一种配网设备缺陷的感知装置的制作方法

本发明涉及电力系统自动化，特别是涉及一种配网设备缺陷的感知装置。

背景技术：

1、目前市场上配电网架空线路故障感知终端，多使用简易故障指示器，仅具有简单的过流故障指示功能，无通讯、暂态录波等辅助分析功能，所以在母线近距离故障时，无法进行测量行波，并且故障发生时刻电压相角小于10°和高阻接地时时，行波浪涌测量也无法完成。

2、无论是单端行波定位还是双端行波定位，都存在一些共同的问题：

3、首先能否可靠的获取和识别故障行波波头，故障发生时，行波的传播具有多次的反射、折射过程；而且现场存在复杂的干扰信号，可能来自断路器和隔离开关的操作，线路的换位点和与其它线路的交叉跨越点等等，雷击、开关操作等其它因素也可产生行波过程。因此，必须解决准确可靠地区分故障行波与干扰信号、可靠启动的问题。

4、其次，行波在某些特殊情况下测量困难。母线近距故障时，行波测量困难。故障行波信号是暂态高频信号，而且主频与故障距离成反比(f＝(v/2)/lf)，近距离故障(小于1km)时，行波暂态主频可达150khz以上，可能超出传感器的带宽，出现测量死区问题，导致测量失败。故障发生时刻电压相角小于10°和高阻接地时，行波浪涌测量困难。

5、由于在电压过零附近发生的故障或高阻接地，故障点产生的电压行波、电流行波突变量小，变化平缓，因此很难检测到行波波头，进行行波故障定位。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提出一种配网设备缺陷的感知装置，解决如何在母线近距离故障或电压相角小于10°和高阻接地时，观察故障时刻相关电路的实时电流波形并准确定位线路故障点位置的技术问题。

2、一方面，提供一种配网设备缺陷的感知装置，包括：

3、供电单元、电流采样单元、行波检测单元及处理器单元；

4、所述供电单元，用于从多个供电输入端进行取电，并将转化后的稳定电压输出给电流采样单元、行波检测单元及处理器单元；其中，所述多个供电输入端至少包括感应取电、太阳能取电及电池取电；

5、所述电流采样单元，用于实时采集配网设备对应的互感信号，并将该互感信号转换为对应的电流信号，输出该电流信号给处理器单元；

6、所述行波检测单元，用于实时采集配网设备对应的电流信号和电压信号，并将电流信号和电压信号转换为对应的电压采样信号；

7、所述处理器单元，用于对采集的电流信号和电压采样信号进行显示和分析，并根据分析结果确定异常情况，当采集的信号存在异常时，输出存在异常的信号的位置信息。

8、优选地，所述供电单元包括，设置于配网架空线的ct取电线圈，所述ct取电线圈用于通过互感信号取得电能；

9、所述ct取电线圈还依次连接钳位电路、整流电路、滤波电路、电压保护能量泄放电路及dc/dc变换器，所述钳位电路至少包括瞬态抑制二极管tvs管或者气体放电管(sdt)；所述整流电路为桥式整流电路，向滤波电路输出直流脉动量；所述滤波电路用于将直流脉动量转换为较为平滑的直流量；所述电压保护能量泄放电路用于限制流经的电压幅值；所述dc/dc变换器用于输出对应的稳定电压。

10、优选地，所述供电单元还包括，充放电管理单元，所述充放电管理单元分别连接所述dc/dc变换器、太阳能电池板及储能电池；

11、所述充放电管理单元用于检测多个供电输入端的电信号，当ct取电线圈书输出的电流微弱或者无电流时，切换供电输入端；其中，太阳能电池板的优先级大于储能电池的优先级。

12、优选地，所述电流采样单元至少包括，电流互感器，其输出端分别连接第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子分别连接第一电阻两端；当电流互感器输出的电流信号经过第一电阻时，在第一电阻两端产生电压信号；

