專利名稱：高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)，是利用電流暫態(tài)分量的接地極線路行波故障測(cè)距原理的在線故障測(cè)距系統(tǒng)，主要解決高壓直流輸電系統(tǒng)接地極線路的準(zhǔn)確、 在線故障定位等問(wèn)題。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電系統(tǒng)一般具有雙極、單極金屬回線和單極大地回線三種運(yùn)行方式。 利用大地作為廉價(jià)和低損耗回流回路是經(jīng)濟(jì)有效的，因而在直流輸電工程中，利用大地構(gòu)成直流電流回路已得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)接地極線路發(fā)生短路或斷線故障時(shí)，將對(duì)直流系統(tǒng)單極大地回線運(yùn)行方式產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并導(dǎo)致單極閉鎖故障?？梢?jiàn)，對(duì)接地極線路進(jìn)行故障監(jiān)視和快速、準(zhǔn)確故障定位對(duì)于提高高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性具有重要意義。高壓直流輸電系統(tǒng)單極大地回線運(yùn)行時(shí)，在接地極線路上將通過(guò)全部負(fù)荷電流； 雙極運(yùn)行時(shí)，接地極線路作為不平衡電流的通道。即使在單極通過(guò)全部負(fù)荷電流時(shí)，接地極線路上電壓也很低。因此，換流站采用傳統(tǒng)的電流、電壓測(cè)量方法，難以檢測(cè)到靠近接地極的對(duì)地短路故障。為了檢測(cè)接地極線路故障，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出脈沖回聲、阻抗等接地極線路故障監(jiān)測(cè)裝置。其基本原理是，在換流站兩根接地極引線之間加低壓高頻脈沖，通過(guò)接收這些脈沖的回波，計(jì)算接地極線路的阻抗。當(dāng)引線任何地點(diǎn)發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，其阻抗的變化將反映到監(jiān)測(cè)裝置中，從而判定是否發(fā)生故障，并能判斷故障地點(diǎn)。但從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，測(cè)距存在較大的死區(qū)和無(wú)法對(duì)高阻抗接地故障和瞬時(shí)故障進(jìn)行定位等眾多問(wèn)題。近幾年來(lái)，基于行波原理的電力線路在線故障測(cè)距技術(shù)在我國(guó)交、直流輸電線路中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。理論分析表明，基于行波原理的電力線路在線故障測(cè)距技術(shù)完全可以用于直流輸電系統(tǒng)接地極線路。該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是能夠連續(xù)監(jiān)視接地極線路上發(fā)生的各種類型的故障，并給出準(zhǔn)確的故障點(diǎn)位置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種能夠連續(xù)監(jiān)視接地極線路上發(fā)生的各種類型的故障，并給出準(zhǔn)確的故障點(diǎn)位置的測(cè)距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓直流輸電系統(tǒng)接地極線路故障測(cè)距的高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)，包括電流互感器、故障行波采集裝置、直流電源、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和行波分析主站，其特征在于將PC機(jī)作為行波故障分析主站，與故障行波采集裝置Tl和故障行波采集裝置T2構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)。故障行波采集裝置Tl的一端連接換流站側(cè)，另一端通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)連接行波故障分析主站PC ；故障行波采集裝置T2的一端連接極址側(cè)，另一端通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)連接行波故障分析主站PC。[0009]故障行波采集裝置Tl還包括GPS對(duì)時(shí)裝置Gl和GPS天線，故障行波采集裝置Tl 通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置Gl與GPS天線相連，故障行波采集裝置T2還包括GPS對(duì)時(shí)裝置G2和 GPS天線，直流電源為太陽(yáng)能電源，故障行波采集裝置T2通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置G2與GPS天線相連，太陽(yáng)能電源與故障行波采集裝置T2相連。工作原理故障行波采集裝置Tl和故障行波采集裝置T2分別通過(guò)換流站側(cè)互感器CT1-CT4 和極址側(cè)互感器CT5-CT6獲取接地極線路兩端的電流暫態(tài)信號(hào)，由故障行波采集裝置Tl和 T2內(nèi)的超高速數(shù)據(jù)采集電路進(jìn)行超高速數(shù)據(jù)采集，故障行波采集裝置Tl和T2通過(guò)全球定位系統(tǒng)GPS對(duì)時(shí)裝置對(duì)時(shí)，通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)將各自記錄的故障行波數(shù)據(jù)發(fā)送到行波故障分析主站，由行波故障分析主站自動(dòng)給出接地極線路故障測(cè)距結(jié)果。極址側(cè)故障行波采集裝置所需直流電源采用太陽(yáng)能供電技術(shù)，以解決在極址側(cè)終端塔周圍無(wú)現(xiàn)成的供電電源現(xiàn)狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比本裝置的有益效果是1、本系統(tǒng)所利用的行波信號(hào)為高壓直流輸電系統(tǒng)接地極線路故障本身所產(chǎn)生，而無(wú)需配備專門的故障探測(cè)信號(hào)發(fā)射設(shè)備，因此能夠連續(xù)監(jiān)視高壓直流輸電系統(tǒng)接地極線路上發(fā)生的各種類型的故障。2、可利用接地極線路內(nèi)部故障產(chǎn)生的初始行波，計(jì)算故障點(diǎn)到換流站和接地極之間的距離；也可利用接地極線路故障時(shí)在換流站感受到的第1個(gè)正向行波浪涌(由換流站向故障點(diǎn)方向傳播)與第2個(gè)反向行波浪涌(由故障點(diǎn)向換流站方向傳播)之間的時(shí)延計(jì)算換流站到故障點(diǎn)之間的距離，給出接地極線路故障時(shí)精確的故障點(diǎn)位置信息。
