CN102749554A

CN102749554A - 电力线路故障检测***

Info

Publication number: CN102749554A
Application number: CN2012102026721A
Authority: CN
Inventors: 张忠华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种电力线路故障检测***，对电力线路故障进行检测并远程报警。一种电力线路故障检测***，包括：数字故障指示器，用于检测电力线路的实时数据，根据实时数据输出电力线路的状态信息；数据采集器，与所述数字故障指示器通过短距离无线调频组成通讯网络，用于采集所述数字故障指示器发送的状态信息，并将所述状态信息制成数据包；主控制器，用于接收所述数据采集器发送的数据包，根据数据包中的信息判断电力线路的故障点和故障类型。本发明的电力线路故障检测***，能够实现电力线路故障的远程报警，实现对多种电力线路故障检测。

Description

电力线路故障检测***

技术领域

本发明涉及电学技术领域，特别涉及一种电力线路故障检测***。

背景技术

电力线路故障指示器是应用在输配电线路、电力电缆及开关柜进出线上，用于指示故障电流流通的装置。一旦线路发生故障，巡线人员可借助指示器的报警显示，迅速确定故障点，排除故障，改变过去盲目巡线，分段合闸送电查找故障的落后做法。但是传统的故障指示器采用了模拟电路技术和小壳体封装设计，实现功能过于简单，检测故障的类型也过于单一，并且需要巡线人员现场巡视，无法实现远程故障报警，具有很大的技术局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是对电力线路故障进行检测并远程报警。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电力线路故障检测***，包括：数字故障指示器，用于检测电力线路的实时数据，根据实时数据输出电力线路的状态信息；数据采集器，与所述数字故障指示器通过短距离无线调频组成通讯网络，用于采集所述数字故障指示器发送的状态信息，并将所述状态信息制成数据包；主控制器，用于接收所述数据采集器发送的数据包，根据数据包中的信息判断电力线路的故障点和故障类型。

可选地，所述数字故障指示器和数据采集器分别具有四字节全球唯一通信地址，用于所述数据采集器对数字故障指示器的识别。

可选地，所述数据采集器还具有一字节IEC60870-5-101协议通信地址，用于所述主控制器和数字采集器之间的地址识别。

可选地，所述数据采集器和主控制器之间通过GPRS公网进行通讯。

可选地，所述数据采集器和主控制器之间通过GPRS公网的APN通道进行通讯。

可选地，所述数字故障指示器包括：电流检测电路，耦接到电力线路的导线，用于检测电力线路的电流状态；导线绝缘电压检测电路，耦接到电力线路的导线，用于检测所述导线的泄露电流；温度检测电路，耦接到电力线路的导线，用于检测所述导线的温度；自取电电路，耦接到电力线路的导线，用于从电力线路感应取电电流；微控制器，耦接到电流检测电路、导线绝缘电压检测电路和温度检测电路的输出端，用于将接收到的电力线路的实时数据与预设的电力线路的状态阈值相比较，得出电力线路的状态信息。

可选地，所述电流检测电路包括：第一电流互感器，用于采样电力线路导线中的一次电流；信号整流滤波电路，用于接收第一电流互感器输出的二次电流，输出平波信号、半波信号和陷波信号；第一模数转换电路，用于将模拟形式的平波信号、半波信号和陷波信号转换为微控制器可接收的数字信号。

可选地，所述导线绝缘电压检测电路包括：电场感应片，耦接到电力线路导线，用于检测导线的泄露电流；信号整流滤波电路，用于接收电场感应片的感应信号，输出导线绝缘电压检测信号；第二模数转换电路，用于将模拟形式的导线绝缘电压检测信号转换为微控制器可接收的数字信号。

可选地，所述温度检测电路包括：导热金属板，与电力线路导线直接接触；温度探头，一端与导热金属板相接触，另一端输出温度检测信号；信号放大电路，其输入端耦接到温度探头的另一端，信号放大电路的输出端输出经过放大的温度检测信号；第三模数转换电路，用于将模拟形式的温度检测信号转换为微控制器可接收的数字信号。

可选地，所述自取电电路包括：第二电流互感器，耦接到电力线路导线，用于通过电磁感应获得取电电流；取电电流变换电路，对取电电流进行变换，输出数字故障指示器可用形式的电能。

本发明的有益效果是：

(1)实现对电力线路故障的可靠检测和远程报警；

(2)能够有效地检测出多种电力线路故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电力线路故障检测***的电路框图；

图2为图1中数字故障指示器的电路框图；

图3为图2中电流检测电路的电路图；

图4为图2中导线绝缘电压检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的电力线路故障检测***的电路框图。

