CN112611978A - 一种接地故障查找探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接地故障查找探测器,其中,所述探测器包括:信号发生器;信号探测器,包括:一环形壳体;一感应线圈,收容于所述环形壳体内;一第一电磁屏蔽层,包覆于所述感应线圈外;一信号处理单元,与所述感应线圈电气连接;其中,工作状态下,由所述信号发生器向故障线路注入特征交流信号,由所述信号探测器沿配电网架空线路移动切割感应所述特征交流信号,并将感应信息传输给所述信号处理单元进行分析处理。本发明可解决现有技术中无人机及周围电磁干扰及噪声干扰较大,导致信号探测器信号探测不准确的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种接地故障查找探测器,属于配电网架空线路故障检测技术领域。
背景技术
10kV配电线路在实际运行中,经常发生单相接地故障,严重影响了变电设备和配电网的安全、经济运行。配电线路分支众多,往往存在多级分支,而且线路上安装有大量配电变压器,故障指示器可以有效判断短路故障,但对接地故障的判断准确率还不理想,并且安装及后期维护费用较高。
低压配电网的实际运行中,单相接地故障主要发生在以下情况中:①导线断线并掉落;②导线电线松动并掉落;③风使并掉落偏斜并且离建筑物太近;④配电变压器的高压引下线已断开;⑤配电变压器平台上的10kV避雷器或10kV保险丝绝缘击穿;⑥-配电变压器的高压绕组单相绝缘故障或接地;⑦-绝缘子的破裂导致绝缘子的接地或污染;⑧同杆导线架一端下并放在下部导线上;⑨落雷导致导线烧断;⑩刮风时,障碍物未完全清除,树枝撞到电线。在上述原因中,断线、绝缘子击穿是配电线路单相接地故障的主要原因。
单相接地故障的危害和影响如下:
(1)对变电站设备的危害:发生单相接地故障后,变电站10kV母线上的电压互感器将检测到零序电流,并且在空三角形中将产生零序电压。电压互感器的铁芯饱和,励磁电流增加。长期运行时,电压互感器会烧坏。在单相接地故障后,还会发生谐振过电压,可能会导致谐振过电压几倍于正常电压,这将危及变电站设备的绝缘,在严重的情况下,还会损坏变电站设备的绝缘,造成极大的伤害。
(2)配电设备损坏:单相接地故障后,可能会出现间歇性电弧接地,从而导致谐振过电压。过电压将进一步导致线路上绝缘子的绝缘击穿,并导致严重的短路事故。同时,一些配电变压器可能会烧坏。
(3)对人类和动物的危害:在单相接地故障(例如接地线)中,如果不停止接地的配电线,则行人和巡逻人员(尤其是在夜间)会导致触电和死亡,以及电击和牲畜死亡。
(4)对线损的影响:当发生单相接地故障时,配电线路的接地相将直接或间接将大地放电,从而导致大量的功率损耗。如果按照规定使用一定时间(不超过2小时),将会导致大量的电能损耗。
对于单相接地故障的查找,目前主要采用接地故障查找探测器,该探测器包括信号发生器和信号探测器,其中,信号探测器包括环形壳体、感应线圈和信号处理单元。然而,申请人在接地故障查找中发现,现有接地故障查找探测器存在以下问题:一是无人机及周围电磁干扰及噪声干扰较大,导致信号探测器信号探测不准确;二是信号探测器需要靠近线路才能感应到较好的感应信号;三是现有信号探测器需要通过单独的信号传输至地面,成本较高。
发明内容
基于上述,本发明提供一种接地故障查找探测器,以解决现有技术中无人机及周围电磁干扰及噪声干扰较大,导致信号探测器信号探测不准确的技术问题。
本发明的技术方案是:一种接地故障查找探测器,其中,所述探测器包括:
信号发生器;
信号探测器,包括:
一环形壳体;
一感应线圈,收容于所述环形壳体内;
一第一电磁屏蔽层,包覆于所述感应线圈外;
一信号处理单元,与所述感应线圈电气连接;
其中,工作状态下,由所述信号发生器向故障线路注入特征交流信号,由所述信号探测器沿配电网架空线路移动切割感应所述特征交流信号,并将感应信息传输给所述信号处理单元进行分析处理。
在其中一个例子中,所述第一电磁屏蔽层为铜皮,包覆在所述感应线圈外。
在其中一个例子中,所述所述环形壳体的内壁面涂敷有第二电磁屏蔽层。
在其中一个例子中,所述第二电磁屏蔽层为铜层。
