本發(fā)明涉及配電領(lǐng)域，尤其涉及單相接地故障的選線和定位方法。

背景技術(shù)：

單相接地故障是配電系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障，多發(fā)生在潮濕、多雨天氣。由于樹(shù)障、配電線路上絕緣子單相擊穿、單相斷線以及小動(dòng)物危害等諸多因素引起的。單相接地不僅影響了用戶的正常供電，而且可能產(chǎn)生過(guò)電壓，燒壞設(shè)備，甚至引起相間短路而擴(kuò)大事故。雖然單相接地故障是電力系統(tǒng)中發(fā)生率最高的故障，但是對(duì)于單相接地故障的精確定位卻一直未能得到很好的解決。為了盡快地判斷出故障點(diǎn)的位置，從而排除故障來(lái)避免二次故障甚至斷電的危害，提出了主動(dòng)注入信號(hào)法進(jìn)行故障定位方法和技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種主動(dòng)注入信號(hào)法單相接地故障定位后端故障指示器及其定位方法，用以解決小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的選線和定位問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是當(dāng)配網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，安裝于線路首段的信號(hào)發(fā)生器發(fā)生一個(gè)區(qū)別于工頻信號(hào)的故障信號(hào)。分布安裝在整個(gè)配電系統(tǒng)上的后端故障指示器對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效識(shí)別、提取并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析，判斷出該信號(hào)特征，然后通過(guò)內(nèi)置的SIM卡向變電站發(fā)送故障信號(hào)從而進(jìn)行故障定位。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

由電源模塊、傳感模塊，數(shù)據(jù)采集處理模塊，通信模塊四個(gè)部分依序連接構(gòu)成；其中：

電源模塊依靠感應(yīng)取電線圈從線路獲取電能滿足故障指示器正常工作需要，同時(shí)該模塊帶有備用電池用于停電或小負(fù)荷時(shí)為故障指示器供電；取電線圈采用取電效率高的破莫合金材質(zhì)的鐵芯；感應(yīng)取電線圈從線路上感應(yīng)到的電流通過(guò)功率控制及保護(hù)模塊，一部分送到電源管理模塊采樣，另一部分經(jīng)整流濾波后供電給電源管理模塊和直流電源模塊，直流電源模塊根據(jù)電源管理模塊指令進(jìn)行給電池充電或給第二級(jí)直流電源供電，第二級(jí)直流電源為整個(gè)指示器電路提供電能；

傳感模塊通過(guò)采樣線圈感應(yīng)電流信號(hào)，同時(shí)通過(guò)感應(yīng)電場(chǎng)變化獲取線路電壓信號(hào)，并將信號(hào)送到信號(hào)調(diào)理電路；采樣線圈采用檢測(cè)準(zhǔn)確度高的硅鋼片閉合鐵芯。

數(shù)據(jù)采集處理模塊，單片機(jī)模塊和電壓、電流調(diào)理電路組成，電流調(diào)理電路將采樣線圈獲取到的線路上電流信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到故障指示器主單片機(jī)模塊，電壓調(diào)理電路將感應(yīng)到的電壓信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到故障指示器主單片機(jī)模塊；再由單片機(jī)將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并進(jìn)行算法運(yùn)算，判斷是否有電力擾動(dòng)信號(hào)的存在；

通信模塊采用低功耗的433MHz的射頻通信模塊，實(shí)現(xiàn)低功耗機(jī)制為通過(guò)時(shí)間占空比來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)線射頻雙向通信模式，5s偵聽(tīng)25ms空中載波信號(hào)，地址匹配上進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。由通信模塊將單片機(jī)判斷結(jié)果通過(guò)射頻通信方式發(fā)送給通信終端。

本發(fā)明根據(jù)上述故障定位后端故障指示器進(jìn)行故障定位的方法是：

(1)將所述后端故障指示器進(jìn)行編號(hào)；

(2)判斷最后一個(gè)檢測(cè)到電流擾動(dòng)信號(hào)的后端故障指示器和第一個(gè)未接檢測(cè)電流擾動(dòng)信號(hào)的后端故障指示器之間的位置為故障發(fā)生位置；

本發(fā)明主動(dòng)注入信號(hào)法單相接地故障定位后端故障指示器使用方法還包括：

本發(fā)明所述的后端故障指示器發(fā)出的報(bào)警信息的方式是：①后端故障指示器采用特征信號(hào)提取來(lái)進(jìn)行故障判斷，提取的特征信號(hào)為非工頻信號(hào)；②通過(guò)通信系統(tǒng)發(fā)送到遠(yuǎn)方的故障監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)；③后端故障指示器在本地通過(guò)狀態(tài)變化告知電力線路維護(hù)人員。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)可控干擾信號(hào)源產(chǎn)生可控電信號(hào)，在不對(duì)電力系統(tǒng)造成任何不良影響的前提下，形成電壓和電流波形上的小擾動(dòng)；利用信號(hào)監(jiān)測(cè)終端對(duì)電流擾動(dòng)進(jìn)行特征提取和分析，實(shí)現(xiàn)故障定位。在不影響線路正常工作的前提下，對(duì)單相接地故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。原理簡(jiǎn)單，定位準(zhǔn)確度高，成本較低，易于推廣。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1主動(dòng)注入信號(hào)法單相接地故障定位后端故障指示器原理圖；

