一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统与设备领域，具体为一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置。


背景技术：

2.配网线路接地故障和相间短路故障是目前影响配网可靠运行的重要因素之一，据统计，配网故障中接地故障战65％以上。快速的定位查找故障位置，对于快速抢修有着极大帮助，可以提高客户的用电体验。目前，电力抢修人员使用处理接地故障和相间短路故障的方法主要分为两种：
3.一、使用绝缘电阻摇表，分段遥测接地线路的绝缘阻值，依据人员经验排除可能接地点，反复遥测处理。这种方式，效率较低，对人员的经验要求较高，而且遇到隐蔽接地或弧光接地时，很难查找。
4.二、依据辅助智能设备进行查找，例如市面上比较成熟的：单项接地故障定位仪，依据给线路施加电压，通过测量回路查找接地故障电。该方式一定程度上缩减了查找时间，但受技术因素，注入信号干扰大，对于高阻接地故障和弧光接地故障查找比较困难，为此我们提出了一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置：
6.包括信号发生器、信号采集器和信号接收器；
7.其中：所述信号发生器、信号采集器和信号接收器通过导线依次相互连接。
8.优选的：所述信号采集器的顶部设有u型挂接槽，并且信号采集器内部包含u型电流互感器和电极板，所述信号采集器的下端中部固定连接有丝柱。
9.优选的：所述信号接收器顶部安装有电极板，且信号接收器内部设有氧磁体互感线圈棒，所述信号接收器背部嵌入电路板包含数字放大滤波电路和24位adc采集电路用于处理电场电流数据，所述信号接收器的前侧设有7寸液晶显示屏，所述信号接收器的内部设有2.4g通讯模组。
10.优选的：所述信号采集器包括运放电路、运放加电压抬升电路和控制芯片ads1256idbtg4组成的电路组成。
11.优选的：所述信号接收器包括运放电路、运放加电压抬升电路和控制芯片ads1256idbtg4组成的电路组成。
12.优选的：所述信号采集器和信号接收器的电路组成结构相同，且运用手段相同，并且信号采集器和信号接收器的电路放大倍数上存在差异。
13.优选的：所述氧磁体互感线圈棒测量线路电流波形，后经精密查分运放对电压、电流数据进行放大，在经过高阶低通滤波运放电路，得到20hz电压电流数据波形，经4通道查分24位高速adc采样芯片将模拟电压电流数据转化为数字信号，传输至arm中心处理芯片进
行数据处理。
14.优选的：所述信号接收器包含傅里叶变化和有效值计算。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型通过设备整体结构，3500v/20hz交流输出，通过高压、低频信号输出，适用于绝大部分可靠接地故障测量；采集器u型开口互感器，采用先进数据处理手段，实现1％误差的毫安级电流值测量，利于现场架空线路通过绝缘杆挂接采集器；采用远距离(10米)感应测量方式，用户只需站在线路正下方，传感器挂接线路上操作，极大提升抢修时间。
附图说明
17.图1为本实用新型原理图；
18.图2为本实用新型信号采集器示意图；
19.图3为本实用新型信号接收器示意图；
20.图4为本实用新型u型电流互感器；
21.图5为本实用新型氧磁体互感线圈棒图；
22.图6为本实用新型信号挂接采集差分放大滤波电路图；
23.图7为本实用新型信号挂接采集电压抬升电路图
24.图8为本实用新型信号挂接采集adc转换电路图
25.图9为本实用新型信号感应采集差分放大滤波电路图
26.图10为本实用新型信号感应采集电压抬升电路图
27.图11为本实用新型信号感应采集adc转换电路图。
28.图中：信号发生器1、信号采集器2、信号接收器3、u型电流互感器21。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
30.请参阅图1-图11，一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置：
31.包括信号发生器1、信号采集器2和信号接收器3；
32.其中：所述信号发生器1、信号采集器2和信号接收器3通过导线依次相互连接。
33.所述信号采集器2的顶部设有u型挂接槽，并且信号采集器2内部包含u型电流互感器21和电极板，所述信号采集器2的下端中部固定连接有丝柱，u型电流互感器21是挂接在线路中使用，通过电磁感应原理，磁通量经硅钢引导流经互感器，后经电路处理得到理想数据。
34.所述信号接收器3顶部安装有电极板，且信号接收器3内部设有氧磁体互感线圈棒，所述信号接收器3背部嵌入电路板包含数字放大滤波电路和24位adc采集电路用于处理电场电流数据，所述信号接收器3的前侧设有7寸液晶显示屏，所述信号接收器3的内部设有2.4g通讯模组。
35.具体而言：信号发生器1主要是实现3500v/20hz正弦交流信号输出功能，发生接地
故障时，做信号源，对线路和大地之间施加电压。
36.信号采集器2，具备交流信号电压电流录波、波形数据传输功能。
37.信号接收器3，具备10米感应测量线路交流信号、接受信号采集器2采集数据信号、处理数据、分析数据功能。
