专利名称：小电流接地故障检测与隔离装置及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统领域，具体涉及一种小电流接地故障检测与隔离装置及系统。
背景技术：
随着城市建设规模迅速增长，10 kV配电网的结构越来越复杂，发生在用户分支线路的故障越来越多，当负荷端发生故障时，变电所常常会无选择性的故障掉闸而导致全线停电，甚至在很多地方故障点依然需要通过巡线来查找，效率十分低下。不同接地方式的10 kV配电系统在发生单相接地故障时处理方式不一致，对于消弧线圈接地系统，线路单相接地故障时不掉闸，只发接地信号。对于小电阻接地系统，单相接地故障时掉闸。当负荷端发生单相接地故障时，缺乏统一的故障隔离手段。为提高故障点尤其是用户端故障时的查询效率，目前配电网中常常采用以下两类方式一类利用继电保护装置、配网监控系统和其它专门装置提供特定的信息；另一类不需要专门的装置，而只利用用户打来的投诉电话的信息。第一类方法判断比较准确，但常常要采用光纤等有线通道进行通信，在成本、布线、组网、维护等方面都存在各种问题，导致在通信网络建设上投资较大且需大量的硬件改造成本投入。第二类方法基本不用新的投资， 但利用故障电话的信息进行故障定位时，由于用户对配电网具体信息不了解，故需对用户投诉电话进行筛查，且筛查方式只适合于一个特定的配电网络，适应性不好，同时当遇到突发性，大范围的事故导致通信故障时，该方法将不起作用。国内也有许多厂家或者研究机构提出了配电网“看门狗”的概念并开发出一些相关产品。但存在以下一些弊端，影响了实际的使用效果。有的厂家的产品，采用模拟式设计， 零序接地采用固定的定值，不能随不同的系统情况做调整，当系统运行方式发生改变时，会出现拒动或者误动作的情况。有些产品，缺乏通信方式，或者采用有线的串口通信模式，不能及时有效的将故障信息上送给检修人员，极大的降低了检修维护的效率。目前的产品，都是基于单独的负荷开关控制器功能设计的，缺乏系统应用功能，不能实现全系统的实时状态监测、拓扑图显示、以及故障分析等高级应用。
发明内容本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种运行可靠且通信方式多样的小电流接地故障检测与隔离装置，本发明同时还提供了一种应用功能全面的小电流接地故障检测与隔离系统。本实用新型是通过如下技术方案实现的一种小电流接地故障检测与隔离装置，包括数据采集�？�、通信�？楹痛砥髂？椋皇莶杉？楹屯ㄐ拍？榫氪砥髂？橄嗔淮砥髂？橛敕纸缈氐奶涞缏废嗔皇莶杉？橛糜谑凳辈饬肯呗肥荩煌ㄐ拍？橛糜诜⑺秃徒邮招畔ⅲ淮砥髂？楦菔莶杉？榈牟饬渴菖卸鲜欠穹⑸〉缌鹘拥毓收希羰牵蚩刂扑鱿呗返姆纸缈靥⒁愿衾牍收希⒋シ⑼ㄐ拍？榉⑺凸收闲畔ⅲ黄涮卣髟谟冢鐾ㄐ拍？椴捎梦尴咄ㄐ欧绞椒⑺秃徒邮招畔�。进一步的，所述通信�？橥ü鼼PRS方式与上位机交互信息，通过GSM短信方式与检修人员交互信息。进一步的，所述通信�？榻邮盏角肭笮畔⒑螅シ⒋砥髂？榻馕鏊銮肭笮畔ⅲ� 若为查询请求，处理器�？樵虼シ⑼ㄐ拍？榉⑺颓肭蠼峁蝗粑刂魄肭螅砥髂？樵蛑葱兴隹刂魄肭�。进一步的，处理器模块判断是否发生小电流接地故障的方法为若线路的零序电流大于等于IOset，且不满足相间过流条件，判断为界内接地故障；若线路的零序电流大于 0，小于IOset，且不满足相间过流条件，判断为界外接地故障；否则，判断为无故障；其中， IOset为预先设置的接地零序定值。本发明还提供了一种小电流接地故障的检测与隔离系统，其包括上位机和多个小电流接地故障检测与隔离装置，每个小电流接地故障检测与隔离装置均通过所述通信�？橛胨錾衔换形尴咄ㄐ�。