圖1是高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成圖，是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例。其中極I、極II中性母線CT1-CT4換流站側(cè)電流互感器CT5-CT6極址側(cè)電流互感器K1、K2開關(guān)C1、C2電容G1、G2GPS對(duì)時(shí)裝置T1、T2故障行波采集裝置GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)PC行波故障分析主站主機(jī)DC太陽(yáng)能電源。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對(duì)高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)做進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)主要由六部分構(gòu)成，電流互感器CT1-CT6、 開關(guān)Κ1、Κ2，電容C1、C2，故障行波采集裝置Tl，Τ2、行波故障分析主站PC、GPS對(duì)時(shí)裝置G1， G2、太陽(yáng)能電源和GPRS通信網(wǎng)絡(luò)組成。將PC機(jī)作為行波故障分析主站的主機(jī)，與接地極線路兩端的故障行波采集裝置Tl和故障行波采集裝置T2構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)。其中故障行波采集裝置Tl安裝在接地極線路的換流站側(cè)，故障行波采集裝置T2安裝在接地極線路所在的極址側(cè)。故障行波采集裝置Tl的一端連接換流站側(cè)，另一端通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)連接行波故障分析主站PC ；故障行波采集裝置T2的一端連接極址側(cè)，另一端通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)連接行波故障分析主站PC。換流站側(cè)包括極I和極II中性母線、開關(guān)ΚΙ、K2、電流互感器CT1-CT4和過(guò)電壓吸收電容Cl、C2，電流互感器CT1、CT2分別安裝在電容Cl、C2的接地端，極I和極II中性母線分別經(jīng)K1、K2后連接接地極線路側(cè)M點(diǎn)，CT3、CT4分別安裝在接地極線路側(cè)兩相上，極址側(cè)包括電流互感器CT5-CT6，CT5、CT6分別安裝在接地極線路極址側(cè)兩相上，極址側(cè)N點(diǎn)接地。故障行波采集裝置Tl通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置Gl與GPS天線相連，故障行波采集裝置 T2通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置G2與GPS天線相連，太陽(yáng)能電源與故障行波采集裝置T2相連。1、故障行波信號(hào)的獲取在換流站，通過(guò)專門研制的小型電流互感器分別安裝在過(guò)電壓吸收電容Cl，C2低壓側(cè)以及接地極線路側(cè)，獲取接地極線路行波信號(hào)，在極址側(cè)，為了獲取接地極線路的行波信號(hào)，也需要安裝小型電流互感器。2、超高速數(shù)據(jù)采集采用現(xiàn)代微電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)暫態(tài)行波波形的超高速記錄，應(yīng)用高級(jí)的數(shù)字信號(hào)分析處理方法，檢測(cè)行波脈沖到達(dá)時(shí)刻，精確，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。為了保證行波測(cè)距分辨率在500m以上，行波信號(hào)采集頻率一般不應(yīng)少于500kHz， 使用常規(guī)的由微處理器直接控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)的方式很難實(shí)現(xiàn)。需要專門設(shè)計(jì)由硬件實(shí)現(xiàn)的高速數(shù)據(jù)采集電路單元(DAU)來(lái)記錄故障電流行波信號(hào)。由于故障行波信號(hào)有一定的上升時(shí)間以及干擾的影響，信號(hào)檢測(cè)觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)時(shí)間與實(shí)際行波信號(hào)到達(dá)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間可能有偏差，需要采取數(shù)字信號(hào)處理方法，準(zhǔn)確地檢測(cè)出行波信號(hào)到達(dá)時(shí)間。在現(xiàn)代行波故障分析中一般使用B —樣條函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)作為基小波函數(shù)，并對(duì)行波信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)小波變換。因?yàn)樾〔ㄏ禂?shù)的模極大值點(diǎn)與行波信號(hào)的奇異點(diǎn)(即行波浪涌波頭的起始點(diǎn))相對(duì)應(yīng)，因此可以將小波系數(shù)模極大值點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間確定為行波浪涌的到達(dá)時(shí)刻。3、雙端采集裝置的精確時(shí)間同步對(duì)于雙端D型測(cè)距方法來(lái)說(shuō)，如果要達(dá)到不少于500m的測(cè)距分辨率，兩端行波采集裝置的時(shí)間同步精度應(yīng)該達(dá)到3 μ S。