在其中一个例子中,所述信号处理单元包括信号调理电路、A/D转换电路、微处理器和信号传输单元;
其中,所述信号调理电路与所述感应线圈信号连接,所述A/D转换电路与所述信号调理电路信号连接,所述微处理器与所述A/D转换电路信号连接,所述信号传输单元与所述微处理器信号连接。
在其中一个例子中,所述信号调理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路和峰值检测器;
其中,所述放大电路用于放大电磁信号,所述滤波电路用于滤除干扰信号,所述峰值检测器用于实现电磁信号的脉冲峰值保持
在其中一个例子中,所述信号传输单元具有数据接口,所述数据接口与无人机转接环的数据接口匹配。
在其中一个例子中,所述信号发生器注入信号为60HZ交流信号,输出电压范围为0---3000V,输出电流为100mA。
本发明的有益效果是:由于本装置中感应线圈上包覆第一电磁屏蔽层,因此可防止无人机及周围电磁干扰及噪声干扰,因而能够有效的提高信号探测器信号感应的准确性。应当注意的是,本装置在查找故障时,环形壳体的平面应与配电网架空线路长度方向平行,这样能够使得感应线圈主要感应到配电网架空线路上的特征交流信号,而不是周围的电磁干扰及噪声干扰。
附图说明
图1为接地故障查找探测器的结构示意图;
图2为接地故障查找探测器搭载在无人机上的示意图;
图3为巡查定位事宜原理图;
附图标记说明:
1环形壳体,2感应线圈,3第一电磁屏蔽层,4第二电磁屏蔽层,5数据接口。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图3,本发明实施例一种接地故障查找探测器,该探测器包括信号发生器和信号探测器。
信号发生器用于向配电网架空线路注入特征交流信号,而信号发生器用于感应特征交流信号。信号探测器包括一环形壳体1、一感应线圈2、第一电磁屏蔽层3和信号处理单元,其中,环形壳体1内具有环形腔体,感应线圈2安装在环形腔体内,第一电磁屏蔽层3包覆于感应线圈2外,信号处理单元与感应线圈2电气连接。工作状态下,由信号发生器向故障线路注入特征交流信号,由信号探测器沿配电网架空线路移动切割感应特征交流信号,并将感应信息传输给信号处理单元进行分析处理。
由于本装置中感应线圈2上包覆第一电磁屏蔽层3,因此可防止无人机及周围电磁干扰及噪声干扰,因而能够有效的提高信号探测器信号感应的准确性。应当注意的是,本装置在查找故障时,环形壳体1的平面应与配电网架空线路长度方向平行,这样能够使得感应线圈2主要感应到配电网架空线路上的特征交流信号,而不是周围的电磁干扰及噪声干扰。
进一步的,第一电磁屏蔽层3为铜皮,包覆在感应线圈2外。铜皮的屏蔽效果较好。本实施例中,铜皮可以通过胶水粘附在感应线圈2外。
进一步的,环形壳体1的内壁面涂敷有第二电磁屏蔽层4,第二电磁屏蔽层4为铜层。该种结构能够进一步的提高本装置防止无人机及周围电磁干扰及噪声干扰的效果。
进一步的,信号处理单元包括信号调理电路、A/D转换电路、微处理器和信号传输单元;其中,信号调理电路与感应线圈2信号连接,A/D转换电路与信号调理电路信号连接,微处理器与A/D转换电路信号连接,信号传输单元与微处理器信号连接。通过信号处理单元处理后,可将感应线圈2感应的交流信号处理为特征交流信号。本实施例中,为减少外界环境及无人机自身的电磁干扰,采用傅里叶变换算法利用直接测量到的原始信号,计算出该信号中不同正弦波的频率、振幅、相位,对原始信号中不需要的其他频率信号进行过滤,完成精准的数字滤波。
进一步的,信号调理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路和峰值检测器;其中,放大电路用于放大电磁信号,滤波电路用于滤除干扰信号,峰值检测器用于实现电磁信号的脉冲峰值保持。本实施例中,滤波电路为窄带滤波电路,用于对放大后的信号实现中心频率滤波。
