CN106556774A - 架空线路接地故障查找仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输变电线路故障查找装置领域，特别涉及一种用于10KV输配电线路发生单相接地故障查找的架空线路接地故障查找仪。其特征在于,包括了：其特征在于包括了：锂电池电源、装置电压采样回路、A/D采样电路1、低频信号源、低频功放电路、低频信号采样回路、A/D采样电路2、高频信号源、高频激励电路、高频信号采样回路、A/D采样电路3、DSP单元、主CPU、主无线信号通讯单元、键盘与接口电路、液晶显示单元、声光报警输出单元、子无线信号通讯单元、接地感应器、感应信号处理单元、子CPU等。该装置用于10kV故障线路停电后快速准确定位接地点，可以实现配网设备在出现故障的情况下的快速查找。减小线路检修人员的劳动强度，省时省力，提高工作效率、供电可靠性和电力企业经济效益。
Description
技术领域
本发明专利涉及输变电线路故障查找装置领域，特别涉及一种用于10KV输配电线路发生单相接地故障查找的架空线路接地故障查找仪。
背景技术
目前输配电线路主要采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的***，发生接地故障时对地电容电流较小，所以称为小电流接地***。当线路发生单相接地故障时，变电站运行人员在确定接地故障后，采用拉停运行中的馈电线路来确定10KV线路接地故障，然后通知供电所线路巡查人员查找接地故障点。供电所线路管理人员常常还需要对线路各分支开关控制，以试拉、试送实现分段查找方法来确定故障点。由于线路运行人员对线路分段查找或解列线路操作，再由变电站运行人员确定接地回路，这种推拉法、目测法十分繁琐而且存在安全隐患。2000年以后也有人开始利用绝缘摇表测量，也就是采用绝缘接表对已停电的接地故障线路进行分段测量其对地绝缘电阻。使用绝缘监测判断也十分麻烦并且必须地断开配电变压器，或者把输电线路解开成若干段然后才能测量，具有安全性差、操作困难、测量准确性差、劳动强度大等原因，所以单相接地故障查找一直困扰着电力工作者。
发明内容
针对输变电的架空线路常常会出现接地故障，为查找和定位接地故障点提供安全、便捷的装置，本发明专利提供一种架空线路接地故障查找仪。
本发明专利采用的技术方案是。
架空线路接地故障查找仪，其特征在于包括了：锂电池电源、装置电压采样回路、A/D采样电路1、低频信号源、低频功放电路、低频信号采样回路、A/D采样电路2、高频信号源、高频激励电路、高频信号采样回路、A/D采样电路3、DSP单元、主CPU、主无线信号通讯单元、键盘与接口电路、液晶显示单元、声光报警输出单元、子无线信号通讯单元、接地感应器、感应信号处理单元、子CPU等；锂电池电源与装置电压采样回路相接；装置电压采样回路接入A/D采样电路1；低频信号源与低频功放电路相接；低频功放电路与低频信号采样回路相接；低频信号采样回路接入A/D采样电路2；高频信号源与高频激励电路相接；高频激励电路与高频信号采样回路相接；高频信号采样回路接入A/D采样电路3；三个A/D采样电路的信号输出都接入DSP单元； DSP单元输出接有液晶显示单元、声光报警输出单元；DSP单元输出单元与主CPU相接；主CPU与主无线信号通讯单元相接；子无线信号通讯单元与感应信号处理单元相接；接地感应器与感应信号处理单元相接，接地感应器为移动式的钳，接与有故障的架空线路上；感应信号处理单元与子CPU相接；子CPU与子无线信号通讯单元相接，子无线信号通讯单元与主无线信号通讯单元接收、发送各种命令以及数据交换。
锂电池电源供电给装置电压采集回路采集电压信号，装置电压采集回路将采集到的锂电池电源电压信息处理并转换成0-5V的模拟信号，输送给A/D采样电路1调整为数字信号，再输送到DSP单元；低频信号源发送低频信号给低频功放电路，低频功放电路将信号放大，再将放大有功率的低频的信号注入到接地故障线路上，使接地故障线路上的接地故障点通过低频信号，这种低频信号为5-10Hz的正弦波信号，低频功放电路能保证流过接地故障点的电流达100mA以上，低频信号采样回路采集的低频信号电压和电流信息，低频信号采样回路将采集到的低频信号电压和电流信息处理并转换成0-5V的模拟信号，输送给A