如图1所示，数字故障指示器20主要安装在变电站10出线、开关负荷侧、架空分支线、电缆进出线和主干线路分段处，用于检测电力线路的实时数据，根据实时数据输出电力线路的状态信息，以实现对电力线路的在线监测、故障检测与定位。例如，数字故障指示器20检测电力线路的负荷电流、短路动作电流、接地电流、接地动作电流、线路对地电压、导线温度等数据，根据这些数据判断电力线路的故障信息，输出电力线路的状态信息，状态信息包括故障时的故障信息和正常运行时的工作数据。

数据采集器30安装在数字故障指示器20的附近，采集周边3～30只数字故障指示器20输出的电力线路的状态信息。数据采集器30与数字故障指示器20通过短距离无线调频组成通讯网络，采集数字故障指示器20发送的状态信息，并将电力线路的状态信息制成数据包。

数字故障指示器20和数据采集器30分别具有四字节的全球唯一通信地址，用于数据采集器30对数字故障指示器20的识别。数据采集器30定期轮流讯问每只数字故障指示器20，数字故障指示器20按预设的通讯策略进行应答或上报，将电力线路状态信息的数据包发送到数据采集器30；或者，数字故障指示器20采用主动上报的通讯策略，定期向数据采集器30发送电力线路状态信息的数据包。

数据采集器30还具有一字节IEC60870-5-101协议通信地址，用于主控制器40和数字采集器30之间的地址识别。主控制器40和数据采集器30之间通过GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)公网进行通讯，用于接收数据采集器30发送的数据包，根据数据包中的状态信息判断电力线路的故障点和故障类型，进行故障保护操作。数据采集器30与主控制器40之间采用GPRS公网通信，可选静态IP地址、动态域名或者APN(Access Point Name，接入点)通道，推荐使用APN通道，确保数据和控制安全。主控制器40和数据采集器30之间还可以通过SMS(短信通群发***)网络、CDMA网络、3G网络等公网进行通讯。

图2所示为图1中数字故障指示器的电路框图。

如图2所示，数字故障指示器包括：电流检测电路201、导线绝缘电压检测电路202、温度检测电路203、自取电电路204和微控制器205。

电流检测电路201耦接到电力线路导线50，用于检测电力线路导线50中的电流状态；导线绝缘电压检测电路202耦接到电力线路的导线50，用于检测导线50的泄露电流，通过检测导线50的泄露电流，进而检测导线50的绝缘电压；温度检测电路203耦接到电力线路导线50，用于检测导线50的温度；自取电电路204，耦接到电力线路导线50，用于从电力线路导线50感应取电电流；微控制器205耦接到电流检测电路201、导线绝缘电压检测电路202和温度检测电路203的输出端，用于将接收到的电力线路的实时数据与预设的电力线路的状态阈值相比较，得出电力线路的状态信息；微控制器205还与自取电电路204相耦接，对取电电路204的取电电压进行监测，输出取电控制信号控制取电电路204的取电操作。

图3为图2中电流检测电路的电路图。

如图3所示，电流检测电路包括：第一电流互感器2011，用于采样电力线路导线50中的一次电流；信号整流滤波电路2012，用于接收第一电流互感器2011输出的二次电流，输出平波信号、半波信号和陷波信号；平波电路2014接收平波信号，根据平波信号测量单相架空导线的负荷电流、短路电流和三相电缆的零序电流；半波电路2015接收半波信号，根据半波信号测量短路故障发生以后的重合闸停电间隙和防涌流误动报警；陷波电路2016接收陷波信号，用于过滤基波、三次和五次谐波电流，并且提取出暂态接地电流；第一模数转换电路2013，用于将模拟形式的平波信号、半波信号和陷波信号转换为数字信号并传送到微控制器205的输入端。图3中的第一电流互感器2011仅为示意性的，第一电流互感器2011具体包括导磁轴及导磁轴上绕制的电流线圈、导磁材料制成的左立柱、右立柱和动板，上述导磁元件组成一个闭合的磁路，导磁轴采用材料配比为3∶1的铁镍合金并经过高温热处理而成，左立柱、右立柱和动板采用430Ti不锈钢板经过高温热处理而成。

图4为图2中导线绝缘电压检测电路的电路图。

如图4所示，导线绝缘电压检测电路包括：电场感应片2021，耦接到电力线路导线50，用于检测导线50的泄露电流，通过泄露电流计算导线50的绝缘电压；信号整流滤波电路2022，用于接收电场感应片2021的感应信号，输出导线绝缘电压检测信号，信号整流滤波电路2022包括人造电容负极板，由电力线路导线50、电场感应片2021、人造电容负极板和空间杂散电容一起构成完整的信号回路，其中人造电容负极板作为信号地；第二模数转换电路2023，用于将模拟形式的导线绝缘电压检测信号转换为数字信号并传送到微控制器205的A/D输入端。图4中的电场感应片2021仅为示意性的，本领域技术人员可以选用任何合适的电场感应片对电力线路导线进行采样。

