一種基于智能設備的配電網單相接地故障帶電定位裝置的制作方法

本發明屬于一種電力技術和設備，適用于3—60kV中性點非有效接地電網，能夠在單相接地故障發生時，在帶故障運行的情況下進行準確定位。

背景技術：

我國3—60kV配電網廣泛采用中性點非有效接地方式，又稱為小電流接地系統，小電流接地系統的故障絕大多數是單相接地故障。發生單相接地故障時，接地電流很小，可以在故障情況下繼續運行1—2個小時，但是必須盡快找到故障點，這就提出了帶電故障定位問題。

配電網單相接地故障帶電定位問題長期以來沒有得到很好的解決，人工巡線不僅耗費了大量人力物力，而且延長了停電時間，影響供電安全。有文獻提出從PT注入高頻信號，沿線路檢測該信號確定故障位置，但是由于線路分布電容對高頻信號形成通路，因此在經電阻接地時定位不準確。申請號為2008102248858的發明專利公開了一種配電網單相接地故障定位方法，該定位方法原理為:首先在線路始端注入高壓直流信號，沿線路檢測直流信號確定故障區域;然后在線路始端注入高壓交流信號，沿線路檢測交流信號確定故障點位置。該方法在應用時需要將可以運行的線路停電，并采取措施將線路從電力系統中隔離，然后通過特制的信號源將信號注入到線路中后再進故障定位。該定位方法在線路停電后的故障定位精度高，但是，必須對線路采取停電措施才能應用，使得可以供電的線路必須停電，影響供電可靠性和用戶的用電。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于智能設備的配電網單相接地故障帶電定位裝置。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于智能設備的配電網單相接地故障帶電定位裝置，該單相接地故障定位裝置由上位機和下位機兩個部分組成，所述上位機安裝于變電站內，用于測量和傳輸母線零序電壓信號，所述的下位機裝置為智能設備在線路上移動檢測；巡視人員佩戴智能設備在線路上進行移動檢測；所述的智能設備包括智能手持終端及智能頭燈；

所述智能頭燈包括攝像頭以及與攝像頭相連接的無線通信模塊，攝像頭和無線通信模塊均設置在頭燈架體上；攝像頭實時采集巡視過程中線路上的狀態視頻，并將該狀態視頻通過無線通信模塊傳送至智能手持終端；

智能手持終端接收到該狀態視頻后，在智能手持終端上進行顯示，同時經處理后通過智能手持終端內的無線通信模塊發送給遠程控制中心；另外，智能手持終端內設置相電流檢測器，相電流檢測器通過鉗形表頭套接在線路上，測量相電流數值；智能手持終端內還包括定位器和無線通信模塊；定位器的GPS模塊在獲得時標的同時發出秒脈沖信號，觸發無線通信模塊向相電流測量器發出信令；相電流測量器的無線通信模塊接收到信令后觸發A/D對相電流模擬量進行采樣，得到相電流的瞬時值，進一步將該瞬時值回傳至定位器；定位器將三相電流瞬時值進行合成，得到零序電流信號，采用FFT算法對合成的零序電流值進行計算，得到零序電流信號的幅值和相位。

巡視人員在檢修過程中存在失誤的時候，所述遠程控制中心通過所述無線通信模塊和耳麥，叫停巡視人員的檢修，所述遠程控制中心將相關的視頻傳遞給所述專家決策系統，所述專家決策系統給出相應的補救措施，回饋給遠程控制中心，遠程控制中心通過無線通信模塊和耳麥，通知檢修人員補救措施。

所述GPS定位模塊通過所述無線通信模塊向遠程控制中心發送巡視人員的實時位置，所述遠程控制中心根據巡視人員的實時位置，指定距離待檢修設備路徑最短的巡視人員前往檢修，并通過無線通信模塊向所述顯示模塊推送最佳路徑。