/D采样电路2调整为数字信号，再输送到DSP单元；高频信号源发送高频信号给高频激励电路，高频激励电路到高频信号源产生的高频信号进行功率放大后，成为高频有功率的高电压高频率的电压信号，注到接地故障线路后，可有效地将接地故障高阻性绝缘故障和容性绝缘故障进行有效击穿解决高阻抗难测量问题，高频信号采样回路采集的高频信号信息，高频信号采集回路将采集到的高频信号源信息处理并转换成0-5V的模拟信号，输送给A/D采样电路3调整为数字信号，再输送到DSP单元；DSP单元对A/D采样电路1、A/D采样电路2、A/D采样电路3送过来的各种信息进行FFT快速运算，计算出实际装置锂电池电源电压值、低频信号源强度、高频信号源强度，DSP单元通过计算测试到的信号，在键盘与接口电路的作用下与原有设定值进行比较，同时液晶显示单元显示的锂电池电源直流电压信息、低频信号源信息、高频信号源信息；DSP单元将计算出的实际信号传送给主CPU，主CPU将数字信号进行处理运算各状态信息和指令并将通过主无线信号通讯单元发出；子无线信号通讯单元接收主无线信号通讯单元发出的信号指令，同时将接收到的信号传送给感应信号处理单元；接地感应器钳接与接地故障线路上接地感应器所感应到的接地故障线路的电流信号也发送给感应信号处理单元，感应信号处理单元将子无线信号通讯单元接收到的信号和接地感应器感应到的信号进行计算、同步、调频等处理，并将处理过的各信号传送给子CPU；子CPU快速地将数字信号进行计算，再通过子无线信号通讯单元发出、回传给主无线信号通讯单元，并将接收到的信号传送给主CPU；主CPU将接收到的信号进行处理运算并传送给DSP单元，DSP单元将信号进行汇总处理，通过液晶显示单元显示由子CPU发回的接地感应信息，同时声光报警输出单元也对异常信息进行报警输出由声音和亮灯指示报警。
所述的架空线路接地故障查找仪，其特征在于：分体式结构，由液晶显示板、CPU主板、电源板、低频信号源板、高频信号源板、无线信号处理器构成；液晶显示主板包括：键盘与接口电路、液晶显示单元、声光报警输出单元；CPU主板包括：DSP单元、三个A/D采样电路、主CPU、主无线信号通讯单元；电源板包括：锂电池电源、装置电压采样回路；低频信号源板包括：低频信号源、低频功放电路、低频信号采样回路；高频信号源板包括：高频信号源、高频激励电路、高频信号采样回路；无线信号处理器包括：子无线信号通讯单元、接地感应器、感应信号处理单元、子CPU。
所述的架空线路接地故障查找仪，其特征在于：采样双CPU运行方式，主CPU采用加32位DSP芯片，子CPU采用16位单片机；信号传输采用无线信号发送，无线信号接收的方式，实现安全、快速、方便；双CPU是指本发明中提到的主CPU和子CPU，双CPU的好处是可以再有必要时增加多个子CPU的方式不受任何影响，之间数据传输采用无线方式，可以更安全、便捷；
本发明专利有益的效果在于：。
装置结构简单、集成度高、体积小。
采用无线发送，具有安全、快速、便捷。
采用功放低频信号和高频信号源的结合，实现低频信号查找接地故障漏电流，高频信号源击穿故障判断，实现仪器查找10KV架空线路的绝接地故障，大大减轻了劳动强度。
附图说明
图1.本发明专利电路原理框图。
图2.本发明专利总体结构示意图。
实施例一：如图1所示，本发明装置的原理框图，架空线路接地故障查找仪，其特征在于包括了：锂电池电源（1）、装置电压采样回路（2）、A/D采样电路1（3）、低频信号源（4）、低频功放电路（5）、低频信号采样回路（6）、A/D采样电路2（7）、高频信号源（8）、高频激励电路（9）、高频信号采样回路（10）、A/D采样电路3（11）、DSP单元（12）、主CPU（13）、主无线信号通讯单元（14）、键盘与接口电路（15）、液晶显示单元（16）、声光报警输出单元（17）、子无线信号通讯单元（18）、接地感应器（19）、感应信号处理单元(20）、子CPU（21）等；锂电池电源（1）与装置电压采样回路（2）相接；装置电压采样回路（2）接入A/D采样电路1（3）；低频信号源（4）与低频功放电路（5）相接；低频功放电路（5）与低频信号采样回路（6）相接；低频信号采样回路（6）接入A/D采样电路2（7）；高频信号源（8）与高频激励电路（9）相接；高频激励电路（9）与高频信号采样回路（10）相接；高频