專利名稱：1000kV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于1000kv交流特高壓輸電線路檢修維護技術領域，具體涉及交流特高壓 輸電線路因污穢、雷擊和鳥害等原因發生接地故障時，對故障點進行定位的裝置，特別是 lOOOkV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置。
背景技術：
我國即將建成以lOOOkV交流特高壓輸電線路鐵塔為核心的國家電網。交流特高壓輸電
線路的正常運行是整個國家電網穩定的基礎。為了高壓輸電線路的安全，通常輸電線路傳送 的電壓越高，承載輸電線路的鐵塔高度也就隨著相應地增高，絕緣子串就更長。然而，交流 特高壓輸電線路鐵塔的高度增高，絕緣子串的長度增長，更容易受到雷擊、污穢等因素的影 響。這些都將會影響輸電線路的安全運行，嚴重時會造成輸電網絡接地故障，當線路因污欏、 鳥害、雷擊等原因引起輸電網絡接地故障時，迅速發現和確定故障點，對于及時進行檢修和 維護，恢復交流特高壓輸電線路正常運行十分重要。由于交流特高壓輸電線路鐵塔高、空氣 間隙大，傳統的沿線逐基登塔尋找故障點的方法基本無法應用于交流特高壓輸電線路上。 為了準確、迅速地確定故障點，改變過去分段合閘、人力登桿逐桿查尋故障位置的狀況，
目前，國內外在研制輸電線路接地故障指示裝置方面已開展了大量的研究工作。1993年申請 的實用新型《輸電線路短路接地故障指示器》(專利號為93242795.2)，就提出了一種靈敏度 高、使用范圍廣、體積小的輸電線路短路接地故障指示器。但該指示器的設計原理采用的是 以某一電流閥值作為是否動作的判據，由于交流特高壓輸電線路鐵塔接地故障發生時產生的 短路電流幅值差異較大，指示器可能會發生故障不指示，或是相鄰非故障鐵塔誤指示的情況。 針結交流特高壓輸電線路鐵塔高的實際情況，為減少尋找故障時人員的登塔次數，有必要對 用于交流特高壓輸電線路接地故障指示器的運行條件進行深入的研究，并在此基礎上對故障 指示器在工作原理及設計、結構上加以改進，提高裝置指示的準確性。
實用新型內容
本實用新型的目的是，針對上述現有技術存在的不足，進行改進，提出1000kV交流特 高壓輸電線路接地故障定位裝置。致力克服目前根據電流大小原理的設計的輸電線路短路接 地故障指示裝置在應用于交流特高壓輸電線路過程中出現或是發生故障不指示，或是相鄰非 故障鐵塔誤指示的情況，應用本實用新，能夠在交流特高壓輸電線路發生接地故障后，快速 而準確的定位故障點。本實用新型的技術解決方案是，采用傳感器和指示器，其特征在于，由兩個傳感器與一 個指示器組成，兩個傳感器分別安裝在鐵塔兩側的避雷線上，兩個傳感器串連，指示器固定 在鐵塔上避雷線與鐵塔的連接處，兩個傳感器與指示器之間采用電纜連接。
其特征在于，避雷線采用架空地線。
其特征在于，傳感器由鐵芯和線圈組成，配有固定用的彈簧。 其特征在于，指示器由疊加電路與電磁執行機構組成。
申請人在研究中，通過對交流特高壓輸電線路中發生接地故障時的短路電流分析和計算， 發現短路電流在接地故障發生的瞬間存在如下的分布規律
1) 在發生交流特高壓線路接地故障時，流入故障點鄰近非故障鐵塔的入塔電流與故障鐵 塔中的電流屬同一數量級，隨著與故障點的距離增大，各鄰近鐵塔的入塔故障電流逐漸減小；
2) 流入故障鐵塔兩端的避雷線的故障電流方向相反，幅值接近；流過鄰近非故障鐵塔兩 端避雷線的故障電流方向相同，幅值接近。