在行波測(cè)距裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)一個(gè)高穩(wěn)定度晶振構(gòu)成的時(shí)鐘，由來(lái)自GPS時(shí)鐘系統(tǒng)的IPPS (秒)脈沖信號(hào)進(jìn)行同步，使其走時(shí)誤差不大于1 μ S。在暫態(tài)電流行波信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，信號(hào)檢測(cè)觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)，精確地記錄下行波脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)刻。4、通信問(wèn)題的解決雙端D型測(cè)距法需要知道線路兩端裝置記錄下的初始故障電流行波到達(dá)時(shí)間，因此，需要解決數(shù)據(jù)通信遠(yuǎn)傳問(wèn)題。由于不像保護(hù)裝置那樣需要在故障后立即動(dòng)作，因此，不要求為測(cè)距裝置之間設(shè)置專用通信通道。一般做法是在換流站或控制中心配置一臺(tái)PC機(jī)作為行波測(cè)距系統(tǒng)主站， 與所管轄的接地極線路兩端故障行波采集裝置構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)。PC主站可通過(guò)無(wú)線分組業(yè)務(wù)(GPRS)通信技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)故障行波采集裝置通信，讀取裝置記錄下的故障電流行波數(shù)據(jù)。5、極址側(cè)行波采集裝置電源的解決[0037]極址側(cè)的故障行波采集裝置安裝在極址側(cè)終端塔上，周圍沒(méi)有現(xiàn)成的供電電源， 因而必須解決電源問(wèn)題。本方案采用太陽(yáng)能供電技術(shù)為極址處故障行波采集裝置提供所需的直流電源。工作過(guò)程如下故障行波采集裝置Tl、T2通過(guò)專門研制的小型電流互感器獲取接地極線路電流暫態(tài)信號(hào)，故障行波采集裝置Tl獲取換流站側(cè)的電流互感器CT1-CT4上的電流暫態(tài)信號(hào)， 并進(jìn)行超高速采集(采樣頻率為2MHz)，故障行波采集裝置T2獲取極址側(cè)的電流互感器 CT5-CT6上的電流暫態(tài)信號(hào)，并進(jìn)行超高速采集(采樣頻率為2MHz)，其中極址側(cè)的故障行波采集裝置T2使用太陽(yáng)能電源。故障行波采集裝置Tl通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置Gl對(duì)時(shí)，故障行波采集裝置T2通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置G2對(duì)時(shí)，故障行波采集裝置Tl和T2通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)將各自記錄的故障行波數(shù)據(jù)發(fā)送到行波故障分析主站PC，由行波故障分析主站PC自動(dòng)給出接地極線路故障測(cè)距結(jié)果。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)，包括電流互感器、故障行波采集裝置、 直流電源、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和行波分析主站，其特征在于將PC機(jī)作為行波故障分析主站，與故障行波采集裝置Tl和故障行波采集裝置T2構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)，故障行波采集裝置Tl的一端連接換流站側(cè)，另一端通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)連接行波故障分析主站PC，故障行波采集裝置T2的一端連接極址側(cè)，另一端通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)連接行波故障分析主站PC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于故障行波采集裝置Tl還包括GPS對(duì)時(shí)裝置Gl和GPS天線，故障行波采集裝置Tl通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置Gl與GPS天線相連，故障行波采集裝置T2還包括GPS對(duì)時(shí)裝置G2和GPS天線，直流電源為太陽(yáng)能電源，故障行波采集裝置T2通過(guò)GPS對(duì)時(shí)裝置G2與GPS天線相連，太陽(yáng)能電源與故障行波采集裝置T2相連。
專利摘要一種高壓直流輸電接地極線路行波測(cè)距系統(tǒng)，是利用電流暫態(tài)分量的接地極線路行波故障測(cè)距原理的在線故障測(cè)距系統(tǒng)，主要解決高壓直流輸電系統(tǒng)接地極線路的準(zhǔn)確、在線故障定位等問(wèn)題。包括電流互感器、故障行波采集裝置、直流電源、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和行波分析主站，其特征在于將PC機(jī)作為行波故障分析主站，與故障行波采集裝置T1和故障行波采集裝置T2構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)。能夠連續(xù)監(jiān)視接地極線路上發(fā)生的各種類型的故障，并給出準(zhǔn)確的故障點(diǎn)位置的測(cè)距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓直流輸電系統(tǒng)接地極線路故障測(cè)距。
文檔編號(hào)G01R31/08GK201993433SQ20102062283
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者馮鶇, 常春光, 張楠, 李京, 王海軍, 程江平, 蔡永梁, 陳平, 陳羽 申請(qǐng)人:中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心, 山東科匯電力自動(dòng)化有限公司