小电流接地故障区段在线定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小电流接地故障的区段在线定位系统，包括GPS对时装置、用于检测配电线路母线的零序电压相量检测装置、用于检测各电力线路的零序电流相量和电力线路两相电流幅值的电流检测装置、以及监控中心，所述系统适用于3~60kV中性点不接地电网，充分保证了定位的准确性与快速性，有效地解决中性点非有效接地电网单相接地故障的在线定位问题和线路区段线间短路故障监测问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种小电流接地故障的区段在线定位系统，尤其适用于T60kV中性点不接地电网，在线路带単相接地故障运行的情况下，測量零序电压和线路零序电流的幅值和相量信息，根据幅值和相位信息确定故障点的区段位置。
技术介绍
目前，国内3kV_60kV配电网中广泛采用中性点不接地方式为主，又称作小电流接地系统，该类系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可以在故障情况下继续运行广2个小时，但由于非有效接地电网发生単相接地故障时，其它两相对地电压升高为线电压，特别是发生间歇性弧光接地时，由于中性点没有电荷释放通路，会引起弧光接地过电压，系统绝缘受到威胁，容易扩大为相间短路。因此，必须尽快在 线检测故障线路，带电进行故障定位，以尽快排除故障。 中性点不接地电网发生单相接地时，故障电流非常小，加上中压电网接线复杂，分支众多，中性点非有效接地系统的单相接地故障定位成为ー个尚未得到很好解决的难题。人工巡线效率低，而且延长了停电时间，影响供电安全。目前，中性点不接地系统发生単相接地故障时，故障线路的判断是由选线装置来完成的，目前已有多种型号的选线装置投入运行。但是由于选线装置的选线方法的不完备，以及现场エ况的复杂，致使选线效率一直很低。因此，需要研究更精确的故障区间定位方法和装置。目前现场存在两种定位产品，第一种产品称为信号注入法，包括“S”注入法和エ频量注入法，该类方法不利用故障自身提供的故障信息进行被动式选线，而是主动地注入一个选线信号。其存在有问题，首先，由于注入信号的功率不够大，变换到高压侧的注入信号非常微弱，很难准确测量；其次，注入信号会在非故障线路中产生充电电流，要占用注入电源的容量，而且在故障电阻较大情况下，故障线路与非故障线路上的信号差异不明显；第三，需要附加信号装置，工程实现复杂，可靠性降低。第二种产品称为“故障指示器”，原理是測量线路故障电流进行定位，但是故障指示器测量的是相电流，由于单相接地电流远小于负荷电流，因此“故障指示器”无法准确提取故障信息，导致定位不准确。
技术实现思路
本技术的目的就是解决现有技术中的不足，提供ー种充分保证定位的准确性与快速性，有效地解决中性点非有效接地电网单相接地故障的在线定位问题和线路区段线间短路故障监测问题的小电流接地故障区段在线定位系统。为完成上述目的，本技术的技术解决方案是一种小电流接地故障区段在线定位系统，包括GPS对时装置、用于检测配电线路母线的零序电压相量检测装置、用于检测各电カ线路的零序电流相量和电カ线路两相电流幅值的电流检测装置、以及监控中心构成，其中GPS对时装置用于为系统内各个相量测量节点提供同步时钟信号；零序电压相量检测装置、电流检测装置实时的将各自的检测数据通过数据传输网络传至监控中心；监控中心根据接收到的检测数据，标识配电线路中各节点与故障点上下游关系、确定故障区段边线，定位故障区段进行故障定位。进ー步，所述定位系统的零序电压相量检测装置由二次电压互感器、信号调理整定单元、嵌入式采集板三部分构成，其中，二次电压互感器将较大的电压信号转换成低电压信号，然后通过信号调理整定单元将信号整定为AD转换器需要的幅值范围内以供嵌入式采集板采样，嵌入式采集板对来自信号调理整定单元的信号进行处理，得到零序电压相量，并将其实时传输到监控中心。所述嵌入式采集板包括信号同步采集単元、FFT相量计算单元和网络传输单元，信号同步采集単元接收来自信号调理整定单元的信号，进行周波采样，FFT相量计算单元对采样数据进行相量计算，网络传输单元将计算结果实时传至监控中心。