CN106226651B - 一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 - Google Patents
一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106226651B CN106226651B CN201610546009.1A CN201610546009A CN106226651B CN 106226651 B CN106226651 B CN 106226651B CN 201610546009 A CN201610546009 A CN 201610546009A CN 106226651 B CN106226651 B CN 106226651B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- ground
- electric field
- positioning terminal
- transmission line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/16—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Locating Faults (AREA)
Abstract
本发明公开了一种架空型故障指示定位终端,包括设置在架空线路电场内的电容传感器,所述电容传感器通过调理电路连接至故障指示定位终端的CPU。同时也公开了该故障指示定位终端的对地电压测量方法。本发明实现了架空线路对地电压的实时测量,捕捉架空线路对地电压的变化,为线路接地故障判定提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法,属于配电网自动化技术领域。
背景技术
为了快速定位配电线路故障点,减轻故障巡线人员劳动强度,节省人力物力,提高供电可靠性,我国从九十年代开始引进国外短路故障指示器技术,用于检测线路短路故障。二十世纪发展了具有信号远传功能的故障指示器。直到21世纪,国内主要厂商开始研究线路上的单相接地故障检测问题。随着各科研单位和厂商不断地研究和发展,目前线路短路故障检测技术已经十分成熟,判别成功率比较高,而接地故障检测的准确率一直不高。
为了解决配电线路接地故障检测难题,目前研究单相接地故障的判别方法较多,常用有零序电流法、电容电流突变法、首半波法、5次谐波法、信号注入法等。以上五种方法各有优势和劣势,单独某种方法的判断准确率均不高。如果能够结合其中几种方法,当几种条件同时满足时才判定接地故障发生,则判别的准确率可以大大提高。
当配电线路发生单相接地故障时,故障相对地电压会突然降低,由于接地性质的不同,电压不一定都降到零。线路中负荷升高时,电压也会降低。为了避免负荷升高造成的“假接地”而又不漏掉非金属接地引起的真接地,考虑了一个两全其美的数值,即电压降低百分之二十即认为发生了接地。这就要求故障指示器能够实时监测线路的对地电压值,并且能够达到一定的精度,但是目前没有匹配的故障指示定位终端。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种架空型故障指示定位终端,包括设置在架空线路电场内的电容传感器,所述电容传感器通过调理电路连接至故障指示定位终端的CPU。
所述电容传感器包括两块极板以及设置在极板之间的电介质。
所述极板为PCB板。
一种架空型故障指示定位终端的对地电压测量方法,电容传感器通过电场耦合方式将工频电场强度转换成感应电压,感应电压通过调理电路传输至故障指示定位终端的CPU,故障指示定位终端的CPU根据调理后的感应电压计算出工频电场强度,根据工频电场强度计算出架空线路对地电压。
工频电场强度计算出架空线路对地电压的公式为,
其中,U0为架空线路对地电压,r1、r2分别为测量点到线路等效电荷和镜像电荷的距离,E为工频电场强度;
工频电场强度的计算公式为,
U=Ed (2)
其中,U为感应电压,d为电容传感器极板间的距离,即电介质厚度;
将公式(1)带入公式(2)可得,
其中,r1=re+l,r2=2h-l+re,re为线缆线径,l为测量点到线缆下表面距离,h为线缆下表面到底面距离;
感应电压的计算公式为,
其中,V为调理后的感应电压,R1、R2均为调理电路的分压电阻值,ZC为电容传感器的容抗。
在计算架空线路对地电压时,针对电介质厚度的误差和不同的线缆线径对测量产生的误差,可以通过软件补偿方式消除;
对公式(3)的各变量求偏导数,得到测量产生的误差为,
本发明所达到的有益效果:1、本发明实现了架空线路对地电压的实时测量,捕捉架空线路对地电压的变化,为线路接地故障判定提供依据;2、故障指示定位终端采用电容传感器做测量探头,尺寸小,成本低,制作简便;3、测量架空线路对地电压为非接触感应测量,解决了高压绝缘隔离问题;4、采用补偿方式消除误差,精度容易控制。
附图说明
图1为故障指示定位终端的结构框图。
图2为电容传感器的结构示意图。
图3为信号调理原理图。
图4为工频电场强度计算模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种架空型故障指示定位终端,包括设置在架空线路电场内的电容传感器,电容传感器作为测量探头,电容传感器通过调理电路连接至故障指示定位终端的CPU。