信号采样回路（10）接入A/D采样电路3（11）； A/D采样电路1（3） A/D采样电路2（7）A/D采样电路3（11）的信号输出都接入DSP单元（12）； DSP单元（12）输出接有液晶显示单元（16）、声光报警输出单元（17）；DSP单元（12）输出单元与主CPU（13）相接；主CPU（13）与主无线信号通讯单元（14）相接；子无线信号通讯单元（18）与感应信号处理单元(20）相接；接地感应器（19）与感应信号处理单元（20）相接，接地感应器（19）为移动式的钳，接与有故障的架空线路上；感应信号处理单元（20）与子CPU（21）相接；子CPU（21）与子无线信号通讯单元（18）相接，子无线信号通讯单元（18）与主无线信号通讯单元（14）接收、发送各种命令以及数据交换。
锂电池电源（1）供电给装置电压采集回路(2)采集电压信号，装置电压采集回路(2)将采集到的锂电池电源（1）电压信息处理并转换成0-5V的模拟信号，输送给A/D采样电路1（3）调整为数字信号，再输送到DSP单元（12）；低频信号源（4）发送低频信号给低频功放电路（5），低频功放电路（5）将信号放大，再将放大有功率的低频的信号注入到接地故障线路上，使接地故障线路上的接地故障点通过低频信号，这种低频信号为5-10Hz的正弦波信号，低频功放电路（5）能保证流过接地故障点的电流达100mA以上，低频信号采样回路（6）采集的低频信号电压和电流信息，低频信号采样回路（6）将采集到的低频信号电压和电流信息处理并转换成0-5V的模拟信号，输送给A/D采样电路2（7）调整为数字信号，再输送到DSP单元（12）；高频信号源（8）发送高频信号给高频激励电路（9），高频激励电路（9）将高频信号源（8）产生的高频信号进行功率放大后，成为高频有功率的高电压高频率的电压信号，注到接地故障线路后，可有效地将接地故障高阻性绝缘故障和容性绝缘故障进行有效击穿解决高阻抗难测量问题，高频信号采样回路采集的高频信号信息，高频信号采集回路（10）（10）将采集到的高频信号源（8）信息处理并转换成0-5V的模拟信号，输送给A/D采样电路3（11）调整为数字信号，再输送到DSP单元（12）；DSP单元（12）对A/D采样电路1（3）、A/D采样电路2（7）、A/D采样电路3（11）送过来的各种信息进行FFT快速运算，计算出实际装置锂电池电源（1）电压值、低频信号源（4）强度、高频信号源（8）强度，DSP单元（12）通过计算测试到的信号，在键盘与接口电路（15）的作用下与原有设定值进行比较，同时液晶显示单元（16）显示的锂电池电源（1）直流电压信息、低频信号源（4）信息、高频信号源（8）信息；DSP单元（12）将计算出的实际信号传送给主CPU（13），主CPU（13）将数字信号进行处理运算各状态信息和指令并将通过主无线信号通讯单元（14）发出；子无线信号通讯单元（18）接收主无线信号通讯单元（14）发出的信号指令，同时将接收到的信号传送给感应信号处理单元(20）；接地感应器（19）钳接与接地故障线路上接地感应器（19）所感应到的接地故障线路的电流信号也发送给感应信号处理单元(20），感应信号处理单元(20）将子无线信号通讯单元（18）接收到的信号和接地感应器（19）感应到的信号进行计算、同步、调频等处理，并将处理过的各信号传送给子CPU（21）；子CPU（21）快速地将数字信号进行计算，再通过子无线信号通讯单元（18）发出、回传给主无线信号通讯单元（14），并将接收到的信号传送给主CPU（13）；主CPU（13）将接收到的信号进行处理运算并传送给DSP单元（12），DSP单元（12）将信号进行汇总处理，通过液晶显示单元（16）显示由子CPU（21）发回的接地感应信息，同时声光报警输出单元（17）也对异常信息进行报警输出由声音和亮灯指示报警。
实施例二：如图2所示，所述的架空线路接地故障查找仪，其特征在于：分体式结构，由液晶显示板（22）、CPU主板（23）、电源板（24）、低频信号源板（25）、高频信号源板（26）、无线信号处理器（27）构成；液晶显示板包（22）括：键盘与接口电路（15）、液晶显示单元（16）、声光报警输出单元（17）；CPU主板（23）包括：DSP单元（12）、A/D采样电路1 （3）、A/D采样电路2（7）、A/D采样电路3（11）、主CPU（13）、主无线信号通讯单元（14）；电源板包（24）括：锂电池电源（1）、装置电压采样回路（2）；低频信号源板（25）包括：低频信号源（4）、低频功放电路（5）、低频信号采样回路（6）；高频信号源板（26）包括：高频信号源（8）、高频激励电路（9）、高频信号采样回路（10）；无线信号处理器（27）包括：子无线信号通讯单元（18）、接地感应器（19）、感应信号处理单元(20）、子CPU（21）。