基于上述的分布規律，提出并研制了本實用新型。與專利《輸電線路短路接地故障指示 器》(專利號為93242795.2)的差別在于本實用新型應用于交流特高壓線路，尤其是應用于 1000kV交流特高壓線，通過比較流經避雷線的短路電流的方向，準確分辨故障鐵塔與故障點 鄰近的非故障鐵塔，能夠克服單純根據短路電流幅值進行故障定位的一些技術缺陷。
本實用新型的優點是，設計合理，使用方便，能夠克服目前接地故障定位裝置誤動作或 拒動作的缺陷，能準確、靈敏地定位因污穢、雷擊和鳥害等原因造成的交流特高壓輸電線路 接地故障。其維護方便、性能安全可靠，能夠在交流特高壓線路巡視檢修工作中發揮較大作 用。
圖1、本實用新型在故障鐵塔上的連接原理圖 圖2、本實用新型在非故障鐵塔上的連接原理圖 圖3、本實用新型的基本結構及安裝示意圖 圖4、本實用新型的傳感器結構示意圖 圖5、本實用新型采用的指示器的疊加電路原理圖具體實施方式
下面，根據附圖，詳細描述本實用新型的實施例。
如圖1、圖2所示，本實用新型采用傳感器收集信號，由兩個傳感器同時測量，確定流 經交流特高壓鐵塔(以下簡稱鐵塔)兩端的避雷線的電流方向、幅值，并比較電流的方向， 根據流經鐵塔兩端的避雷線的電流的相位差異將故障鐵塔和非故障鐵塔區別開來；采用短路 電流疊加的方法定位故障點。本實用新型將二個傳感器收集的信號進行比較，判斷所處的鐵 塔是否為故障鐵塔， 一旦確定是故障鐵塔，則立即通過驅動信號驅動電磁執行機構；電磁執行機構由電磁部件與機械部件組成，在驅動信號的驅動下，完成規定的指示動作。
本實用新型的工作原理建立在分析交流特高壓輸電線路接地故障短路電流的幅值和方向 的基礎上。對交流特高壓輸電線路中發生接地故障時的短路電流分析和計算可得到下面的規 律
(1) 流入故障點鄰近非故障鐵塔的入塔電流與故障鐵塔中的電流基本屬同一數量級，隨 著與故障點的距離增大，各鄰近鐵塔的入塔故障電流逐漸減小，無論故障點出現在線路的哪 個位置，基本都遵循這一分布規律。
(2) 流經故障鐵塔兩端的避雷線的故障電流方向相反，幅值屬于同一數量級；流經鄰近 非故障鐵塔兩端的避雷線的故障電流方向相同，幅值屬于同一數量級。
當發生接地故障時，流經故障鐵塔及避雷線的各電流L 、 12 、 13的方向和流經非故障鐵 塔及避雷線的各電流L 、 L 、 L的方向如圖1、圖2所示。本實用新型利用差動電路的原理， 根據L和12的相位差異就可以確定地將故障鐵塔和非故障鐵塔區別開來。
如圖3所示，本實用新型由傳感器2和指示器6兩部分組成。其中，二只傳感器2分別
安裝在鐵塔7兩側的避雷線上，避雷線采用架空地線1;使用多個固定卡3分別將二只傳感
器2安裝在架空地線1上，通過電纜4、 5， 二只傳感器2分別指示器6連接，將二只傳感器 2的輸出信號傳送到指示器6中。本實用新型是一種方便使用的裝置，其測量用的傳感器就 安放在鐵塔的架空地線1上。實際使用時，在鐵塔兩側的架空地線1上，各裝上一個傳感器 2， 二只傳感器2分別與指示器6的連接安裝如圖3所示。
當接地故障發生時，由于流經故障鐵塔兩端的避雷線的故障電流方向相反，幅值屬于同 一數量級；流經鄰近非故障鐵塔兩端的避雷線的故障電流方向相同，幅值屬于同一數量級， 按照如圖1、圖2中的傳感器安裝方式，對于非故障鐵塔，兩個傳感器各自的輸出信號經限 幅后，大小相同，方向相反，疊加后再輸入指示器6的信號幅值接近于零，無法驅動指示動 作。對于故障鐵塔，兩個傳感器2各自的輸出信號經限幅后，大小相同，方向相同，疊加后 再輸入指示器6的信號幅值為一個傳感器2的輸出信號的兩倍，該信號將驅動指示動作。
如圖4所示，傳感器2由鐵芯9和線圈8組成，內配有固定用的彈簧IO。鐵芯9選用銅 氧鋼材料的鐵芯制品，線圈使用漆包線纏繞的而成。傳感器2內配有固定用的彈簧10，以固 定緊架空地線1。當架空地線1中有電流通過時，傳感器2的線圈8中產生相應的感應電流i， 該感應電流通過傳感器2中的取樣電阻后轉變成電壓信號，該電壓信號作為傳感器2的輸出 信號通過連接電纜4或5送到指示器6中。