所述遠程控制中心實時跟蹤巡視人員的路徑，并在巡視人員的實時位置偏離最佳路徑一定距離時，通過耳麥向巡視人員發出警告。

當中性點非有效接地電力系統發生單相接地時，在線路帶單相接地故障運行的情況下進行故障定位，定位裝置的上位機和下位機在異地分別對母線零序電壓信號、線路零序電流信號兩個相量進行同步測量，上位機通過移動通信方式將測量的母線零序電壓信號傳輸到故障定位裝置的下位機;所述下位機將接收到的零序電壓信號和就地測量到的零序電流信號進行分析計算，根據零序分量有功功率的方向確定故障點位于檢測點的上游或是下游，通過移動式檢測最終確定故障點的位置。

如果零序分量的有功功率值大于零，則判斷故障點在檢測點的上游，向上查尋；如果零序分量的有功功率值小于零，則判斷故障點在檢測點的下游，向下查尋，這樣經過移動式檢測，最終確定故障點位置。

所述定位器將三相電流瞬時值進行合成，得到零序電流信號，所述定位器的CPU采用FFT算法對合成的零序電流值進行計算，得到零序電流信號的幅值和相位，定位器接收到上位機發送的零序電壓幅值、相位后，通過時標對比，找到同一個時刻測量的零序電流信號的幅值和相位，計算出零序分量的有功功率值，定位器根據零序分量的有功功率值的正負判斷接地點在檢測點的上游或下游并給予顯示。

采用上述技術方案的本發明，利用一切可能的智能設備對接地故障進行檢測，能夠擴展為遠程監控，提供了效率和可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖。

圖2為本發明故障定位原理圖。

圖3是單相接地故障時零序回路的等值電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種基于智能設備的配電網單相接地故障帶電定位裝置，該單相接地故障定位裝置由上位機和下位機兩個部分組成，所述上位機安裝于變電站內，用于測量和傳輸母線零序電壓信號，所述的下位機裝置為智能設備在線路上移動檢測；巡視人員佩戴智能設備在線路上進行移動檢測；所述的智能設備包括智能手持終端及智能頭燈；

所述智能頭燈包括攝像頭以及與攝像頭相連接的無線通信模塊，攝像頭和無線通信模塊均設置在頭燈架體上；攝像頭實時采集巡視過程中線路上的狀態視頻，并將該狀態視頻通過無線通信模塊傳送至智能手持終端；

智能手持終端接收到該狀態視頻后，在智能手持終端上進行顯示，同時經處理后通過智能手持終端內的無線通信模塊發送給遠程控制中心；另外，智能手持終端內設置相電流檢測器，相電流檢測器通過鉗形表頭套接在線路上，測量相電流數值；智能手持終端內還包括定位器和無線通信模塊；定位器的GPS模塊在獲得時標的同時發出秒脈沖信號，觸發無線通信模塊向相電流測量器發出信令；相電流測量器的無線通信模塊接收到信令后觸發A/D對相電流模擬量進行采樣，得到相電流的瞬時值，進一步將該瞬時值回傳至定位器；定位器將三相電流瞬時值進行合成，得到零序電流信號，采用FFT算法對合成的零序電流值進行計算，得到零序電流信號的幅值和相位。

巡視人員在檢修過程中存在失誤的時候，所述遠程控制中心通過所述無線通信模塊和耳麥，叫停巡視人員的檢修，所述遠程控制中心將相關的視頻傳遞給所述專家決策系統，所述專家決策系統給出相應的補救措施，回饋給遠程控制中心，遠程控制中心通過無線通信模塊和耳麥，通知檢修人員補救措施。

所述GPS定位模塊通過所述無線通信模塊向遠程控制中心發送巡視人員的實時位置，所述遠程控制中心根據巡視人員的實時位置，指定距離待檢修設備路徑最短的巡視人員前往檢修，并通過無線通信模塊向所述顯示模塊推送最佳路徑。

