CN107340416B - 一种配电网故障指示器lc调谐外施信号源 - Google Patents

一种配电网故障指示器lc调谐外施信号源 Download PDF

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Abstract

一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，包括控制***、并联电容器组（C）、并联电抗器组（L）、串联限流电阻（R）、并联电容器开关（SC）、并联电抗器开关（SL）和信号序列开关（S1）。当外施信号源检测到接地电流后，信号序列开关按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平；当发生故障时，通过并联电容器开关和并联电抗器开关，调节外加信号源的并联电容器容值、电抗器感抗值，使外施信号阻抗和短路电流限定在一定范围。

Description

一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源
技术领域
本发明涉及一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，属电力配网技术领域。
背景技术
配网***架设范围较广、构造也相对复杂，且同各类电缆线路混杂布局，实际运行中可能出现各种故障问题，要想维护配网的安全、持续运转，就必须掌握配网故障快速定位的技术与方法，同时引入故障指示器，及时定位并解除故障，避免故障对配网***造成安全威胁，以此来支持与维护配网的安全、高效运行。指示器负责收集电流、电压信息，从而定位并指示故障，并负责输出相关的故障信息。实际的电压采集过程为：依托于空间电场电位梯度进行电压采集，电磁感应来收集电流，凭借分析电压、电流的变化规律等来对故障做出科学的判断与识别。当发现短路故障，则要主动发出动作，同时做下标识，相应的故障信号则能够凭借通讯***传输至主站。但由于设备厂家产品质量参差不齐，造成故障指示器对单相接地故障检测的准确率总体不高，究其原因主要是由于常规检测原理移植到配电网线路后均有一定的局限性，因此通过对行业内多种常用判据进行分析比较，得出外施加信号检测接地故障准确率最高的结论。
配电网外施加信号故障指示器包括两部分组成，外施信号发生源、故障指示器，当检测到接地电流时，外施信号发生源通过投切产生某一频率的特征序列，与之匹配的故障指示器检测到该特征序列后翻牌并闪光，故障信息上传主站，而该线路未检测到故障的故障指示器保持正常运行状态，从而通过故障指示器的状态可以直观的观察配电线路故障区间，便于运维人员减少巡线距离。
发明内容
本发明的目的是，为了解决故障指示器在使用中存在的问题，本发明提出一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，结合故障指示器，提高故障指示器对配网故障的检测率。
实现本发明的技术方案如下：一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，包括控制***、并联电容器组、并联电抗器组、串联限流电阻、并联电容器开关、并联电抗器开关和信号序列开关。
所述并联电容器组串联并联电容器开关，并联电抗器组串联并联电抗器开关，并联在信号序列开关上；并联电容器组的另一端与并联电抗器组的另一端并联后连接串联限流电阻后接地；信号序列开关输入端连接配电网三相。
当外施信号源检测到接地电流后，信号序列开关按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平；当发生故障时，通过并联电容器开关和并联电抗器开关，调节外加信号源的并联电容器容值、电抗器感抗值，使外施信号阻抗和接地电流限定在一定范围。
所述控制***包括采集单元、计算单元、报警与无线单元和输出控制单元。
所述采集单元输入端连接配电网互感器，输出端连接计算单元的输入端；计算单元的一个输出端连接报警与无线单元；计算单元的另一个输出端连接输出控制单元；输出控制单元的输出端连接各信号序列开关。
所述采集单元的采样频率10KHZ，采集A、B、C三相电流；控制单元控制开关的开断，并实时检测开关的状态信息。
所述计算单元将采集的单相电流合成为零序电流，零序电流合成公式为i0＝ia+ib+ic，其中i0为零序电流、ia为A相电流、ib为B相电流、ic为C相电流
所述报警与无线单元通过无线GPRS将故障类型及故障的数据上传主站；当设备自检出现故障时，通过无线单元上传报警信息至主站，自检信息为检查电阻散热、开关动作是否成功。
所述外施信号源并联在信号序列开关之后，信号序列开关S1正常状态为闭合，当外施信号源检测到>0.5A后，信号序列开关S1开关按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平，一个周期的时间为T，其中高电平时间为th，低电平时间为tl。
所述外施信号阻抗X＝R+jωL+1/jωc，其中R为限流电阻，L为并联电抗器组，C为并联电容器。
所述外施信号阻抗的限定范围为[R R+jωL+1/jωc]；所述的限定范围为10-18A。
本发明的有益效果是，本发明一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，在配电网发生故障时，通过调节并联电容器开关和并联电抗器开关，调节电容器容值、电抗器感抗值，使外施信号阻抗和接地电流限制在一定范围，实现对配网故障的检测。
附图说明
图1为故障指示器外施信号源装置示意图；
图2为故障指示器外施信号源特征序列阻抗调整示意图；
图3为故障指示器外施信号源控制***结构示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图所示。
本实施例一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，包括控制***、并联电容器组C、并联电抗器组L、串联限流电阻R、并联电容器开关SC、并联电抗器开关SL和信号序列开关S1,如图1所示。
所述并联电容器组C串联并联电容器开关SC，并联电抗器组L串联并联电抗器开关SL，并联在信号序列开关S1上；并联电容器组C的另一端与并联电抗器组L的另一端并联后连接串联限流电阻R后接地；信号序列开关S1输入端连接配电网三相(A、B、C)。
当外施信号源检测到后，信号序列开关S1按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平；当发生故障时，通过并联电容器开关SC和并联电抗器开关SL，调节外加信号源的并联电容器容值、电抗器感抗值，使外施信号阻抗和接地电流限定在一定范围。
如图3所示，所述控制***包括采集单元、计算单元、报警与无线单元和输出控制单元。
所述采集单元输入端连接配电网互感器，输出端连接计算单元的输入端；计算单元的一个输出端连接报警与无线单元；计算单元的另一个输出端连接输出控制单元；输出控制单元的输出端连接各信号序列开关。
如图2所示，故障指示器外施信号源装置并联与线路出线开关之后，信号序列开关S1正常状态为闭合，当外施信号源检测到>0.5A后，信号序列开关S1按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平，一个周期的时间为T，其中高电平时间为th，低电平时间为tl。
外施信号阻抗为：X＝R+jωL+1/jωc，其中R为限流电阻，L为并联电抗器组，C为并联电容器。
配电线路阻抗为：X1＝R1+jωL1+1/jωc1，其中R1为线路电阻，L1为线路电感，C1为线路电容。配电线路阻抗一般为容性阻抗。
当发生接地故障时，调整外加信号源的并联电抗器组，并联电容器实时调节阻抗值，使接地电流限制在10-18A范围中。通过并联电容器开关SC、并联电抗器开关SL开关，调节电容器容值、电抗器感抗值，从而实现调节外施信号阻抗X的大小，使外施信号阻抗限制在区间在[R R+jωL+1/jωc]。
当线路发生单相接地时，外施信号源的并联电抗器开关SL1投入5ms后，开始投切信号序列开关S1，当发生金属接地时，接地阻抗r小于10Ω，根据i＝u/r+X计算，比较大，调整并联电抗器开关SL1-SLn开关，增加电抗；调整并联电容器开关SC1-SCn，减小电容器；同时补偿线路容性阻抗，使在10-18A范围中，不仅减小了，同时降低了对***的冲击。
当发生高阻接地时，接地阻抗r大于600Ω，根据i＝u/r+X计算，比较小，调整并联电抗器开关SL1-SLn，减小电抗，调整并联电容器开关SC1-SCn，增加电容器；调整外加信号源电抗、电容以此补偿线路上感抗或容抗，使得
Figure GDA0002364200140000051
时，阻抗最小，此时接地产生的零序电流最大，从而使零序电流放大，使得检测更加准确，进一步减小外施加信号故障指示器的死区。
当发生弧光接地时，较大时，调整并联电抗器开关SL1-SLn开关，增加电抗；调整并联电容器开关SC1-SCn，减小电容器；同时补偿线路容性阻抗，使在10-18A范围，持续投切1分钟，故障指示器上传故障信息，并发牌亮光，否则保持正常运行状态。当较小时，调整并联电抗器开关SL1-SLn，减小电抗；调整并联电容器开关SC1-SCn，增大电容器；同时补偿线路容性阻抗，使在10-18A范围，持续投切10分钟，故障指示器上传故障信息，并发牌亮光，否则保持正常运行状态。