液晶显示主板（22）包括：键盘与接口电路（15）、液晶显示单元（16）、声光报警输出单元（17）组成一张电路板，节扦件和CPU主板排线链接，液晶和键盘安装在装置面板上；键盘与接口电路（15）操作设备运行的一种指令和数据输入装置，可设定所需要电流幅度，装置最低电压值、报警值；以及上位机通讯波特率的设定，键盘包括复位键，增加、减少、左移、右移、确定这6个按键；液晶显示单元（16）显示单元在DSP单元（12）的数据下为中文符号方式显示，由北京迪文公司生产的系列显示器DF320X240；带有触摸功能、点阵式数据与DSP完全兼容，具有寿命长、使用方便的特点；声光报警输出单元（17）是由继电器干、接点和指示灯组成，主要用来完成报警；报警输出的继电器为两组干接点，选用DT1240继电器，上海无线电八厂生产，24电源供电，指示灯为普通发光φ5发光二极管，灯亮为报警，同时扬声器发出声音报警。
CPU主板（23）包括：DSP单元（12）、A/D采样电路1 （3）、A/D采样电路2（7）、A/D采样电路3（11）、主CPU（13）、主无线信号通讯单元（14），组成一张线路板，留有多个并联的插件接口，可以让电源板（24）、低频信号源板（25）、高频信号源板（26）链接；DSP单元（12）； A/D采样电路1（3）、A/D采样电路2、（7）A/D采样电路3（11）送过来的信号进行处理，将连续模拟信号进行测量或滤波；DSP单元（12）主要采用TIM320C2XX系列芯片内有工作时钟和指类，由TI公司生产与CPU有良好的接口相按，具有低功耗和宽温的特性；A/D采样电路1（3）、A/D采样电路2（7）、A/D采样电路3（11）：各种信息的模拟信号进行转换，转换成数字信号传输给DSP单元（12）；型号为TIADS123OPW，由ADI或BB公司提供，为16位A/D转换器，保证了测量的精度与DSP（12）单元有良好的兼容性；主CPU（13）：采用32位DSP芯片，快速地实现数字信号的处理运算，采用了流水线指令执行结构和相应的并行处理结构，可在一个周期内对数据进行高速的算术运算和逻辑运算；主无线信号通讯单元（14）：通过无线发射模块发送由信号源电源电路提供的信号，通过无线接收模块接收子无线信号通讯单元发送的信号；采用SI4432 芯片制作的无线模块,Si4432芯片是SILICON LADS公司推出集成度、低功耗、多频段的EZRADIOPRO系列无线收发芯片。
电源板（24）包括：锂电池电源（1）、装置电压采样回路（2）组成一张线板，电源板（24）留有扦件与CPU主板（23）相接；锂电池电源（1）：采用12V/10AH的锂电池组，给整个装置供电，使装置使用时不需要接电源，需要时由外配的12V适配器充电，适配器可以由锂电池生产厂家配套；装置电压采样回路（2）：主要型号是LF442，将电池的电压转换成0-5V的信号输出送到DSP单元(12)，主要是由采样电阻网络组成，通过一个电压跟随器进行电压采样，由运放组成的加法器电压。
低频信号源板（25）包括：低频信号源（4）、低频功放电路（5）、低频信号采样回路（6）组成一张线路板留有扦件与CPU主板的插件相接；低频信号源（4）：采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较器电路产生正弦波信号主要型号是FM358，将产生一个幅度为5V，频率为1-20Hz的正弦波低频信号送到低频功放电路（5）；低频功放电路（5）：利用具有放大特性的电子元件将低频信号源（4）输出的信号放大，通过功放电路后产生500W的低频正弦波信号注入接地故障线路；低频信号采样回路（6）：采用注入接地故障线路的信号强度进行采样，将低频信号源的幅度转换成0-5V的信号，送到DSP单元（12）。