圖2本發(fā)明的工作示意圖；

圖3本發(fā)明的故障定位流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

見(jiàn)圖1，主動(dòng)注入信號(hào)法單相接地故障定位后端故障指示器，本發(fā)明特征在于：

由電源模塊、傳感模塊，數(shù)據(jù)采集處理模塊，通信模塊四個(gè)部分依序連接構(gòu)成；其中：

電源模塊依靠感應(yīng)取電線圈從線路獲取電能滿足故障指示器正常工作需要，同時(shí)該模塊帶有備用電池用于停電或小負(fù)荷時(shí)為故障指示器供電；取電線圈采用取電效率高的破莫合金材質(zhì)的鐵芯；感應(yīng)取電線圈從線路上感應(yīng)到的電流通過(guò)功率控制及保護(hù)模塊，一部分送到電源管理模塊采樣，另一部分經(jīng)整流濾波后供電給電源管理模塊和直流電源模塊，直流電源模塊根據(jù)電源管理模塊指令進(jìn)行給電池充電或給第二級(jí)直流電源供電，第二級(jí)直流電源為整個(gè)指示器電路提供電能；

傳感模塊通過(guò)采樣線圈感應(yīng)電流信號(hào)，同時(shí)通過(guò)感應(yīng)電場(chǎng)變化獲取線路電壓信號(hào)，并將信號(hào)送到信號(hào)調(diào)理電路。采樣線圈采用檢測(cè)準(zhǔn)確度高的硅鋼片閉合鐵芯；

數(shù)據(jù)采集處理模塊，單片機(jī)模塊和電壓、電流調(diào)理電路組成，電流調(diào)理電路將采樣線圈獲取到的線路上電流信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到故障指示器主單片機(jī)模塊，電壓調(diào)理電路將感應(yīng)到的電壓信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到故障指示器主單片機(jī)模塊；再由單片機(jī)將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并進(jìn)行算法運(yùn)算，判斷是否有電力擾動(dòng)信號(hào)的存在；

通信模塊采用低功耗的433MHz的射頻通信模塊，實(shí)現(xiàn)低功耗機(jī)制為通過(guò)時(shí)間占空比來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)線射頻雙向通信模式，5s偵聽(tīng)25ms空中載波信號(hào)，地址匹配上進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；由通信模塊將單片機(jī)判斷結(jié)果通過(guò)射頻通信方式發(fā)送給通信終端。

本發(fā)明根據(jù)上述故障定位后端故障指示器進(jìn)行故障定位的方法是：

(1)將所述后端故障指示器進(jìn)行編號(hào)；

(2)判斷最后一個(gè)檢測(cè)到電流擾動(dòng)信號(hào)的后端故障指示器和第一個(gè)未接檢測(cè)電流擾動(dòng)信號(hào)的后端故障指示器之間的位置為故障發(fā)生位置。

本發(fā)明主動(dòng)注入信號(hào)法單相接地故障定位后端故障指示器使用方法還包括：

本發(fā)明所述的后端故障指示器發(fā)出的報(bào)警信息的方式是：①后端故障指示器采用特征信號(hào)提取來(lái)進(jìn)行故障判斷，提取的特征信號(hào)為非工頻信號(hào)；②通過(guò)通信系統(tǒng)發(fā)送到遠(yuǎn)方的故障監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)；③后端故障指示器在本地通過(guò)狀態(tài)變化告知電力線路維護(hù)人員。

當(dāng)位于線路出線的主動(dòng)注入信號(hào)源的晶閘管導(dǎo)通角到達(dá)一定度數(shù)，處于短時(shí)兩相異地接地故障回路中的后端故障指示器提取到的故障信號(hào)能夠有效識(shí)別，如圖中的后端故障指示器1以及16，因此能將故障定位在后端故障指示器16與19之間。

后端故障指示器通過(guò)提取信號(hào)發(fā)生器向系統(tǒng)注入的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析，判斷出該信號(hào)區(qū)別于故障后無(wú)晶閘管導(dǎo)通時(shí)信號(hào)的明顯特征，然后通過(guò)內(nèi)置的SIM卡向變電站發(fā)送故障信號(hào)從而進(jìn)行故障定位，其工作流程圖由附圖2所示。

第一步，當(dāng)信號(hào)發(fā)生器向系統(tǒng)注入信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)送工作信號(hào)給后端故障指示器，后端故障指示器采集線路電流，提取故障信號(hào)，并進(jìn)行頻譜分析，判斷是否滿足初始判據(jù)。

第二步，若故障信號(hào)的頻譜特征沒(méi)有滿足初始判據(jù)，則向信號(hào)發(fā)生器反饋信號(hào)“0”，等待信號(hào)發(fā)生器增加導(dǎo)通角之后的工作信號(hào)，并再次進(jìn)行以上工作流程。若故障信號(hào)的頻譜特征滿足初始判據(jù)，后端故障指示器將通過(guò)SIM卡向變電站發(fā)送有效識(shí)別信號(hào)，從而進(jìn)行故障定位。同時(shí)還將與信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行通信，向其反饋信號(hào)“1”，使其停止工作。