进ー步，所述定位系统的电流检测装置包括二次电流互感器、信号调理整定单元、A、B相电流互感器及对应的交直流转换电路、和嵌入式采集板，其中，信号调理整定单元对来自二次电流互感器的信号进行整定，以供嵌入式采集板采样，线路A、B两相电流信号经对应的A、B相电流互感器转换为较低的电压信号，再由对应的交直流转换电路将所述交流电压调制为与其有效值相等的直流电压信号，输入到嵌入式采集板中进行处理，嵌入式采 集板对上述输入信号进行处理，得到零序电流相量和电カ线路两相电流幅值，并将其实时传输到监控中心。所述嵌入式采集板包括信号同步采集単元、相电流检测单元、FFT相量计算单元、GPRS网络传输单元，信号同步采集単元接收来自信号调理整定单元的信号，进行周波采样，FFT相量计算单元对采样数据进行相量计算，相电流检测单元根据A、B两相的交直流转换电路的输入信号来计算出电平信号幅值，网络传输单元将上述计算结果实时传至监控中心。所述嵌入式采集板集成两个ADC控制器，小电流故障检测和线间短路故障检测采用了双ADC多通道采集技术和DMA技木，利用ADCl的两个通道分别采集线电流三相中的两相，为减小误差，取其平均值，每周波采样20个点，并将其平均值作为相电流实际测量值。进ー步，所述定位系统的监控中心包括数据接收単元、数据库和监控单元，数据接收单元接收经由数据传输网络发送来的线路数据,并将数据按照不同的内容存入数据库的不同数据表中，为监控単元提供原始的线路数据，监控単元根据数据库中的原始数据，通过对数据进行分析和处理，定位故障。进ー步，所述定位系统中的数据传输网络可以采用GPRS网络，还可选用KB3000GPRS DTU模块实现ー对多的组网方式。此外，所述定位系统的上述嵌入式采集板采用的是英蓓特公司的EM-STM3210E评估板。本技术的小电流接地故障区段在线定位系统具有如下功能 准确采集配电网故障线路零序电流、零序电压相量； 准确采集配电网故障线路两相电流幅值； 具备GPRS无线传输功能；Θ设备抗干扰能力強，能够在电磁干扰强的场合，正常运行；Θ具备掉线重连功能； 满足低功耗要求，体积小； 设备具有运行指示灯，电源指示灯，电源开关，操作简单，易使用； 采用高精度AD转换器，耐压性高，输入阻抗大于50 ΜΩ ； 系统稳定性高；在恶劣环境下，及其它因素造成系统死机时，系统可以自己重启，避免检测人员在不知装置出问题的情况下，依然等待检测結果。本技术的特点在于(I)以嵌入式ARM处理器作为数据采集核心控制单元，采用GPS模块启动信息采集，实现广域相量測量；(2)利用ARM处理器12位AD转换，提高相量数据采样精度；(3)可以基于GPRS通信技术实现相量数据传输。附图说明图I示出了本技术的小电流接地故障区段在线定位原理图；图2示出了本技术的小电流接地故障区段在线定位系统；图3示出了本技术的零序电压相量检测装置的结构框图；图4示出了本技术的零序电压相量检测装置的信号调理整定单元的电路图；·图5示出了本技术的零序电压相量检测装置的嵌入式采集板的内部设计框图；图6示出了本技术的小电流接地故障区段在线定位系统的电流检测装置的结构示意图；图7示出了本技术的小电流接地故障区段在线定位系统的电流检测装置的电路设计图；图8示出了本技术的小电流接地故障区段在线定位系统的监控中心的结构示意图。具体实施例本技术提供一种小电流接地故障区段在线定位系统，如图2所示，包括用于为各个相量测量节点提供同步时钟信号的GPS对时装置、用于检测配电线路母线的零序电压相量检测装置(PMU电压)、用于检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小电流接地故障区段在线定位系统，其特征在于：包括GPS对时装置、用于检测配电线路母线的零序电压相量检测装置、用于检测各电力线路的零序电流相量和电力线路两相电流幅值的电流检测装置、以及监控中心，其中：GPS对时装置用于为系统内各个相量测量节点提供同步时钟信号；零序电压相量检测装置、电流检测装置实时的将各自的检测数据通过数据传输网络传至监控中心；监控中心根据接收到的检测数据，标识配电线路中各节点与故障点上下游关系、确定故障区段边线，定位故障区段进行故障定位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑顾平，牛卓博，齐郑，邓宏怀，杨以涵，唐亮，李刚，王宏伟，乔学军，姜超，田永超，樊志翀，梁树增，
申请(专利权)人：保定供电公司，华北电力大学保定，
类型：实用新型
国别省市：