CN109828178A - 一种输电线路接地故障的定位方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路接地故障的定位方法，所述方法包括如下步骤：信号注入模块在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；信号响应检测模块在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。如此，所述输电线路接地故障的定位方法可以可获取可直接检测输电线路是否有接地，以此判断是否满足合闸条件，确有接地时，还能判断接地点电气距离，方便及时快速找到接地点并予以排除。本发明还公开了一种输电线路接地故障的定位***。

Description

一种输电线路接地故障的定位方法及***

技术领域

本发明涉及电力***领域，具体涉及一种输电线路接地故障的定位方法及***。

背景技术

挂接地线是保护检修人员的一道安全屏障，是电力员工的生命线，可防止突然来电对人体的伤害。但实际工作中，由于接地线使用频繁且操作看似简单，容易使人产生麻痹思想，其重要性也往往被人忽视，经常出现不正确的使用情况，以致降低甚至有时失去了接地线的安全保护作用，必须引起足够重视。线路检修时，如何确保接地线有效接通，除了要遵循安规正确操作外，还希望有明显、直观的判别手段用于判别接地线的连通状况。

目前国内外关于能够直接显示连通情况的接地线这方面的研究几乎是空白的，在判断接地线是否已拆除且具备合闸送电条件的研究也十分有限。

当前，国内学者针对接地管理进行大量的研究工作。西安交通大学提出输配电线路远方防误闭锁***，该***原理框图如图1所示。该装置可检测输配电线路两端的刀闸闭合状态，将信息传输至对端电站，可防止输配电线路带电合地刀及带地刀合闸两类恶性误操作事故。这类防误操作装置有一定作用，但存在两个方面的问题：一是仅能识别接地刀闸，而对临时搭接的接地线无能为力；二是这类装置依赖刀闸装置状态的正确检测和通信渠道的畅通，***结构较为复杂，可靠性难以保证。

重庆大学在此基础上提出了“硬闭锁”技术，该技术首先采集对端接地刀闸状态信息，将采集到的信息远程传输到数据控制终端并转发到线路对端，***发出闭锁或解锁命令给本侧断路器合闸控制回路，实现不论线路哪一侧的地刀未拉开断路器都闭锁，从而防止误操作事故的发生。这种***基本原理与前面的类似，只是通讯手段改为短信、GPRS等较为先进的手段，采用计算机建立了服务器及客户控制端，但前述两个方面的问题依然存在。

当前防带地线合闸也由单纯依靠对人员素质的提高转变为依靠技术手段，主要分为两类：一是监测站内各接地刀闸的状态并把合闸位置传送给上位机监控***，进行远程闭锁；二是通过机械装置实现接地刀闸和断路器间的闭锁。

另外还有研究者提出一种通过铁磁谐振稳压变压器检测接地来防止带地线合闸的方法。即在谐振稳压变原边远端施加电压，检测变压器副边电压大小，假设接地存在，在变压器副边近似于短路，电压很小，从而“指示灯”熄灭，禁止合闸。这种装置结构简单，有较强的实用性，但由于不同电压等级，不通长度的线路参数差别大，仅依靠“指示灯”熄灭与否来指示是否有接地难度较大。

也有部分供电局用绝缘摇表来检测架空线路上的临时接地线是否断开。绝缘摇表，是测量绝缘电阻的专用仪器设备。如果线路上没有接地点，可以看做是整条线路上对地绝缘，用绝缘摇表检测出来的电阻值也应该是非常大的；反之，线路上若存在接地点，检测出来的电阻应非常之小，操作人员可凭借经验来进行判断。不过，这就要求线路上所有的接地点都必须完全拆除包括电站内的接地刀闸也要断开，这一点与《DL/T741-2011电业安全工作规程(电力线路部分)》中相关规定相悖，是不允许的；其次，绝缘摇表在检测过程中对线路加压，这对线路检修和运行人员的人身安全构成了威胁；同时，线路上如果有接地点，绝缘摇表中的电流非常之大，也可能烧坏摇表。也有人提出了采用高压直流发生器和线路直阻测试仪等现有设备来进行检测，都存在上述问题——要断开所有的接地点，因此以上方法实际生产中都无法使用。

电气误操作事故是电力***频发事故之一,能造成装置损坏、大面积停电甚至人身伤亡等重大事故。带接地合闸是5种恶性误操作之一，虽然电力***采取了防止误操作装置和相关技术措施(五防)来避免误操作，但带接地合闸误操作事故仍然时有发生；尤其是相邻变电站间带地刀合闸的恶性误操作事故发生非常频繁,已成为电力***的痼疾。