13、所述第一电阻两端还连接瞬态抑制二极管和抗混叠滤波器，所述瞬态抑制二极管用于限制输出的电压幅值范围，所述抗混叠滤波器将高于预设采样率的干扰信号滤除；

14、所述抗混叠滤波器输出端还连接一模拟数字转换器，所述模拟数字转换器用于将双极性信号转换为单极性信号，并将该单极性信号输出给处理器单元。

15、优选地，所述行波检测单元至少包括，行波电流互感器，其输出两端串接一电阻，当电流信号和电压信号流经该电阻两端时，产生电压采样信号。

16、优选地，所述行波电流互感器至少包括，正端电压比较器和负端电压比较器；

17、当电压采样信号输入正端电压比较器时，向与其连接的正端脉冲计数器输出一具有脉冲宽度的波形信号；当电压采样信号输入负端电压比较器时，向与其连接的负端脉冲计数器输出一具有脉冲宽度的波形信号；其中，所述波形信号包括脉冲宽度值和脉冲到来时刻。

18、优选地，所述行波电流互感器还包括，全局时间计数单元，其分别连接正端脉冲计数器、负端脉冲计数器；

19、所述全局时间计数单元用于接收定位模块输出的秒脉冲信号分频为标准时钟信号，并将标准时钟信号分别输出给正端脉冲计数器、负端脉冲计数器。

20、优选地，所述处理器单元具体用于，通过预设的算法处理全局时间计数单元输出的脉冲信号，并输出调整后的标准时钟信号。

21、优选地，所述处理器单元具体用于，输出和接收与其他终端之间的通讯信号，并用于实时输出感知装置工作状态信号及线路故障指示信号。

22、综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

23、本发明提供的配网设备缺陷的感知装置，不仅具有低速录波采样功能，同时还具备用于捕获行波波形的高速采样电路，这样可以在母线近距离故障或电压相角小于10°和高阻接地时，第一时间获得高速采样数据，既方便观察故障时刻相关电路的实时电流波形，又能准确快速定位线路故障点位置。

技术特征：

1.一种配网设备缺陷的感知装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的感知装置，其特征在于，所述供电单元包括，设置于配网架空线的ct取电线圈，所述ct取电线圈用于通过互感信号取得电能；

3.如权利要求2所述的感知装置，其特征在于，所述供电单元还包括，充放电管理单元，所述充放电管理单元分别连接所述dc/dc变换器、太阳能电池板及储能电池；

4.如权利要求1所述的感知装置，其特征在于，所述电流采样单元至少包括，电流互感器，其输出端分别连接第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子分别连接第一电阻两端；当电流互感器输出的电流信号经过第一电阻时，在第一电阻两端产生电压信号；

5.如权利要求1所述的感知装置，其特征在于，所述行波检测单元至少包括，行波电流互感器，其输出两端串接一电阻，当电流信号和电压信号流经该电阻两端时，产生电压采样信号。

6.如权利要求5所述的感知装置，其特征在于，所述行波电流互感器至少包括，正端电压比较器和负端电压比较器；

7.如权利要求6所述的感知装置，其特征在于，所述行波电流互感器还包括，全局时间计数单元，其分别连接正端脉冲计数器、负端脉冲计数器；

8.如权利要求7所述的感知装置，其特征在于，所述处理器单元具体用于，通过预设的算法处理全局时间计数单元输出的脉冲信号，并输出调整后的标准时钟信号。

9.如权利要求1所述的感知装置，其特征在于，所述处理器单元具体用于，输出和接收与其他终端之间的通讯信号，并用于实时输出感知装置工作状态信号及线路故障指示信号。

技术总结本发明提供一种配网设备缺陷的感知装置，包括，供电单元，用于从多个供电输入端进行取电，并将转化后的稳定电压输出给电流采样单元、行波检测单元及处理器单元；电流采样单元，用于实时采集配网设备对应的互感信号，并将该互感信号转换为对应的电流信号；行波检测单元，用于实时采集配网设备对应的电流信号和电压信号，并将电流信号和电压信号转换为对应的电压采样信号；处理器单元，用于对采集的电流信号和电压采样信号进行显示和分析，并根据分析结果确定异常情况，当采集的信号存在异常时，输出存在异常的信号的位置信息。本发明第一时间获得高速采样数据，既方便观察故障时刻相关电路的实时电流波形，又能准确快速定位线路故障点位置。技术研发人员：王志坚,洪锰,王瑞,赖武聪,贺克奇,冯宗建,余雯,刘传永,李夫友,黄宏,伍燕青受保护的技术使用者：深圳供电局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10