Claims (4)

1.一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，其特征在于，所述外施信号源包括控制***、并联电容器组、并联电抗器组、串联限流电阻、并联电容器开关、并联电抗器开关和信号序列开关；
所述并联电容器组串联并联电容器开关，并联电抗器组串联并联电抗器开关，并联在信号序列开关上；并联电容器组的另一端与并联电抗器组的另一端并联后连接串联限流电阻后接地；信号序列开关输入端连接配电网三相；
当外施信号源检测到接地电流后，信号序列开关按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平；当发生故障时，通过并联电容器开关和并联电抗器开关，调节外加信号源的并联电容器容值、电抗器感抗值，使外施信号阻抗和短路电流限定在一定范围；
所述控制***包括采集单元、计算单元、报警与无线单元和输出控制单元；
所述采集单元输入端连接配电网互感器，输出端连接计算单元的输入端；计算单元的一个输出端连接报警与无线单元；计算单元的另一个输出端连接输出控制单元；输出控制单元的输出端连接各信号序列开关；
所述采集单元的采样频率10KHZ，采集A、B、C三相电流；控制单元控制开关的开断，并实时检测开关的状态信息；
所述计算单元将采集的单相电流合成为零序电流；
所述报警与无线单元通过无线GPRS将故障类型及故障的数据上传主站；当设备自检出现故障时，通过无线单元上传报警信息至主站，自检信息为检查电阻散热、开关动作是否成功。
2.根据权利要求1所述的一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，其特征在于，所述外施信号源并联在线路出线开关之后，信号序列开关正常状态为闭合，当外施信号源检测到接地电流>0.5A后，信号序列开关按照一定频率开始投切，产生一定序列的高低电平，一个周期的时间为T，其中高电平时间为th，低电平时间为tl，否则保持不动。
3.根据权利要求1所述的一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，其特征在于，所述外施信号阻抗X＝R+jωL+1/jωc，其中R为限流电阻，L为并联电抗器组，C为并联电容器。
4.根据权利要求1所述的一种配电网故障指示器LC调谐外施信号源，其特征在于，所述外施信号阻抗的限定范围为[R R+jωL+1/jωc]；所述短路电流的限定范围为10-18A。
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