图2中的温度检测电路203具体包括：与电力线路导线50直接接触的导热金属板，用于传导导线50的温度；与导热金属板相接触的温度探头，温度探头的另一端输出温度检测信号；信号放大电路，其输入端耦接到温度探头的另一端，信号放大电路的输出端输出经过放大的温度检测信号；第三模数转换电路，用于将模拟形式的温度检测信号转换为数字信号并传送到微控制器205的输入端。例如，温度探头由温度传感器芯片LM94022、圆筒形金属壳体和内部填充物组成，壳体内部填充物为绝缘性高、导热性好的石英粉，壳体表面使用环氧树脂固封。温度探头安装在数字故障指示器的顶部灌胶面上，并由灌胶固定，温度探头的裸露部分套在导热金属板上，数字故障指示器20安装导线50上时，导线50会直接压在导热金属板上，导线50的温度经过导热金属板直接传导给温度探头。

本发明的电力线路故障检测***的第一模数转换电路、第二模数转换电路和第三模数转换电路，可以采用分立的元件实现，也可以采用集成在微控制器205内部的模数转换电路实现，并由程序进行休眠和唤醒定时采样控制，以降低整机功耗。

图2中的自取电电路具体包括：第二电流互感器，耦接到电力线路导线50，用于通过电磁感应获得取电电流；取电电流变换电路，对取电电流进行变换，输出数字故障指示器50可用形式的电能。例如，电流检测电路201中的第一电流互感器2011除了用于电流测量，还可用于在线取电，在电流线圈基础上再加取电线圈，就可以获得一定的取电电流，取电电流变换电路对取电电流进行电流-电压变换、超级电容储能和升压稳压变换就可以为数字故障指示器提供整机工作电源和无线通讯电源。第二电流互感器具体包括导磁轴及导磁轴上绕制的电流线圈、导磁材料制成的左立柱、右立柱和动板，上述导磁元件组成一个闭合的磁路。

本发明的电力线路故障检测***，能够实现电力线路故障的远程报警，实现对多种电力线路故障检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电力线路故障检测***，其特征在于，包括：

数字故障指示器，用于检测电力线路的实时数据，根据实时数据输出电力线路的状态信息；

数据采集器，与所述数字故障指示器通过短距离无线调频组成通讯网络，用于采集所述数字故障指示器发送的状态信息，并将所述状态信息制成数据包；

主控制器，用于接收所述数据采集器发送的数据包，根据数据包中的信息判断电力线路的故障点和故障类型。

2.如权利要求1所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述数字故障指示器和数据采集器分别具有四字节全球唯一通信地址，用于所述数据采集器对数字故障指示器的识别。

3.如权利要求2所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述数据采集器还具有一字节IEC60870-5-101协议通信地址，用于所述主控制器和数字采集器之间的地址识别。

4.如权利要求3所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述数据采集器和主控制器之间通过GPRS公网进行通讯。

5.如权利要求4所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述数据采集器和主控制器之间通过GPRS公网的APN通道进行通讯。

6.如权利要求1至5任一项所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述数字故障指示器包括：

电流检测电路，耦接到电力线路的导线，用于检测电力线路的电流状态；

导线绝缘电压检测电路，耦接到电力线路的导线，用于检测所述导线的泄露电流；

温度检测电路，耦接到电力线路的导线，用于检测所述导线的温度；

自取电电路，耦接到电力线路的导线，用于从电力线路感应取电电流；

微控制器，耦接到电流检测电路、导线绝缘电压检测电路和温度检测电路的输出端，用于将接收到的电力线路的实时数据与预设的电力线路的状态阈值相比较，得出电力线路的状态信息。

7.如权利要求6所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述电流检测电路包括：

第一电流互感器，用于采样电力线路导线中的一次电流；

信号整流滤波电路，用于接收第一电流互感器输出的二次电流，输出平波信号、半波信号和陷波信号；

第一模数转换电路，用于将模拟形式的平波信号、半波信号和陷波信号转换为微控制器可接收的数字信号。

8.如权利要求6所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述导线绝缘电压检测电路包括：

电场感应片，耦接到电力线路导线，用于检测导线的泄露电流；

信号整流滤波电路，用于接收电场感应片的感应信号，输出导线绝缘电压检测信号；

第二模数转换电路，用于将模拟形式的导线绝缘电压检测信号转换为微控制器可接收的数字信号。

9.如权利要求6所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述温度检测电路包括：

导热金属板，与电力线路导线直接接触；

温度探头，一端与导热金属板相接触，另一端输出温度检测信号；

信号放大电路，其输入端耦接到温度探头的另一端，信号放大电路的输出端输出经过放大的温度检测信号；

第三模数转换电路，用于将模拟形式的温度检测信号转换为微控制器可接收的数字信号。

10.如权利要求6所述的电力线路故障检测***，其特征在于，所述自取电电路包括：

第二电流互感器，耦接到电力线路导线，用于通过电磁感应获得取电电流；

取电电流变换电路，对取电电流进行变换，输出数字故障指示器可用形式的电能。