高频信号源板（26）包括：高频信号源（8）、高频激励电路（9）、高频信号采样回路（10）组成一块线路板留有扦件与CPU主板的插件相接；高频信号源（8）：点脉冲冲压法产生高频信号，信号源由浙江科畅电子有限公司提供，其频率为100M-300M的信号发生器；高频激励电路（9）：由高频信号源（8）发送过来的信号通过本激励电路后产生一个高频信号传送给高频信号采样回路（10），其激励电路功率达1000W；高频信号采样回路（10）：采用注入接地故障回路的信号强度进行采样，将幅度转换成0-5V信号，送到DSP单元（12）。
无线信号处理器（27）包括：子无线信号通讯单元（18）、接地感应器（19）、感应信号处理单元(20）、子CPU（21），做成一个独立的单元由五号电池供电，是一个小型的单体；子无线信号通讯单元（18）：过无线接收模块接收同步主无线信号通讯单元（14）发送的无线信号，通过无线发送模块发送感应信号处理单元（20）的信号，控制各数据、收集、分配，实现了对外的数据的报警、显示等功能，采用SILICON LADORATORIES SI4432
芯片制作的无线模块,Si4432芯片是SILICON LADS公司推出集成度、低功耗、多频段的EZRadioPRO系列无线收发芯片；接地感应器（19）套钳于接地故障回路上，接收低频功放电路注入了故障回路电流幅度信号，接地感应器（19）相当于电流传感器原理一样，仅是一种开口式的感应器感应电流，由浙江科畅电子有限公司提供；感应信号处理单元（20）将接地感应器（19）送来的信号和无线信号接收到的信号进行频率同步、电流幅值测量处理，包括了：信号放大、同步、容波、放大整流，使5-10Hz的电流信号整流成0-5V的电压信号送到子CPU（21），主要采用LM422芯片；子CPU（21）采用16位单片机，快速地实现数字信号的处理运算，采用了流水线指令执行结构和相应的并行处理结构，可在一个周期内对数据进行高速的算术运算和逻辑运算，采用LM430芯片。
所述的架空线路接地故障查找仪，其特征在于：采样双CPU运行方式，主CPU（13）采用加32位DSP芯片，子CPU（21）采用16位单片机；信号传输采用无线信号发送，无线信号接收的方式，实现安全、快速、方便；双CPU是指本发明中提到的主CPU（13）和子CPU（21），双CPU的好处是可以再有必要时增加多个子CPU（21）的方式不受任何影响，之间数据传输采用无线方式，可以更安全、便捷。
Claims (2)
1.架空线路接地故障查找仪，其特征在于包括了：锂电池电源、装置电压采样回路、A/D采样电路1、低频信号源、低频功放电路、低频信号采样回路、A/D采样电路2、高频信号源、高频激励电路、高频信号采样回路、A/D采样电路3、DSP单元、主CPU、主无线信号通讯单元、键盘与接口电路、液晶显示单元、声光报警输出单元、子无线信号通讯单元、接地感应器、感应信号处理单元、子CPU等；锂电池电源与装置电压采样回路相接；装置电压采样回路接入A/D采样电路1；低频信号源与低频功放电路相接；低频功放电路与低频信号采样回路相接；低频信号采样回路接入A/D采样电路2；高频信号源与高频激励电路相接；高频激励电路与高频信号采样回路相接；高频信号采样回路接入A/D采样电路3；三个A/D采样电路的信号输出都接入DSP单元； DSP单元输出接有液晶显示单元、声光报警输出单元；DSP单元输出单元与主CPU相接；主CPU与主无线信号通讯单元相接；子无线信号通讯单元与感应信号处理单元相接；接地感应器与感应信号处理单元相接，接地感应器为移动式的钳，接与有故障的架空线路上；感应信号处理单元与子CPU相接；子CPU与子无线信号通讯单元相接，子无线信号通讯单元与主无线信号通讯单元接收、发送各种命令以及数据交换。
2.权利要求1所述的架空线路接地故障查找仪，其特征还在于：采样双CPU运行方式，主CPU采用加32位DSP芯片，子CPU采用16位单片机；信号传输采用无线信号发送，无线信号接收的方式，实现安全、快速、方便；双CPU是指本发明中提到的主CPU和子CPU，双CPU的好处是可以再有必要时增加多个子CPU的方式不受任何影响，之间数据传输采用无线方式，可以更安全、便捷。
Priority Applications (1)
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