38.其中，信号接收器3采用电磁感应测量技术，内部嵌入电极板采集器，采集线路电场波形，从而反应线路中电压波形；嵌入棒状电流互感器，用于测量线路电流波形，后经精密查分运放对电压、电流数据进行放大，在经过高阶低通滤波运放电路，得到20hz电压电流数据波形，经4通道查分24位高速adc采样芯片将模拟电压电流数据转化为数字信号，传输至arm中心处理芯片进行数据处理，主要包含傅里叶变化和有效值计算，从而计算出当前测量点线路的阻抗角，通过校准电流赋值可计算出后端负载线路的电容电流分量和电阻电流分量，进而区分出接地故障点(电阻电流分量)和干扰数据(电容电流分量)。
39.信号采集器2同样采用电磁感应技术，考虑到信号源输出电压优先，当接地电阻值在70千欧以上时，此时线路中的电流值为3500v/7000oω＝50ma，此时单独通过信号接收器3感应方式测量，由于电流较小，电流波形数据存在畸变，数据不准确，因此，植入信号采集2近距离测量方式。
40.信号采集器2，通过电极板采集电压波形，通过u型电流互感器21采集电流波形数据，将采集的数据传输给信号接收器3进行数据解析，数据运用同上。这里将传统的ct型闭环互感器，改进为u型电流互感器21，用户使用时，只需通过绝缘杆即可快速的将采集器挂接到线路中。
41.所述信号采集器2包括运放电路、运放加电压抬升电路和控制芯片ads1256idbtg4组成的电路组成。
42.具体而言：信号采集器2远距离电流感应传感器，同样利用电磁感应原理，感应位置采用10米距离校准，才是当前弧切面趋于直线，故采用棒状传感器，远距离环境下，感应数据为20hz，故采用氧磁体做导磁，效果更好，
43.所述信号接收器3包括运放电路、运放加电压抬升电路和控制芯片ads1256idbtg4组成的电路组成。
44.所述信号采集器2和信号接收器3的电路组成结构相同，且运用手段相同，并且信号采集器2和信号接收器3的电路放大倍数上存在差异。
45.具体而言：根据附图6至图11所示，附图6至图8为信号采集器2电路，附图9至图11为信号接收器3电路，信号采集器2和信号接收器3数据处理部分电路，运用手段相同，仅在放大倍数上存在差异。前段感应模拟量电压、电流数据分别进入各自方法滤波电路，考虑差异性，电路相同，这里以电流信号采集进行说明。电流前段模拟量，首先进入高精度查分运放芯片ad620arz，将微弱的模拟信号进行放大，利于后端数据处理，后经两级ad8676arz运放芯片组成的四阶切比雪夫运放滤波电路，得到通达为0-30hz的信号(我们主要提取目标为20hz)，再经ad8676arz组成的电压抬升电路，等到数据全为正值的模拟信号。后经24位高速adc芯片adc1256经模拟信号转换为数字信号，供cpu进行数据处理。
46.当使用交流感应定位时，通过信号接收器3进行处理，信号接收器3的电极板正直线路正下方采集电场变化信息，氧磁体互感线圈棒采集同时段电流数据，经滤波放大fft变化，得到电流值和此处的后端线路阻抗，从而分辨出该测试点在故障点前后(故障点出和大
地行程回路为阻性分量，接地点后，线路大地平行无接触点为容性分量)。
47.采用交流挂接定位时，采用信号采集器2挂接在线路中，信号接收器3进行数据处理显示，原理同交流感应相位(该方式补充高阻接地时，线路电流较小(50毫安以下)此时，感应方式测量电流不准，需要近距离测量)。
48.所述氧磁体互感线圈棒测量线路电流波形，后经精密查分运放对电压、电流数据进行放大，在经过高阶低通滤波运放电路，得到20hz电压电流数据波形，经4通道查分24位高速adc采样芯片将模拟电压电流数据转化为数字信号，传输至arm中心处理芯片进行数据处理。
49.所述信号接收器3包含傅里叶变化和有效值计算。
50.整体运用，在发生接地故障或相间短路故障后，检修人员到达现场，通过信号发生器1将三相线路接入信号发生器1中，另外信号发生器1接地端口和保护端口需要分别可靠接地。使用时，信号发生器1首先自动检测接地线和保护线是否可靠接地，确保设备运行时设备本身以及后端输出做到快速响应，保护使用者安全，然后进行下一步工作。
51.第一种：交流定位模式、感应测量；首先使用信号发生器1交流输出功能，向线路发射信号，主机界面会显示输出电压、电流以及相位角。然后使用信号接收器3，感应测量功能，站在线路正下方，接收器会显示此处的线路电流值、相位角以及接地故障点方向；顺接地点防线继续查找，当过接地故障点20米后，此时会报告故障点在后方(相位角转为0)，通过该方法进行确定故障点位置。(相位角，主要体现线路中的阻性、容性分量之间关系，接地点为阻性或阻容性，线路对地为容性，接地故障点前，阻性含量容性含量复合，接地点后全为容性)。
52.第二种：交流定位模式、挂接测量；此时接地点阻值较高，感应方式对于线路小电流不明显，采用挂接测量。使用信号发生器1交流输出功能，向线路发射信号，主机界面会显示输出电压、电流以及相位角。使用信号发生器1与信号采集器2建立通讯，发生器显示界面同第一种，此时测量从第一种的线路下方感应，更改为，采用绝缘杆将信号采集器2挂接在线路上进行测量，其余同第一种。
53.挂接测量也使用第一种情况，一般第一种或第二重均通过挂接进行精确定位，误差1米。
54.以上内容是结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的保护范围。