本實用新型采用的指示器6分為兩部分疊加電路(其電原理圖如圖5中所示)和電磁 執行機構。圖5中E1和E2分別為兩個傳感器2的輸出信號，Vd為疊加電路送給電磁執行機 構的驅動信號。疊加電路由雙向穩壓管D,、 D2、 D5、 D6、 D7、 D1()，續流二極管D3、 D4、 D8、 D9， 整流二極管D"、 D12、 D13、 Dl4，電阻R,、 R2、 R:,、 R4、三極管Q,、 Q2、 Q3、 04組成。雙向穩壓管Ds和D,。分別對兩個傳感器輸出的信號El、 E2進行限幅，Ds和D,。兩個穩壓管串聯就可以對限 幅后的信號進行疊加。雙向穩壓管D^ D2、 D6、 D7，續流二極管D3、 D4、 D8、 D9，三極管Q,、 Q2、 Q3、 Q4和電阻R,、 R2、 R3、 R4組成了雙向穩壓管Ds和D,。的保護電路，而整流二極管D 、 Dl2、 D13、 D"對疊加后的信號進行整流，在該基鐵塔發生接地故障時，由疊加電路由產生驅動信號 直流電壓Vd,該信號將驅動指示器6的電磁執行機構進行故障指示。指示器6不需要另外的 電源，整個裝置可視為無源裝置。電磁執行機構可以使用通用的電磁執行機構。
權利要求1、1000kV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置，采用傳感器和指示器，其特征在于，由兩個傳感器與一個指示器組成，兩個傳感器(2)分別安裝在鐵塔兩側的避雷線上，兩個傳感器串連，指示器(6)固定在鐵塔上避雷線與鐵塔的連接處，兩個傳感器(2)與指示器之間采用電纜(4)、(5)連接。
2、 根據權利要求1所述的1000kV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置，其特征在于， 避雷線采用架空地線(1)。
3、 根據權利要求1所述的1000kV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置，其特征在于， 傳感器(2)由鐵芯(9)和線圈(8)組成，配有固定用的彈簧(10)。
4、 根據權利要求1所述的1000kV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置，其特征在于， 指示器(6)由疊加電路與電磁執行機構組成。
專利摘要本實用新型涉及1000kV交流特高壓輸電線路接地故障定位裝置。采用傳感器和指示器，由兩個傳感器與一個指示器組成，兩個傳感器分別安裝在鐵塔兩側的避雷線上，兩個傳感器串連，指示器固定在鐵塔上避雷線與鐵塔的連接處，兩個傳感器與指示器之間采用電纜連接。避雷線采用架空地線。傳感器由鐵芯和線圈組成，配有固定用的彈簧。指示器由疊加電路與電磁執行機構組成。本實用新型的優點是，設計合理，使用方便，能夠克服目前接地故障定位裝置誤動作或拒動作的缺陷，能準確、靈敏地定位因污穢、雷擊和鳥害等原因造成的交流特高壓輸電線路接地故障。其維護方便、性能安全可靠，能夠在交流特高壓線路巡視檢修工作中發揮較大作用。
文檔編號G08C19/00GK201142135SQ200820065250
公開日2008年10月29日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者凱 劉, 庭 劉, 瑩 徐, 王力農, 賓 肖, 毅 胡, 胡建勛, 煒 蔡, 邵瑰瑋, 鄭傳廣 申請人:國網武漢高壓研究院