配电网单相接地故障检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种配电网单相接地故障检测系统及方法。该系统包括：两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；一个同步探测器，在GNSS时间基准控制下通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。本发明专利技术提供的配电网单相接地故障检测系统及方法能够有效解决现有检测过程中幅度检测门限难以确定，经常发生误判的问题。

Detection system and method of single phase ground fault in distribution network

【技术实现步骤摘要】
配电网单相接地故障检测系统及方法
本专利技术涉及配网自动化
，特别是涉及一种配电网单相接地故障检测系统及方法。
技术介绍
配电网单相接地故障定位分离线探测器法和在线实时故障定位法。离线探测器法又分交流法和直流法。交流法是指，线路发生故障后，停电，向故障相注入交流信号，然后手持探测器沿线路用二分法寻找故障点，地面检测不需要登杆。直流法是指，线路发生故障后，停电，向故障相注入直流信号，然后手持钳形电流表沿线路用二分法寻找故障点，检测时需要把钳形电流表夹在导线上，需要登杆检测。交流法和直流法最大的特点是：单端注入，幅度检测，检测到信号时故障点在下游，检测不到信号时故障点在上游，信号消失处为故障点。交流法：线路发生故障后，停电，向故障相注入交流信号，然后手持探测器沿线路用二分法寻找故障点。现有交流法的缺点是：幅度检测门限难定，经常误判。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种配电网单相接地故障检测系统及方法，能够有效解决现有检测过程中幅度检测门限难以确定，经常发生误判的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种配电网单相接地故障检测系统，所述系统包括：两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；一个同步探测器，通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。在一些实施方式中，同步信号源包括：GNSS模块，用于将经纬度及秒脉冲信号提供给单片机；信号源单片机，连接至GNSS模块，用于根据GNSS模块提供的经纬度及秒脉冲同步驱动逆变电路；逆变电路，连接至信号源单片机，用于在信号源单片机的驱动下，将电源输出的直流电源信号转换为电压同步交流电流信号，并将电压同步交流信号输出至故障线路。在一些实施方式中，逆变电路包括：相互连接为逆变全桥结构的四个开关管。在一些实施方式中，同步信号源还包括：开关管驱动器，连接在开关管与信号源单片机之间，用于根据信号源单片机输出的控制信号驱动开关管，以完成对直流信号的同步逆变。在一些实施方式中，同步信号源还包括：滤波电路，包括滤波电容及滤波电感，连接在逆变电路的输出端，用于滤除逆变电路输出的高频信号。在一些实施方式中，同步信号源还包括：输出升压变压器，连接在滤波电路的输出端，用于对电压同步交流信号进行升压。在一些实施方式中，信号源单片机根据接收到的秒脉冲时间基准同步触发逆变电路。在一些实施方式中，同步探测器包括：采集线圈，用于采集故障线路的交流电流信号；探测器GNSS模块，用于向探测器单片机提供经纬度及秒脉冲时间基准；探测器单片机，连接至采集线圈及探测器GNSS模块，用于根据秒脉冲判断交流电流信号的相位及相位反转点。在一些实施方式中，同步探测器还包括：放大器，连接至采集线圈，用于对采集线圈采集到的交流电流信号进行放大；有源滤波器，连接至放大器，用于对经过放大的信号进行放大；差分变换器，连接在有源滤波器与探测器单片机之间，用于对经过放大后的信号进行差分变换，并输出至探测器单片机。此外，本专利技术还提供了一种配电网单相接地故障检测方法，所述方法包括：在故障线路的两个端点分别向故障线路注入电压同步信号，由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；在故障线路中检测交流电流信号的相位及相位反转点；以检测到的相位反转点为接地故障点。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术双端交流注入，相位检测，与单端注入幅度检测相比提高了故障定位准确度。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术实施例提供的同步信号源的结构图；图2是本专利技术实施例提供的双端注入信号方式的原理示意图；图3是本专利技术实施例提供的同步探测器的结构图。