技术特征：
1.一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：包括信号发生器(1)、信号采集器(2)和信号接收器(3)；其中：所述信号发生器(1)、信号采集器(2)和信号接收器(3)通过导线依次相互连接。2.根据权利要求1所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述信号采集器(2)的顶部设有u型挂接槽，并且信号采集器(2)内部包含u型电流互感器(21)和电极板，所述信号采集器(2)的下端中部固定连接有丝柱。3.根据权利要求1所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述信号接收器(3)顶部安装有电极板，且信号接收器(3)内部设有氧磁体互感线圈棒，所述信号接收器(3)背部嵌入电路板包含数字放大滤波电路和24位adc采集电路用于处理电场电流数据，所述信号接收器(3)的前侧设有7寸液晶显示屏，所述信号接收器(3)的内部设有2.4g通讯模组。4.根据权利要求1所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述信号采集器(2)包括运放电路、运放加电压抬升电路和控制芯片ads1256idbtg4组成的电路组成。5.根据权利要求1所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述信号接收器(3)包括运放电路、运放加电压抬升电路和控制芯片ads1256idbtg4组成的电路组成。6.根据权利要求1所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述信号采集器(2)和信号接收器(3)的电路组成结构相同，且运用手段相同，并且信号采集器(2)和信号接收器(3)的电路放大倍数上存在差异。7.根据权利要求3所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述氧磁体互感线圈棒测量线路电流波形，后经精密查分运放对电压、电流数据进行放大，在经过高阶低通滤波运放电路，得到20hz电压电流数据波形，经4通道查分24位高速adc采样芯片将模拟电压电流数据转化为数字信号，传输至arm中心处理芯片进行数据处理。8.根据权利要求1所述的一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置，其特征在于：所述信号接收器(3)包含傅里叶变化和有效值计算。

技术总结
本实用新型涉及电力系统与设备领域，具体为一种智能型配网线路故障快速定位信号处理装置：包括信号发生器、信号采集器和信号接收器；其中：所述信号发生器、信号采集器和信号接收器通过导线依次相互连接。本实用新型通过设备整体结构，3500V/20HZ交流输出，通过高压、低频信号输出，适用于绝大部分可靠接地故障测量；采集器U型开口互感器，采用先进数据处理手段，实现1％误差的毫安级电流值测量，利于现场架空线路通过绝缘杆挂接采集器；采用远距离(10米)感应测量方式，用户只需站在线路正下方，传感器挂接线路上操作，极大提升抢修时间。极大提升抢修时间。极大提升抢修时间。


技术研发人员：陶志豪 常项平 刘明鑫 姚坤林
受保护的技术使用者：郑州精铖智能技术有限公司
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/7/23