进一步的,信号传输单元具有数据接口5,该数据接口5与无人机转接环的数据端口匹配。本实施例中,以大疆M300或M210为平台应用PSDK技术进行软硬件设计研发,建立PSDK主板与探测器通讯互联,由PSDK主板将探测器数据解析出无人机可读取传输的数据。通过DJI SKYPORT V2转接环传输给无人机,实现探测器与无人机无缝对接,最后通过无人机数据链路将信号发送给地面端遥控器,能够在Pilot显示读取数据。进行故障点方向判断。从人工巡查接地故障点到无人机巡查定位故障点降低了作业风险提高了运维工作效率。
进一步的,信号发生器注入信号为60HZ交流信号,输出电压范围为0---3000V,输出电流为100mA。经申请人试验,该种频率配合前述电磁屏蔽处理,可以使得信号探测器在距离5m左右仍能准确的感应到特征交流信号,相比传统的1m以内方能感应而言,本装置能够适应环境较为复杂的故障查找,例如多根线路交叉或重叠的测量。
上述接地故障查找探测器的使用方法是:将信号探测器安装在承载架上,承载架安装在无人机上端,并将信号探测器的数据接口5与无人机转接环的数据端口连接。故障查找时,信号发生器向已经停运的故障线路故障相注入一定特征交流信号,在信号发生器与故障点之间形成故障回路,并保持一段时间,机载信号探测器沿故障线路上方采用二分法原则沿故障线路选点检测追踪这个信号电流,直到达到最终定位故障点为目的。机载信号探测器对接收到的各种信号和信息进行感应,以此为依据就可以准确定位接地故障点。整个故障定位过程非常简单,只需一名飞手操控无人机对故障线路进行选点检测,按二分法原则根据线路实际情况决定无人机是否选点悬停,并进行检测,将检测数据传回地面,操控人员根据数据分析结果,来判断故障点方向决定飞行巡检路径,最终定位接地故障点。无人机和接地故障查找探测器的结合给飞行指明了方向,减少了盲飞极大的提高了工作效率,对于明显故障无人机易于发现,对于无人机不易发现的隐形故障定位仪帮其定位故障点。当定位到故障点时,可拍照传回地面端,巡检人员清楚的看到故障情况。两者完美结合相得益彰,给故障巡查带来极大的便利。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种接地故障查找探测器,其中,所述探测器包括:
信号发生器;
信号探测器,包括:
一环形壳体(1);
一感应线圈(2),收容于所述环形壳体(1)内;
一第一电磁屏蔽层(3),包覆于所述感应线圈(2)外;
一信号处理单元,与所述感应线圈(2)电气连接;
其中,工作状态下,由所述信号发生器向故障线路注入特征交流信号,由所述信号探测器沿配电网架空线路移动切割感应所述特征交流信号,并将感应信息传输给所述信号处理单元进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的接地故障查找探测器,其中,所述第一电磁屏蔽层(3)为铜皮,包覆在所述感应线圈(2)外。
3.根据权利要求1所述的接地故障查找探测器,其中,所述所述环形壳体(1)的内壁面涂敷有第二电磁屏蔽层(4)。
4.根据权利要求3所述的接地故障查找探测器,其中,所述第二电磁屏蔽层(4)为铜层。
5.根据权利要求1至4任一项所述的接地故障查找探测器,其中,所述信号处理单元包括信号调理电路、A/D转换电路、微处理器和信号传输单元;
其中,所述信号调理电路与所述感应线圈(2)信号连接,所述A/D转换电路与所述信号调理电路信号连接,所述微处理器与所述A/D转换电路信号连接,所述信号传输单元与所述微处理器信号连接。
6.根据权利要求5所述的接地故障查找探测器,其中,所述信号调理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路和峰值检测器;
其中,所述放大电路用于放大电磁信号,所述滤波电路用于滤除干扰信号,所述峰值检测器用于实现电磁信号的脉冲峰值保持。
7.根据权利要求5所述的接地故障查找探测器,其中,所述信号传输单元具有数据接口(5),所述数据接口(5)与无人机转接环的数据端口匹配。
8.根据权利要求1所述的接地故障查找探测器,其中,所述信号发生器注入信号为60HZ交流信号,输出电压范围为0---3000V,输出电流为100mA。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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