现有变电站微机五防装置仅利用变电站站内装置的信息,不能识别站外装置和输电线对端接地刀闸的状态,对变电站间的误操作事故不能起到有效防范。为防止此类事故的发生,国内曾提出采集所有刀闸接点信息送往调度中心,在调度中心进行“软闭锁”的技术措施,但这不能起到强制闭锁的作用,现场仍有发生带地刀合闸的可能。

上世纪九十年代有些研究者提出采用一定通讯手段，如电力载波通讯，将相邻(对端)站接地刀闸状态信息传至本站，若对端站接地刀闸合闸，则自动闭锁本站合闸操作，从而避免本站带接地合闸误操作。这类防误操作装置有一定作用，但存在两个方面的问题：一是仅能识别接地刀闸，而对临时搭接的接地线无能为力；二是这类装置依赖刀闸装置状态的正确检测和通信渠道的畅通，***结构较为复杂，可靠性难以保证。近年来又有研究者提出建立防止带接地合闸的站间闭锁控制***，这种***基本原理与前面的类似，只是通讯手段改为短信、GPRS等较为先进的手段，采用计算机建立了服务器及客户控制端，但前述两个方面的问题依然存在。

另外还有研究者提出一种铁磁谐振稳压变压器检测接地来防止带地线合闸的方法。这种设备是在谐振稳压变远方施加电压，检测变压器副方电压大小，认为若有接地存在，在变压器副方接近短路，电压很小，从而“指示灯”熄灭，禁止合闸。这种装置结构简单，有较强的实用性，但由于不同电压等级，不通长度的线路参数差别大，仅依靠“指示灯”熄灭与否来指示是否有接地难度较大。

为此，本申请人设计了一种新的输电线路接地故障的定位方法及***，有必要设计一种，以克服上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺点，提供一种输电线路接地故障的定位方法，其可获取可直接检测输电线路是否有接地，以此判断是否满足合闸条件，确有接地时，还能判断接地点电气距离，方便及时快速找到接地点并予以排除。另外，本发明还提供了一种输电线路接地故障的定位***。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一方面，提供一种输电线路接地故障的定位方法，包括如下步骤：

信号注入模块在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；

信号响应检测模块在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，在所述激励信号的作用下输电线路的相应能明显地反映线路是否有短接。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，所述信号注入模块可承受感应电压。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，所述信号响应检测模块可承受感应电压。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，注入的所述激励信号电流大于等于10毫安且小于等于500毫安。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，注入的所述激励信号的频率为工频频率的K分频，K为整数。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，K为偶数。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位方法中，所述激励信号的频率、测量时间以及电网频率三者之间具有相关性，即信号测量时间，是所述激励信号周期的N倍，N为整数，同时也是电网频率周期的M倍，M为整数。

另一方面，本发明还提供了一种输电线路接地故障的定位***，包括：

信号注入模块，用于在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；

信号响应检测模块，用于在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。

在本发明提供的输电线路接地故障的定位***中，所述信号注入模块和所述信号响应检测模块均可承受感应电压。

与现有技术相比，实施本发明提供的输电线路接地故障的定位方法，具有如下有益效果：所述方法包括如下步骤：信号注入模块在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；信号响应检测模块在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。如此，所述输电线路接地故障的定位方法可以可获取可直接检测输电线路是否有接地，以此判断是否满足合闸条件，确有接地时，还能判断接地点电气距离，方便及时快速找到接地点并予以排除。

附图说明

图1为西安交通大学提出输配电线路远方防误闭锁***的原理图；

图2为实施例一的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。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做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。

实施例一

参见图2，本实施例提供了一种输电线路接地故障的定位方法，包括如下步骤：

信号注入模块在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；

信号响应检测模块在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。

在所述激励信号的作用下输电线路的相应能明显地反映线路是否有短接。所述信号注入模块可承受感应电压。所述信号响应检测模块可承受感应电压。注入的所述激励信号电流大于等于10毫安且小于等于500毫安。注入的所述激励信号的频率为工频频率的K分频，K为整数，优选的K为偶数。

所述激励信号的频率、测量时间以及电网频率三者之间具有相关性，即信号测量时间，是所述激励信号周期的N倍，N为整数，同时也是电网频率周期的M倍，M为整数。

试验结果表明，所述方法是基于微分和变分原理提出的，为保证测量精度，注入的激励信号的幅度不必太大，故障点电流通常为几安培到数十安培，注入的激励信号电流不大于1安培即可。考虑到注入功率消耗和抗干扰性能的要求，最佳的激励信号电流在10毫安到500毫安之间。