所述遠程控制中心實時跟蹤巡視人員的路徑，并在巡視人員的實時位置偏離最佳路徑一定距離時，通過耳麥向巡視人員發出警告。

本發明提出的一種基于新的定位方法的配電網單相接地故障帶電定位裝置，其原理是在線路帶單相接地故障運行的情況下，定位裝置在異地對零序電壓和零序電流兩個相量進行同步測量，并將零序電壓信號和零序電流信號進行集中分析計算，根據零序分量的有功功率方向確定故障點位于檢測點的上游或是下游，通過移動式檢測最終確定故障點的位置。

基于本發明研制的定位裝置由上位機和下位機兩個部分組成。所述的上位機裝置安裝于變電站內，變電站PT開口三角繞組的二次線路接入上位機中，輸入有效值在。-100V范圍內的零序電壓模擬量。上位機的GPS模塊在獲得時標的同時發出秒脈沖信號，在每個整秒時刻觸發A/D對零序電壓進行采樣，采用FFT算法對采樣值進行計算，得到零序電壓信號的幅值和相位，然后利用移動通信方式將零序電壓信號的幅值和相位以及對應的時標信息發送至下位機。

所述的下位機裝置為手持設備在線路上移動檢測。相電流檢測器通過鉗形表頭套接在線路上，測量相電流數值。定位器的GPS模塊在獲得時標的同時發出秒脈沖信號，觸發藍牙無線收發模塊向相電流測量器發出信令。相電流測量器的藍牙無線收發模塊接收到信令后觸發A/D對相電流模擬量進行采樣，得到相電流的瞬時值，進一步將該瞬時值回傳至定位器。定位器將三相電流瞬時值進行合成，得到零序電流信號，采用FFT算法對合成的零序電流值進行計算，得到零序電流信號的幅值和相位。定位器接收到上位機發送的零序電壓幅值、相位后，通過時標對比，找到同一個時刻測量的零序電流信號的幅值和相位，計算出零序分量的有功功率值。從零序回路的等值模型來看，零序電流的有功分量方向是從故障點流向母線及線路的末端，因此如果接地點在檢測點的上游，則檢測到的零序有功功率大于零;反之如果接地點在檢測點的下游，則檢測到的零序電流有功功率小于零。這樣定位器根據零序分量的有功功率值的正負就能夠判斷接地點在檢測點的上游或下游，如果零序分量的有功功率值大于零，則判斷故障點在檢測點的上游，向上查尋;如果零序分量的有功功率值小于零，則判斷故障點在檢測點的下游，向下查尋。這樣經過移動式檢測，就可以不斷縮小故障區域，最終確定故障點位置。

定位裝置由上位機和下位機兩個部分組成，定位裝置的上位機和下位機在異地對兩個相量進行同步測量，上位機裝置安裝于變電站內，用于測量母線的零序電壓信號，并通過移動通信方式將測量結果傳輸到線路上的故障定位下位機;下位機裝置為手持設備在線路上移動檢測，下位機將接收到的零序電壓信號和就地測量到的零序電流信號進行分析計算，根據零序分量的有功功率方向確定故障點位于檢測點的上游或是下游，通過移動式檢測最終確定故障點的位置。

單相接地故障時零序回路的等值電路如圖3所示。其中U為零序電壓，工為零序電流的有功分量。由于線路上存在電阻，因此無論中性點不接地或者中性點經消弧線圈方式，零序電流的有功分量方向都是從故障點流向母線及線路的末端。這個特征不受接地電阻的影響。電網正常運行情況下，按慣例都假定母線指向線路的方向為電流的參考方向。故障定位尋檢時，我們并不知道何處為故障點，只好按正常情況下的電流參考方向進行尋檢。這樣對比圖2會發現支路Ol,lf檢測到的零序有功功率大于零，其他支路檢測到的零序電流有功功率小于零。由此我們就得出定位策略:如果零序分量的有功功率值大于零，則判斷故障點在檢測點的上游，向上查尋;如果零序分量的有功功率值小于零，則判斷故障點在檢測點的下游，向下查尋。這樣經過移動式檢測，就可以不斷縮小故障區域，最終確定故障點位置。