如图2所示,电容传感器为平板型结构,由特殊叠层设计的PCB构成。电容传感器包括两块极板1、设置在极板1之间的电介质2以及设置在极板1外部的保护层3,尺寸小,成本低,制作简便,极板1采用PCB板,具体的是PCB板上的圆形铺铜层,电介质2采用介电常数εr为4.5的PP材料,电介质2厚度d为0.114mm,电容传感器的电容其中,S为极板1面积,k为静电力常量。
调理电路采用无源阻容耦合方式设计,成本低廉,功耗极低,调理电路由低成本的电阻和电容耦合方式将感应电压调理到AD的输入信号范围以内,如图3所示,电容传感器在电场中的感应电压可以等效为一个交流电压源和一个电容器串联的等效电路,采用阻容耦合方式将感应电压变换为0~2.5V(考虑1.4倍过载)范围内。
上述故障指示定位终端的对地电压测量方法,具体过程如下:电容传感器通过电场耦合方式将工频电场强度转换成感应电压,感应电压通过调理电路传输至故障指示定位终端的CPU,故障指示定位终端的CPU根据调理后的感应电压计算出工频电场强度,根据工频电场强度计算出架空线路对地电压。
根据图3所示调理电路可知调理后的感应电压V为:
ZR2=R2
其中,U为感应电压,V为调理后的感应电压,R1、R2均为调理电路的分压电阻值,ZR1为R1的阻抗,ZR2为R2的阻抗,ZC为电容传感器的容抗。
则调理后的感应电压:
工频电场强度计算公式为,
U=Ed (2)
其中,U为感应电压,E为工频电场强度,d为电容传感器极板1间的距离,即电介质2厚度。
高压输电线路下的工频电场强度的计算方法采用的是国际大电网会议36.01工作组推荐的方法。如图4所示,采用二维场中的无限长直导线的等效电荷模型进行计算,得到输电线路导线在空间点处(即测量点A)产生的工频电场强度为,
其中,U0为架空线路对地电压,r1、r2分别为测量点到线路等效电荷和镜像电荷的距离。
将公式(1)带入公式(2)可得,感应电压与架空线路对地电压之间的公式为,
其中,r1=re+l,r2=2h-l+re,re为线缆线径,l为测量点到线缆下表面距离,h为线缆下表面到底面距离。
对于线缆线径为7mm,在距离35kv架空线路正下方6cm的测量点处,其感应电压计算值如表一所示。
电压等级(有效值) | 工频电场强度 | 感应电压(有效值) |
35kV | 9.804×10<sup>4</sup>V/m | 11.176V |
在计算架空线路对地电压时,电介质2厚度的误差和不同的线缆线径对测量会产生误差,对公式(3)的各变量求偏导数,得到测量产生的误差为,
带入参数得,
ΔU=U0*[2.796Δd-3.866×10-3(Δre+Δl)-4.287×10-6(2Δh-Δl+Δre)]
在特定的电压等级下,h为定值。由于Δd引起的误差为线性误差,可以通过斜率补偿的方式校准;Δre和Δl引起的误差为非线性误差,而对于特定的线缆线径,Δre为定值,可以利用零位误差的方式进行补偿;Δl的误差采用线性函数拟合卡线范围内l的变换函数,然后采用斜率补偿方式进行校准,同时优化故障指示定位终端的卡线结构设计,可以减小误差值。也就是说,针对电介质2厚度的误差和不同的线缆线径对测量产生的误差,均可以通过软件补偿方式消除。
综上所述本发明实现了架空线路对地电压的实时测量,捕捉架空线路对地电压的变化,为线路接地故障判定提供依据;测量架空线路对地电压为非接触感应测量,解决了高压绝缘隔离问题;采用补偿方式消除误差,精度容易控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种架空型故障指示定位终端的对地电压测量方法,所述架空型故障指示定位终端,包括设置在架空线路电场内的电容传感器,所述电容传感器通过调理电路连接至故障指示定位终端的CPU,其特征在于:电容传感器通过电场耦合方式将工频电场强度转换成感应电压,感应电压通过调理电路传输至故障指示定位终端的CPU,故障指示定位终端的CPU根据调理后的感应电压计算出工频电场强度,根据工频电场强度计算出架空线路对地电压;
工频电场强度计算出架空线路对地电压的公式为,
其中,U0为架空线路对地电压,r1、r2分别为测量点到线路等效电荷和镜像电荷的距离,E为工频电场强度;
工频电场强度的计算公式为,
U=Ed (2)
其中,U为感应电压,d为电容传感器极板间的距离,即电介质厚度;
将公式(1)代 入公式(2)可得,
其中,r1=re+l,r2=2h-l+re,re为线缆线径,l为测量点到线缆下表面距离,h为线缆下表面到底面距离;
感应电压的计算公式为,
其中,V为调理后的感应电压,R1、R2均为调理电路的分压电阻值,ZC为电容传感器的容抗。
2.根据权利要求1所述的一种架空型故障指示定位终端的对地电压测量方法,其特征在于:在计算架空线路对地电压时,针对电介质厚度的误差和不同的线缆线径对测量产生的误差,可以通过补偿方式消除;
对公式(3)的各变量求偏导数,得到测量产生的误差为,
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610546009.1A CN106226651B (zh) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | 一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 |
PCT/CN2016/108790 WO2018010369A1 (zh) | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610546009.1A CN106226651B (zh) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | 一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106226651A CN106226651A (zh) | 2016-12-14 |