附图标记说明：1锂电池2滤波电感3滤波电容4输出升压变压器5开关管驱动器6开关管驱动器7开关管驱动器8开关管驱动器9单片机10GNSS模块11交流电流互感器T1开关管T2开关管T3开关管T4开关管21同步信号源22同步信号源31探测器线圈32有源滤波器33可调放大器34有源滤波器35差分变换器36单片机37液晶显示器38探测器GNSS模块具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的目的是配电网出现接地故障时，在故障相两端同时同步注入电压交流信号，故障点两侧电流相位相差180度，即故障点两侧电流相位相反。手持探测器沿线路用二分法检测相位，电流相位反转处为故障点。本专利技术包括两部分:同步信号源和同步探测器。两端信号源电压同相位注入信号称为同步。同步信号源技术方案如图1所示。参见图1，同步信号源包括如下部件。锂电池1的作用在于供电，它的供电参数为60V、10AH。开关管T1、T2、T3、T4为4只开关管，它们相互连接，共同组成逆变全桥。滤波电感2，用来滤除开关管动作的高频信号。滤波电容3，用来吸收高频信号。输出升压变压器4，输出交流80Hz110mA恒流信号。开关管驱动器5、6、7、8分别用来在单片机的控制下驱动对应的开关管。单片机9，10位AD，将电流互感器11输入的电流信号采样为数字信号。一个串口接收GNSS模块10输入的经纬度。两个外部中断源接收1PPS秒脉冲。GNSS模块10，北斗导航系统，向单片机9提供经纬度和秒脉冲。GNSS模块10保证同步是本专利技术的关键。交流电流互感器11，用来向单片机9提供电流采样信号保证恒流输出。双端注入信号方式如图2所示。参见图2，同步信号源21、22，交流80Hz110mA恒流，两台信号源在GNSS1PPS控制下同时同步输出信号。电力线电流参考方向一致，电流i1与电流i2的参考方向一致。这是因为探测器检测方向不变。此时，电流i1、电流i2幅度相同相位相反。同步探测器技术方案如图3所示。参见图3，探测器线圈31为空心1000匝。感应电力线中的信号电流，在探测过程中方向必须一致。有源滤波器32、34，80Hz信号通过。可调放大器33，将信号放大到波形稳定程度。差分变换35，将共地单端信号变换为平衡信号。单片机36，10位AD，将电流信号采样为数字信号。一个串口接收GNSS10输入的经纬度。接收1PPS秒脉冲，以此为相位参考点，这是本专利技术的关键。液晶显示器37，显示像素为64*128。探测器GNSS模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，包括：/n两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；/n一个同步探测器，在GNSS时间基准控制下通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，包括：
两个同步信号源，分别设置于故障线路的两个端点，且在GNSS时间基准控制下在故障相两端同时同步地向故障线路注入具有电压波形完全一致的高压信号；由于电流参考方向从一个信号源朝向另一个信号源，因此在故障点的两侧故障线路电流相位相反；
一个同步探测器，在GNSS时间基准控制下通过检测故障线路上的电流相位反转点来确定接地故障点。


2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源包括：
GNSS模块，用于将经纬度及秒脉冲信号提供给单片机作为时间基准；
信号源单片机，连接至GNSS模块，用于根据GNSS模块提供的经纬度及秒脉冲驱动逆变电路产生电压同步交流信号；
逆变电路，连接至信号源单片机，用于在信号源单片机的驱动下，将电源输出的直流电源信号转换为电压同步交流信号，并将电压同步交流信号输出至故障线路。


3.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，逆变电路包括：相互连接为逆变全桥结构的四个开关管。


4.根据权利要求3所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源还包括：
开关管驱动器，连接在开关管与信号源单片机之间，用于根据信号源单片机输出的控制信号驱动开关管，以完成对直流信号的同步逆变。


5.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，同步信号源还包括：
滤波电路，包括滤波电容及滤波电感，连接在逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚宇林，
申请(专利权)人：戚宇林，
类型：发明
国别省市：河北;13