试验结果表明，注入的激励信号频率和测量时间长度的选择，对简化电路设计，提高检测精度有重大的影响。

电网电压和电流除了含有工频基波外，通常还包含丰富的高次谐波，为减小基波和谐波对测量的干扰，简化滤波电路的设计，注入的激励信号的频率应避开电网的基波频率和谐波频率。

试验结果表明，当注入的激励信号的频率为工频频率的K分频(K为整数)时，只需一个注入的激励信号周期的测量时间，即可达到满意的测量精度，特别是当K取偶数时，工频干扰的影响被大大衰减，测量效果更佳。

在对测量时间没有严格限制的情况下，延长测量时间无疑能提高测量精度。此时注入的激励信号频率的选择有更大的自由度。一般情况下，可使注入的激励信号的频率、测量时间以及电网频率三者之间具有相关性，即信号测量时间，是注入的激励信号周期的N倍(N为整数)，同时也是电网电量周期的M倍(M为整数)。

由于注入的激励信号很小，而电网的电量却很大。要排除电网电量对测量的干扰，电流测量通道滤波器和电压测量通道滤波器的设计是又一个关键。通常，电流测量通道滤波器和电压测量通道滤波器应选用相同的结构和参数，滤波器可由工频带阻滤波器和信号带通滤波器组合而成。滤波器制作完成后，其参数会随时间、环境温度和环境湿度而偏移，为校正滤波器特性可能产生的偏移，可采用实时标定技术。在测量装置中设置标准阻抗器和标定测量转换开关，当不需故障测距时，转换开关将激励信号连接到标准阻抗器，对电流通道和电压通道进行幅值和相位标定；电网发生接地故障并需要故障测距时，转换开关将激励信号连接到接地故障相，测量故障点距离。标准阻抗器可以是标准电阻、电感、电容，或者是三者的组合，但选用标准电阻稳定性会更好，成本也更低。

假设C相出现了接地故障，异频信号发生器连接到接地相C相，向C相注入异频正弦电流，电流检测通道检测故障回路的电流信号，经滤波放大并转换为数字量，传送到控制运算部件，电压检测通道对回路电压作类似的处理，控制运算部件对电流和电压信号进行傅里叶变换，求出故障回路在注入信号频率下的复阻抗，其虚部为电抗值，该电抗值乘于一个比例常数，即得信号注入点到故障点的距离。

与现有技术相比，实施本发明提供的输电线路接地故障的定位方法具有如下有益效果：所述方法包括如下步骤：信号注入模块在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；信号响应检测模块在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。如此，所述输电线路接地故障的定位方法可以可获取可直接检测输电线路是否有接地，以此判断是否满足合闸条件，确有接地时，还能判断接地点电气距离，方便及时快速找到接地点并予以排除。

实施例二

本实施例提供了一种输电线路接地故障的定位***，包括信号注入模块和信号响应检测模块。所述信号注入模块用于在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；所述信号响应检测模块用于在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。

所述输电线路接地故障的定位***的操作方法及其工作原理与实施例一所述的方法相同，故此不再赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

信号注入模块在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；

信号响应检测模块在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，在所述激励信号的作用下输电线路的相应能明显地反映线路是否有短接。

3.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，所述信号注入模块可承受感应电压。

4.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，所述信号响应检测模块可承受感应电压。

5.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，注入的所述激励信号电流大于等于10毫安且小于等于500毫安。

6.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，注入的所述激励信号的频率为工频频率的K分频，K为整数。

7.根据权利要求6所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，K为偶数。

8.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位方法，其特征在于，所述激励信号的频率、测量时间以及电网频率三者之间具有相关性，即信号测量时间，是所述激励信号周期的N倍，N为整数，同时也是电网频率周期的M倍，M为整数。

9.一种输电线路接地故障的定位***，其特征在于，包括：

信号注入模块，用于在输电线路上注入频率与电网频率不同的激励信号；

信号响应检测模块，用于在所述激励信号的注入端检测所述激励信号的电压和电流，计算出在注入所述激励信号的情况下线路回路复数阻抗的虚部，即为电抗值，将所述电抗值乘于一个比例常数，即得所述激励信号的注入位置到故障点之间的距离。

10.根据权利要求1所述的输电线路接地故障的定位***，其特征在于，所述信号注入模块和所述信号响应检测模块均可承受感应电压。