CN106226651B true CN106226651B (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=57519859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610546009.1A Active CN106226651B (zh) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | 一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106226651B (zh) |
WO (1) | WO2018010369A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3499252B1 (en) * | 2017-10-18 | 2020-09-09 | China Electric Power Research Institute Company Limited | Single-phase-to-ground fault detection method and device based on monitoring of changes of electric field intensities |
CN107861017A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-30 | 深圳市朗驰欣创科技股份有限公司 | 一种变电站巡检机器人及电力设备接地故障检测方法 |
CN109633376A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-16 | 国网北京市电力公司 | 处理单相接地故障的方法及装置 |
AU2021215990B2 (en) * | 2020-02-07 | 2024-06-20 | Dx Tech Pty Ltd | Methods and systems for detection, location and characterization of signal sources in electrical infrastructure using distributed sensors |
CN112180142B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-05-11 | 深圳圣斯尔电子技术有限公司 | 交流电压检测装置 |
IL302628A (en) | 2020-11-03 | 2023-07-01 | Protalix Ltd | Modified orikaze and its uses |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101320070A (zh) * | 2008-07-21 | 2008-12-10 | 福建省福州电业局 | 配电网线路短路与接地故障指示方法及指示装置 |
CN201247279Y (zh) * | 2008-08-21 | 2009-05-27 | 福建省福州电业局 | 配电网架空线路对地电压测量装置 |
CN101459334A (zh) * | 2007-12-14 | 2009-06-17 | 山东科汇电力自动化有限公司 | 电力***故障信息获取方法 |
CN102156218A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-08-17 | 重庆大学 | 非接触式电荷感应式高压输电线电压测量装置及方法 |
CN102262179A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-11-30 | 重庆大学 | 单极式电流电压一体化传感器 |
CN102288802A (zh) * | 2010-05-12 | 2011-12-21 | 吉歌网络有限公司 | 测量高压ac信号的方法以及电路 |
CN203249986U (zh) * | 2013-06-04 | 2013-10-23 | 广东中宝联合电缆有限公司 | 一种高精度低噪音电线电缆断线定位仪 |
CN203337722U (zh) * | 2013-07-26 | 2013-12-11 | 大厂回族自治县开元电力技术有限公司 | 电网架空输电线路的电压和电流采集装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9612265B1 (en) * | 2011-09-23 | 2017-04-04 | Cypress Semiconductor Corporation | Methods and apparatus to detect a conductive object |
CN103018540B (zh) * | 2012-11-20 | 2015-07-01 | 山西省电力公司阳泉供电公司 | 6-10kv线路的零序电压检测装置 |
-
2016
- 2016-07-12 CN CN201610546009.1A patent/CN106226651B/zh active Active
