配电网故障定点仪，用于确定配电网的故障区域，包括信号源以及检测器；所述信号源设置在所述配电网的故障区段，所述信号源用于向分支线路的接地相注入特征信号，所述特征信号通过分支线路的接地点构成回路；所述信号源包括第一控制模块、第一供电模块、第一定位同步模块、第一通讯模块以及信号输出模块；所述第一控制模块包括第一单片机，所述第一定位同步模块、第一通讯模块以及信号输出模块与第一单片机相连；所述第一通讯模块用于向云端服务器发送过零点时间信息；所述信号输出模块用于向检测器输出信号；所述检测器与分支线路连接，所述检测器用于通过对分支线路流过的特征信号进行测量，以确定故障区段的接地点；所述检测器包括第二控制模块、第二定位同步模块、第二供电模块、第二通讯模块以及检测模块；所述第二控制模块包括第二单片机，所述第二定位同步模块、第二供电模块、第二通讯模块以及检测模块与第二单片机连接；所述第二通讯模块用于接受信号源发出的频率以及电压信息；所述检测模块包括第二感应线圈以及第二滤波放大器，用于对配电网电流信号滤波放大；所述第一供电模块以及第二供电模块分别用于对信号源和检测器供电；所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块分别用于对信号源和检测器进行时间同步和输出秒脉冲。进一步的，所述第一通讯模块以及第二通讯模块为无线通讯模块，所述第二无线通讯模块还用于向云端服务器发送测量结果和计算结果；所述第二通讯模块包括蓝牙通信组件，所述蓝牙通信组件的芯片中的WKP引脚与第二单片机的P1.5/TA0引脚连接，MOD引脚与第二单片机的P1.6/TA1引脚连接，STATE引脚与第二单片机的P1.7/TA2引脚连接，ROLE脚与第二单片机的P2.0/ACLK引脚连接，AUX脚与第二单片机的P2.1/TAINCLK引脚连接，TX脚与第二单片机的P3.5/URXD0引脚连接，RX脚与第二单片机的P3.4/UTXD0引脚连接。进一步的，所述第一供电模块包括锂电池以及电源电路，所述锂电池通过电源电路供电；所述第二供电模块包括无线充电线圈以及锂电池，所述无线充电线圈通过充电电路为锂电池充电；所述第一供电模块以及第二供电模块还分别配电网故障检测器供电。进一步的，所述信号输出模块包括A/D转换单元、相位鉴别单元、D/A转换单元以及功放单元，所述A/D转换单元用于将输出电压和输出电流进行A/D的转换，所述D/A转换单元以及功放单元用于控制输出电流大小和频率，所述相位鉴别单元用于调节电流相位变化幅度。进一步的，还包括第一过零比较器，所述第一过零比较器与第一单片机连接，所述第二单片机为STM32F103C8T6，所述第一过零比较器的芯片与第一单片机的20引脚连接，所述第一过零比较器用于测量电压信号的过零点；还包括第二过零比较器，所述第二过零比较器与第二单片机连接，所述第二过零比较器用于测量电压信号的过零点，所述第二过零比较器芯片中的AO引脚与第二单片机的P6.0/A0引脚连接，A2引脚与第二单片机的P6.2/A2引脚连接，CUR1ZERO引脚与第二单片机的P5.4/MCLK引脚连接，CUR2ZERO引脚与第二单片机的P5.3/UCLK1引脚连接。进一步的，所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块包括GPS，所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块用于对信号源进行时间同步和输出秒脉冲。进一步的，所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块还包括北斗，所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块用于对信号源进行时间同步和输出秒脉冲。进一步的，所述信号源还包括显示屏，所述显示屏与第一单片机连接并通过第一供电模块供电，所述显示屏用于显示信号源的输出频率、输出电流、输出电压以及剩余电量；所述信号源还包括变压器，所述变压器用于功率输出的阻抗变换；所述信号源还包括充电指示器，所述充电指示灯用于显示充电状态，包括充电中状态以及已充满状态；所述信号源还包括信号指示灯，所述信号指示器用于显示信号输出模块与用于检测输出信号的检测器的时间同步状态。进一步的，一种配电网故障定点仪的检测方法为：S1、信号源向被测线路发送固定频率的电压信号，测出电压信号的过零点；S2、检测器对被测线路上电流信号进行滤波、放大、过零比较器，测出电流信号的过零点；S3、信号源电压信号到达过零点时开始计时，通过GPS或北斗向检测器发送时间同步指令，检测器收到指令后开始计时；S4、当信号源电压信号遇到下一个过零点时记录此时距离开始计时所用的时间t1，当检测器电流信号遇到下一个过零点时记录此时距离开始计时所用的时间t2，计算二者的时间差Δt＝t2-t1；S5、计算信号源电压与检测器电流之间的相位差：ΔΦ＝ωΔt＝Δt/(2πf)；式中，f为信号源向被测线路发送的信号电压频率；S6、确定检测器处线路的阻抗角ψ；S7、检测器测量被测线路上的有效电流I，计算被测线路的阻性电流IR＝Icosψ。进一步的，S6中所述的阻抗角ψ为S5中所述的信号源电压与检测器电流之间的相位差ΔΦ。相对于现有技术，本专利技术创造所述的一种配电网故障定点仪及检测方法具有以下优势：本专利技术创造所述的一种配电网故障定点仪及检测方法根据过零点时间差计算相位角、计算阻性电流的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网故障定点仪，用于确定配电网的故障区域，其特征在于：/n包括信号源以及检测器，所述信号源用于发射故障特征信号，所述检测器用于接受故障特征信号；/n所述信号源包括第一通讯模块以及信号输出模块，所述信号源通过第一通讯模块以及信号输出模块向接地相注入特征信号；/n所述检测器包括第二通讯模块以及检测模块，所述检测器通过第二通讯模块以及检测模块对特征信号进行测量，以确定故障区段的接地点；/n所述信号源和检测器还分别设有第一同步定位模块以及第二同步定位模块，所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块分别用于对信号源和检测器进行定位以及时间同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障定点仪，用于确定配电网的故障区域，其特征在于：
包括信号源以及检测器，所述信号源用于发射故障特征信号，所述检测器用于接受故障特征信号；
所述信号源包括第一通讯模块以及信号输出模块，所述信号源通过第一通讯模块以及信号输出模块向接地相注入特征信号；
所述检测器包括第二通讯模块以及检测模块，所述检测器通过第二通讯模块以及检测模块对特征信号进行测量，以确定故障区段的接地点；
所述信号源和检测器还分别设有第一同步定位模块以及第二同步定位模块，所述第一定位同步模块以及第二定位同步模块分别用于对信号源和检测器进行定位以及时间同步。


2.根据权利要求1所述的一种配电网故障定点仪，其特征在于：
所述信号源还包括第一控制模块以及第一供电模块；
所述第一控制模块包括第一单片机，所述第一定位同步模块、第一通讯模块以及信号输出模块与第一单片机相连；
所述第一通讯模块还用于向云端服务器发送过零点时间信息；
所述信号输出模块用于向检测器输出信号；
所述检测器还包括第二控制模块以及第二供电模块；
所述第二控制模块包括第二单片机，所述第二定位同步模块、第二供电模块、第二通讯模块以及检测模块与第二单片机连接；
所述第二通讯模块还用于接受信号源发出的频率以及电压信息；
所述检测模块包括第二感应线圈以及第二滤波放大器，用于对配电网电流信号滤波放大；
所述第一供电模块以及第二供电模块分别用于对信号源和检测器供电；
所述第一通讯模块以及第二通讯模块为无线通讯模块，所述第二无线通讯模块还用于向云端服务器发送测量结果和计算结果；
所述第二通讯模块包括蓝牙通信组件，所述蓝牙通信组件的芯片中的WKP引脚与第二单片机的P1.5/TA0引脚连接，MOD引脚与第二单片机的P1.6/TA1引脚连接，STATE引脚与第二单片机的P1.7/TA2引脚连接，ROLE脚与第二单片机的P2.0/ACLK引脚连接，AUX脚与第二单片机的P2.1/TAINCLK引脚连接，TX脚与第二单片机的P3.5/URXD0引脚连接，RX脚与第二单片机的P3.4/UTXD0引脚连接。


3.根据权利要求2所述的一种配电网故障定点仪，其特征在于：所述第一供电模块包括锂电池以及电源电路，所述锂电池通过电源电路供电；
所述第二供电模块包括无线充电线圈以及锂电池，所述无线充电线圈通过充电电路为锂电池充电；
所述第一供电模块以及第二供电模块还分别配电网故障检测器供电。


4.根据权利要求1所述的一种配电网故障定点仪，其特征在于：所述信号输出模块包括A/D转换单元、相位鉴别单元、D/A转换单元以及功放单元，所述A/D转换单元用于将输出电压和输出电流进行A/D的转换，所述D/A转换单元以及功放单元用于控制输出电流大小和频率，所述相位鉴别单元用于调节电流相位变化幅度。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆业森，刘伟轩，李鹏刚，王锋，吴传红，
申请(专利权)人：天津浩源慧能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12