[发明专利]一种具有电压检测功能的架空线路故障指示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统架空线路故障指示器，尤其是涉及一种具有电压检测功能的架空线路故障指示器。

背景技术

近年来，可再生能源以及分布式发电的使用增加了电网结构的复杂度，另外配电网自动化水平的提高也导致了电网信息量以及固定资产设备投资的大量增加。配网中架空线路如果发生故障，经常通过人工巡线的方法排查故障，耗时费力十分不便，供电可靠性也无法得到保障。

现有的电力系统架空线路故障指示器一般只具有检测短路或接地电流、提供故障指示的作用，不具备线路电压检测的功能，因此只能仅凭借单一的电流信号来判别单相接地故障，可靠性很低，而架空线路70%以上的故障均为单相接地，因此很有必要研究一种新型的具有电压检测功能的架空线路故障指示器。

为了实现架空线路上遥信、遥测量的采集，可在架空线路上安装大量的经济、自治、智能、以及可通信的故障指示器，来为地理上分散的电网提供持续的在线监测，以此提高现有电力系统的可利用率和可靠性。架空线路故障指示器采用的是被动感知技术，通过感知架空线路导体周围的电磁场分布来测量导体电压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种具有电压检测功能的架空线路故障指示器，不仅具有电流检测功能，还能够检测线路电压及导体温度，并通过无线通信模块与主站进行通信，提高架空线路各种故障的判别准确率。

解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种具有电压检测功能的架空线路故障指示器，其特征是：所述的故障指示器包括CT取电模块1、电源模块2、数据采集及信号调理模块3、数字信号处理模块4、无线通信模块5，所述的CT取电模块1与电源模块2连接，所述的电源模块2还分别与数据采集及信号调理模块3、数字信号处理模块4、无线通信模块5连接，所述的数据采集及信号调理模块3与数字信号处理模块4、无线通信模块5还依次连接。参见图1。

所述的CT取电模块1包含电流互感器，电流互感器的圆柱体的铁芯由两部分组成，CT铁心材料采用的是相对渗透率为5000的硅钢，铁芯卡接在架空线路上以形成一个完整的磁路。架空线路本身作为互感器一次侧的线圈，而二次侧绕组具有多匝线圈，CT变比为100:1，将架空线路上的电流进行转变和降低，持续的为随后连接的电源模块提供能量。所述的电源模块2的组成和连接关系为：整流模块的输入与CT取电模块1的二次侧连接，整流模块的输出一端接地，另一端经过限流用第一电阻R01与开关器件Q1漏极连接；开关器件Q1的漏极经过第一二极管D1和第五电阻Rfb2及第一电阻R1后与比较器U02正极输入端连接、源极经过第四电阻Rfb1和第一电阻R1与比较器U02的正极输入端连接、门极与比较器U02的输出端连接、门极还经过反并联的第二二极管D2后接地、门极还经过第二电阻R2与比较器U02的正极输入端相连形成反馈；比较器U02的负极经过第三电阻R3与参考信号Vref连接；第一二极管D1输出端与第二二极管D2输入端之间并联电容C1且与稳压器的输入端相连；稳压器的输出端接+5V、+3.3V、GND相连。参见图2。

所述的数据采集及信号调理模块3的组成和连接关系为：CT取电模块1二次侧经过整流模块输出端6与Op放大器9输入端相连，热敏电阻7以及多位移电流传感器mDCS8也与Op放大器9输入端相连，Op放大器9输出端与低通滤波器10输入端相连，低通滤波器10输出端与数字信号处理模块4中的ADC采样模块11输入端相连。参见图3。

所述的多位移电流传感器mDCS8的组成和连接关系为：mDCS8内层金属板13是一整块、与架空线路导体14电气连接，具有相同的电势；mDCS8外层由六块金属板组成，每块相隔60度，内、外层之间以及外层相互之间由绝缘材料隔开，外层与内层金属板之间形成六个电容。

通过测量流过mDCS六个电容C_i的六个位移电流i_d(t)，即可实时地捕获mDCS表面感应电荷的分布情况，而位移电流的产生来自架空线路导体14.电通量密度D的变化，通过监测架空线路周围感应电荷的分布即可计算出线路电压。参见图4的多位移电流传感器（mDCS）示意图。