- 2016-12-07 WO PCT/CN2016/108790 patent/WO2018010369A1/zh active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101459334A (zh) * | 2007-12-14 | 2009-06-17 | 山东科汇电力自动化有限公司 | 电力***故障信息获取方法 |
CN101320070A (zh) * | 2008-07-21 | 2008-12-10 | 福建省福州电业局 | 配电网线路短路与接地故障指示方法及指示装置 |
CN201247279Y (zh) * | 2008-08-21 | 2009-05-27 | 福建省福州电业局 | 配电网架空线路对地电压测量装置 |
CN102288802A (zh) * | 2010-05-12 | 2011-12-21 | 吉歌网络有限公司 | 测量高压ac信号的方法以及电路 |
CN102156218A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-08-17 | 重庆大学 | 非接触式电荷感应式高压输电线电压测量装置及方法 |
CN102262179A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-11-30 | 重庆大学 | 单极式电流电压一体化传感器 |
CN203249986U (zh) * | 2013-06-04 | 2013-10-23 | 广东中宝联合电缆有限公司 | 一种高精度低噪音电线电缆断线定位仪 |
CN203337722U (zh) * | 2013-07-26 | 2013-12-11 | 大厂回族自治县开元电力技术有限公司 | 电网架空输电线路的电压和电流采集装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018010369A1 (zh) | 2018-01-18 |
CN106226651A (zh) | 2016-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106226651B (zh) | 一种架空型故障指示定位终端及对地电压测量方法 | |
CN101459334B (zh) | 电力***故障信息获取方法 | |
CN101696990B (zh) | 一种基于电场测量的特高压输电线验电方法及其*** | |
CN105021953B (zh) | 基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测***及方法 | |
CN107064600B (zh) | 一种建立在低压罐体侧表面的gis母线电压测量装置 | |
CN102116807B (zh) | 一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量的方法及装置 | |
CN104897995B (zh) | 基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测***及方法 | |
CN206193087U (zh) | 一种基于电致发光效应的非接触式过电压监测装置 | |
CN107290629B (zh) | 一种10kv低压配电网接地故障定位方法 | |
CN106932631A (zh) | 一种建立在单相gis罐体封闭端的母线电压测量装置 | |
CN101667489A (zh) | 检测电容或电阻电流型电子式电压互感器 | |
CN105954573A (zh) | 采用多层传感器结构测量地电位的方法及多层传感器结构 | |
CN206192369U (zh) | 电涡流传感器 | |
CN105629049A (zh) | 一种基于高斯求积算法的光学电压互感器 | |
CN109116156A (zh) | 一种基于互感器输出信号确定输电线路线损的方法和装置 | |
CN107064615A (zh) | 高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及*** | |
CN203396858U (zh) | 一种用于绝缘子电场测量的传感器定位装置 | |
CN102680768A (zh) | 带自校正及自构电场的单极式电压测量传感器及测量方法 | |
CN106970268B (zh) | 基于并联电容的单相架空输电线路相电压自校准方法 | |
CN108037376A (zh) | 一种配电网电缆接头电场强度检测装置 | |
CN105388355A (zh) | 一种运用gps同步的地网分流矢量测试***及测试方法 | |
CN104122452A (zh) | 基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法 | |
CN105445526B (zh) | 一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构 | |
CN203672976U (zh) | 一种异频法接地电阻测量装置 | |
CN105675954A (zh) | 一种高压交流输电线路电压测量方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |