CN114184981B - 低压漏电定位设备及离线漏电评估方法 - Google Patents

低压漏电定位设备及离线漏电评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出低压漏电定位设备及离线漏电评估方法，用于对台区的漏电故障线路进行精准选线以及对漏电故障位置定位，在被测线路停电状态下，以低压漏电定位仪的主机通过向被测台区的A、B、C、N四相线路施加特定电压，通过电流采样电路向四相线路注入电流测量，进而计算得到被测线路的电阻值，再根据复杂漏电模型测量得到各相的对地电阻值，最后根据A、B、C、N对地电阻值计算该被测台区的各相线路漏电流及日均漏电量，对被测台区进行漏电评估，当任一相的对地电阻值小于阈值时，判定该台区存在漏电故障；本发明可规范农村配电台区漏电保护器的配置，提高台区保护的安装率、投运率，发挥漏电保护器的效能，最大限度保障人民群众生命财产安全。

Description

低压漏电定位设备及离线漏电评估方法
技术领域
本发明涉及电网运维技术领域，尤其是低压漏电定位设备及离线漏电评估方法。
背景技术
农村配网线路漏电是当前困扰低压农配网安全经济运行的痛点和难点，长期以来一直无有效技术手段对漏电故障进行精确定位，给电网企业带来以下三个方面问题：一是供电可靠性降低，低压线路漏电情况时有发生，易使台区总漏保跳闸，客户正常生产生活用电受到极大影响；二是用电安全性难以保障，为提高供电可靠性，部分台区退出漏保或调高定值，当发生漏电故障时，漏保不能动作，引发火灾或触电伤亡事故；三是企业经济效益受到损害，间歇性漏电情况时有发生，难以及时发现处置，造成电网企业效益流失。
发明内容
本发明提出低压漏电定位设备及离线漏电评估方法，可规范农村配电台区漏电保护器的配置，提高台区保护的安装率、投运率，发挥漏电保护器的效能，最大限度保障人民群众生命财产安全。
本发明采用以下技术方案。
低压漏电的离线漏电评估方法，用于对台区的漏电故障线路进行精准选线以及对漏电故障位置精确定位，所述离线漏电评估方法是在被测线路停电状态下，以低压漏电定位仪的主机通过向被测台区的A、B、C、N四相线路施加特定电压，通过电流采样电路向四相线路注入电流测量，进而计算得到被测线路的电阻值，再根据复杂漏电模型测量得到各相的对地电阻值，最后根据A、B、C、N对地电阻值计算该被测台区的各相线路漏电流及日均漏电量，对被测台区进行漏电评估，当任一相的对地电阻值小于阈值时，判定该台区存在漏电故障。
所述复杂漏电模型中，RA0、RB0、RC0、RN0为离线漏电评估时需测量的A相、B相、C相、N相的绝缘电阻值，若绝缘电阻值无穷大，则评估该相未发生漏电，若绝缘电阻值为量程内可测得的具体数值，则评估该相发生漏电，模型中存在以下公式；
RAN＝RAN0//(RA0+RN0//(RBN0+RB0)//(RCN0+RC0)) 公式九；
RBN＝RBN0//(RB0+RN0//(RAN0+RA0)//(RCN0+RC0)) 公式十；
RCN＝RCN0//(RC0+RN0//(RAN0+RA0)//(RBN0+RB0)) 公式十一；
RAG＝RA0//[RAN0+(RBN0+RB0)//(RCN0+RC0)//RN0] 公式十二；
RBG＝RB0//[RBN0+(RAN0+RA0)//(RCN0+RC0)//RN0] 公式十三；
RCG＝RC0//[RCN0+(RAN0+RA0)//(RBN0+RB0)//RN0] 公式十四；
RNG＝RN0//(RAN0+RA0)//(RBN0+RB0)//(RCN0+RC0) 公式十五；
公式九至公式十五中，当A相与N相间电阻RAN、B相与N相间电阻RBN、C相与N相间电阻RCN、A相与G相间电阻RAG、B相与G相间电阻RBG、C相与G相间电阻RCG、N相与G相间电阻RNG为通过低压漏电定位仪主机测量得到的已知量，则根据公式九至公式十五可计算得到RA0、RB0、RC0、RN0、RAN0、RBN0、RCN0值。
所述离线漏电评估方法是在被测线路停电状态下，以低压漏电定位仪的主机通过向被测台区的A、B、C、N四相线路施加特定电压，以低压漏电定位仪的主机的电流采样电路向四相电路注入电流测量；
所述低压漏电定位仪的主机用于离线漏电评估的硬件包括MCU、电流采样电路、分压电路以及电压跟随电路；
所述电流采样电路包括电压源、电流采样电阻以及IC1，T为被测电阻；
所述分压电路用于使电流采样电路输出的全量程电压范围内满足MCU的ADC采集范围。
低压漏电定位设备，所述低压漏电定位设备包括低压漏电定位仪主机和低压漏电定位仪从机，低压漏电定位仪主机的硬件部分包括电池充电电路、电池、DC\DC电路、显示、按键、蜂鸣器、MCU、换挡电路、积分电路、放大电路、全波整流电路、滤波电路、MCU、信号调理电路、限流电阻、模拟通道开关、电流采样电路、分压电路、电压跟随电路。
所述低压漏电定位仪主机硬件部分还包括用于在线漏电评估方法的罗氏线圈，用于在线漏电评估的硬件还包括换挡电路、积分电路、放大电路、全波整流电路、低通滤波电路及MCU；
所述在线漏电评估方法以低压漏电定位设备通过罗氏线圈测量被测台区A、B、C、N相在线工作状态下的电流矢量和，若罗氏线圈测量被测台区的电流矢量和不为零，则评估结果是该台区存在漏电，若罗氏线圈测量被测台区的电流矢量和为零时，则评估结果是该台区不存在漏电；
在测量被测台区A、B、C、N相电流矢量和时，罗氏线圈输出A、B、C、N相电流矢量和的微分信号，该输出信号与被测电流的变化率成线性关系；
罗氏线圈输出信号经换挡电路按照不同权重的比例进入积分电路，积分电路将罗氏线圈输出电流矢量和的微分信号进行积分还原，将罗氏线圈输出的电压信号进行积分后得到用于准确地再现被测量电流信号的波形的交流电压信号；
所述放大电路将积分电路输出的信号进行放大；全波整流电路与放大电路相连，将放大电路输出的信号进行全波整流；低通滤波电路与全波整流电路相连，将全波整流电路输出的信号进行低通滤波输出被测电流的有效值。
低压漏电定位设备用于对具备回路特性的漏电电流进行漏电定位，在进行漏电定位时，以低压漏电定位仪主机向故障线路注入特征信号，由于漏电电流的回路特性，注入的特征信号只存在于对地的回路中，即在故障点前侧存在注入的特征信号不会故障点后侧，然后通过判断被测线路中是否存在注入的特征信号进行漏电故障位置定位，具体方法为：在低压漏电定位仪从机的配合使用下实现漏电故障点位置精确定位，先进行粗略分段检测，再精确定点。
所述低压漏电定位仪主机中，用于漏电定位的硬件部分包括MCU、信号调理电路、限流电阻、模拟通道开关；
在对停电状态的台区线路进行漏电定位时，由低压漏电定位仪主机向故障线路注入特征信号，该特征信号包括用于漏电评估的电压信号和用于漏电定位的脉冲信号，由低压漏电定位仪从机的磁芯线圈传感器接收特征信号并输出感应信号，所述感应信号的感应电压与低压漏电定位仪主机注入特征信号电压变化率成正比。
所述低压漏电定位仪主机采用脉冲信号作为注入故障线路的特征信号；所述脉冲信号由低压漏电定位仪主机中的半桥电路产生。
所述漏电定位中，低压漏电定位仪主机按主从机协议约定，生成编码后的频率信号注入故障线路，每次只对故障线路中的一相进行信号注入特征编码信号，然后在漏电故障线路沿途使用低压漏电定位仪从机采用非接触方式进行特征信号解码，先对漏电故障点所在位置进行粗略分段，再对漏电故障点进行精确定位。
低压漏电定位仪主机的软件基于Linux+QT架构，当执行耗时较长的漏电评估作业时，采用单独线程操作以避免影响其它软件模块的执行；
在生成用于信号注入的编码后频率信号时，A相、B相、C相、N相的注入信号采用相同编码方式，A相、B相、C相、N相的注入信号的信号内容不同；
所述低压漏电定位仪从机包括磁芯线圈传感器、低压漏电定位仪从机PCB以及电池；
低压漏电定位仪主机向故障线路注入特征信号后，特征信号在故障线路周围产生磁场，设低压漏电定位仪主机向漏电故障线路注入特征信号的电压为V、频率为F，故障线路接地电阻R，流经故障线路电流I，则根据毕奥—萨伐尔定律可以得到距离故障线路d处的磁感应强度B为：
其中μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-7特斯拉·米/安培；
低压漏电定位仪从机通过磁芯线圈传感器接收特征信号的磁场并从中解译特证信号，根据法拉第电磁感应定律，磁芯线圈传感器输出感应电动势ξ的大小与穿过回路磁通量的变化率成正比，
低压漏电定位仪从机接收磁芯线圈传感器的输出信号并对其解调，进而识别解调所得的信号是否为低压漏电定位仪主机注入的特征信号。
本发明可实现漏电故障线路的精准选线以及漏电故障位置的精确定位，可以更好地贯彻落实DL/T736-2010《农村电网漏电保护器安装运行规程》和《国家电网公司农村低压电网漏电保护器配置原则》(国网农安〔2012〕39号)，可规范农村配电台区漏电保护器的配置，提高台区保护的安装率、投运率，发挥漏电保护器的效能，最大限度保障人民群众生命财产安全，具有重要社会意义和经济效益。
本发明创新性的提出利用低压漏电故障线路特性，由低压漏电定位仪主机向待测线路注入特征信号，若特征信号注入的线路为漏电故障线路，则在故障回路中存在低压漏电定位仪主机注入的特征信号，进而实现漏电故障选线功能。低压漏电定位仪主机向漏电故障线路中注入特征编码信号，在漏电故障线路沿途使用低压漏电定位仪从机采用非接触方式进行特征信号解码。在故障点前，注入的特征编码信号持续存在，故障点后，注入的特征编码信号消失。可先进行粗略分段，再精确定点，从而快速确定故障位置。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的低压漏电定位原理示意图；
附图2是本发明的低压漏电定位原理的另一示意图；
附图3是低压漏电定位仪主机的硬件原理示意图；
附图4是用于离线漏电评估的复杂漏电模型的示意图；
附图5是在线漏电评估时将被测台区线路的A、B、C、N相圈入罗氏线圈的示意图；
附图6是本发明漏电定位的工作示意图。
具体实施方式
如图所示，低压漏电的离线漏电评估方法，用于对台区的漏电故障线路进行精准选线以及对漏电故障位置精确定位，所述离线漏电评估方法是在被测线路停电状态下，以低压漏电定位仪的主机通过向被测台区的A、B、C、N四相线路施加特定电压，通过电流采样电路向四相线路注入电流测量，进而计算得到被测线路的电阻值，再根据复杂漏电模型测量得到各相的对地电阻值，最后根据A、B、C、N对地电阻值计算该被测台区的各相线路漏电流及日均漏电量，对被测台区进行漏电评估，当任一相的对地电阻值小于阈值时，判定该台区存在漏电故障。
所述复杂漏电模型中，RA0、RB0、RC0、RN0为离线漏电评估时需测量的A相、B相、C相、N相的绝缘电阻值，若绝缘电阻值无穷大，则评估该相未发生漏电，若绝缘电阻值为量程内可测得的具体数值，则评估该相发生漏电，模型中存在以下公式；
RAN＝RAN0//(RA0+RN0//(RBN0+RB0)//(RCN0+RC0)) 公式九；
RBN＝RBN0//(RB0+RN0//(RAN0+RA0)//(RCN0+RC0)) 公式十；
RCN＝RCN0//(RC0+RN0//(RAN0+RA0)//(RBN0+RB0)) 公式十一；
RAG＝RA0//[RAN0+(RBN0+RB0)//(RCN0+RC0)//RN0] 公式十二；
RBG＝RB0//[RBN0+(RAN0+RA0)//(RCN0+RC0)//RN0] 公式十三；
RCG＝RC0//[RCN0+(RAN0+RA0)//(RBN0+RB0)//RN0] 公式十四；
RNG＝RN0//(RAN0+RA0)//(RBN0+RB0)//(RCN0+RC0) 公式十五；
公式九至公式十五中，当A相与N相间电阻RAN、B相与N相间电阻RBN、C相与N相间电阻RCN、A相与G相间电阻RAG、B相与G相间电阻RBG、C相与G相间电阻RCG、N相与G相间电阻RNG为通过低压漏电定位仪主机测量得到的已知量，则根据公式九至公式十五可计算得到RA0、RB0、RC0、RN0、RAN0、RBN0、RCN0值。
所述离线漏电评估方法是在被测线路停电状态下，以低压漏电定位仪的主机通过向被测台区的A、B、C、N四相线路施加特定电压，以低压漏电定位仪的主机的电流采样电路向四相电路注入电流测量；
所述低压漏电定位仪的主机用于离线漏电评估的硬件包括MCU、电流采样电路、分压电路以及电压跟随电路；
所述电流采样电路包括电压源、电流采样电阻以及IC1，T为被测电阻；
所述分压电路用于使电流采样电路输出的全量程电压范围内满足MCU的ADC采集范围。
低压漏电定位设备，所述低压漏电定位设备包括低压漏电定位仪主机和低压漏电定位仪从机，低压漏电定位仪主机的硬件部分包括电池充电电路、电池、DC\DC电路、显示、按键、蜂鸣器、MCU、换挡电路、积分电路、放大电路、全波整流电路、滤波电路、MCU、信号调理电路、限流电阻、模拟通道开关、电流采样电路、分压电路、电压跟随电路。
所述低压漏电定位仪主机硬件部分还包括用于在线漏电评估方法的罗氏线圈，用于在线漏电评估的硬件还包括换挡电路、积分电路、放大电路、全波整流电路、低通滤波电路及MCU；
所述在线漏电评估方法以低压漏电定位设备通过罗氏线圈测量被测台区A、B、C、N相在线工作状态下的电流矢量和，若罗氏线圈测量被测台区的电流矢量和不为零，则评估结果是该台区存在漏电，若罗氏线圈测量被测台区的电流矢量和为零时，则评估结果是该台区不存在漏电；
在测量被测台区A、B、C、N相电流矢量和时，罗氏线圈输出A、B、C、N相电流矢量和的微分信号，该输出信号与被测电流的变化率成线性关系；
罗氏线圈输出信号经换挡电路按照不同权重的比例进入积分电路，积分电路将罗氏线圈输出电流矢量和的微分信号进行积分还原，将罗氏线圈输出的电压信号进行积分后得到用于准确地再现被测量电流信号的波形的交流电压信号；
所述放大电路将积分电路输出的信号进行放大；全波整流电路与放大电路相连，将放大电路输出的信号进行全波整流；低通滤波电路与全波整流电路相连，将全波整流电路输出的信号进行低通滤波输出被测电流的有效值。
低压漏电定位设备用于对具备回路特性的漏电电流进行漏电定位，在进行漏电定位时，以低压漏电定位仪主机向故障线路注入特征信号，由于漏电电流的回路特性，注入的特征信号只存在于对地的回路中，即在故障点前侧存在注入的特征信号不会故障点后侧，然后通过判断被测线路中是否存在注入的特征信号进行漏电故障位置定位，具体方法为：在低压漏电定位仪从机的配合使用下实现漏电故障点位置精确定位，先进行粗略分段检测，再精确定点。
所述低压漏电定位仪主机中，用于漏电定位的硬件部分包括MCU、信号调理电路、限流电阻、模拟通道开关；
在对停电状态的台区线路进行漏电定位时，由低压漏电定位仪主机向故障线路注入特征信号，该特征信号包括用于漏电评估的电压信号和用于漏电定位的脉冲信号，由低压漏电定位仪从机的磁芯线圈传感器接收特征信号并输出感应信号，所述感应信号的感应电压与低压漏电定位仪主机注入特征信号电压变化率成正比。
所述低压漏电定位仪主机采用脉冲信号作为注入故障线路的特征信号；所述脉冲信号由低压漏电定位仪主机中的半桥电路产生。
所述漏电定位中，低压漏电定位仪主机按主从机协议约定，生成编码后的频率信号注入故障线路，每次只对故障线路中的一相进行信号注入特征编码信号，然后在漏电故障线路沿途使用低压漏电定位仪从机采用非接触方式进行特征信号解码，先对漏电故障点所在位置进行粗略分段，再对漏电故障点进行精确定位。
低压漏电定位仪主机的软件基于Linux+QT架构，当执行耗时较长的漏电评估作业时，采用单独线程操作以避免影响其它软件模块的执行；
在生成用于信号注入的编码后频率信号时，A相、B相、C相、N相的注入信号采用相同编码方式，A相、B相、C相、N相的注入信号的信号内容不同；
所述低压漏电定位仪从机包括磁芯线圈传感器、低压漏电定位仪从机PCB以及电池；
低压漏电定位仪主机向故障线路注入特征信号后，特征信号在故障线路周围产生磁场，设低压漏电定位仪主机向漏电故障线路注入特征信号的电压为V、频率为F，故障线路接地电阻R，流经故障线路电流I，则根据毕奥—萨伐尔定律可以得到距离故障线路d处的磁感应强度B为：
其中μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-7特斯拉·米/安培；
低压漏电定位仪从机通过磁芯线圈传感器接收特征信号的磁场并从中解译特证信号，根据法拉第电磁感应定律，磁芯线圈传感器输出感应电动势ξ的大小与穿过回路磁通量的变化率成正比，
低压漏电定位仪从机接收磁芯线圈传感器的输出信号并对其解调，进而识别解调所得的信号是否为低压漏电定位仪主机注入的特征信号。
实施例1：
当对故障线路进行从机检测以定位漏电故障点时，先将整条故障线路粗略分段，选取几个待测点。从机开机，打开离/在线双通道微电流漏电诊断设备助手app，连接蓝牙，点击“开始监听”，并将从机的“探测区域”靠近被测线路并与被测线路保持相互垂直，当听到助手APP发出嘀嘀嘀声响后，前往下个待测点测试，直到不再听到嘀嘀嘀声响，即可断定故障粗略位置(线路故障点介于有嘀嘀嘀声响与无声响之间)，依此原理，逐步缩小范围，直到找到线路故障点。
处理线路故障点完毕后，再次对故障线路进行离线漏电评估，如果结果测得是无故障线路，则说明故障排除完毕，如果依然测得该线路为故障线路，说明该线路有多个故障点，则再次执行从机检测以继续排除故障。

Claims (1)

1.低压漏电的离线漏电评估方法，用于对台区的漏电故障线路进行精准选线以及对漏电故障位置精确定位，其特征在于：所述离线漏电评估方法是在被测线路停电状态下，以低压漏电定位仪的主机通过向被测台区的A、B、C、N四相线路施加特定电压，通过电流采样电路测量四相线路注入电流，进而计算得到被测线路的电阻值，再根据复杂漏电模型测量得到各相的对地电阻值，最后根据A、B、C、N对地电阻值计算该被测台区的各相线路漏电流及日均漏电量，对被测台区进行漏电评估，当任一相的对地电阻值小于阈值时，判定该台区存在漏电故障；
所述复杂漏电模型中，RA0、RB0、RC0、RN0为离线漏电评估时需测量的A相、B相、C相、N相的绝缘电阻值，若绝缘电阻值无穷大，则评估该相未发生漏电，若绝缘电阻值为量程内可测得的具体数值，则评估该相发生漏电，模型中存在以下公式；
公式九至公式十五中，A相与N相间电阻RAN、B相与N相间电阻RBN、C相与N相间电阻RCN、A相与G相间电阻RAG、B相与G相间电阻RBG、C相与G相间电阻RCG、N相与G相间电阻RNG为通过低压漏电定位仪主机测量得到的已知量，则根据公式九至公式十五可计算得到RA0、RB0、RC0、RN0、RAN0、RBN0、RCN0值。
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