进一步的，所述上位机包括CPU，以及均与CPU相连的存储单元、GPRS单元、输入单元、显示单元、告警单元和管理单元；存储单元用于存储各单元的实时数据；GPRS单元用于与多个小电流接地故障检测与隔离装置进行通信，并作为多个小电流接地故障检测与隔离装置的GPRS数据处理中心；输入单元用于接收用户的输入；显示单元用于以图形界面方式显示信息；告警单元用于发出告警，并将故障信息以GSM短信的方式发送给检修人员；管理单元包括报表管理单元和用户管理单元，报表管理单元用于生成多种数据报表，用户管理单元用于对用户赋予不同的使用权限。在IOkV配电线路发生小电流接地故障时，本实用新型所述的小电流接地故障检测与隔离装置能够迅速检测并隔离故障区间，确保非故障用户不受故障用户的波及影响而造成停电。同时，将故障信息及时通过GPRS方式发送至上位机，或者通过GSM短信通知检修人员，大大提高了故障查找及解决的速度和效率，缩短了用户停电时间，提高了供电可靠性。由在IOkV配电线路用户T接入口处(也就是供电部门与用户的责任分界点)安装的多个小电流接地故障检测与隔离装置，以及多个装置共用的一台上位机组成了本实用新型所述的小电流接地故障检测与隔离系统。该系统的上位机作为后台监控平台，能够实现定值的设置或修改、故障信息的实时显示、故障信息转GSM短信通知和分界开关�？胤趾系榷嘀钟τ茫焖俅砉收�、负荷切换等提供了科学、准确的数据依据，从而有效的提升了配电网的智能化水平。
图1为小电流接地故障检测与隔离装置的结构图；图2为GPRS无线通信原理示意图；图3为小电流接地故障检测与隔离系统的结构图；图4为上位机的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明。本实用新型提供了一种小电流接地故障检测与隔离装置，该装置安装在IOkV配电线路用户T接入口处，当用户分支线路内部发生单相接地故障时(故障在其进线段，或故障在用户进线开关内侧)，该装置能及时准确的对故障点进行定位并隔离接地故障点，从而能够极大的减少停电面积。如图1所示，本实用新型所述的小电流接地故障检测与隔离装置包括数据采集模块1、通信模块2和处理器�？�3。数据采集�？�1和通信�？�2均与处理器�？�3相连，处理器�？�3与分界开关4的跳闸电路相连。数据采集�？�1用于实时测量线路数据，所述线路数据包括零序电流、零序电压和分界开关的运行状态等。数据采集模块1采用片外高精度16位A/D芯片，同时配置高精度的零序电流互感器和零序电压互感器，从而可以精确测量线路数据。通信�？�2采用无线通信方式发送和接收信息，其发送信息的过程由处理器模块3触发，发送的信息包括故障信息以及数据采集�？�1检测的线路数据信息等。处理器�？�3根据数据采集�？�1的测量数据判断是否发生小电流接地故障，若是，则控制所述线路的分界开关4跳闸以隔离故障，并触发通信�？�2发送故障信息，所述故障信息包括分界开关4的位置信息、零序电流、零序电压和故障录波数据等。处理器�？�3采用32位处理器，并配置大容量的FLASH和RAM，以解决信息记录和故障录波存储的问题。优选的，本实用新型中判断是否发生小电流接地故障的方法为若线路的零序电流大于等于IOset，且不满足相间过流条件，判断为界内接地故障；若线路的零序电流大于 0，小于IOset，且不满足相间过流条件，判断为界外接地故障；否则，判断为无故障；其中 IOset为预先设置的接地零序定值。IOset的取值应当满足102 < IOset < IOl，并考虑一个可靠系数和安全裕度，如取I0set=2 102。IOl为接地故障发生在分界开关负荷侧时，零序电流互感器检出的零序电流；102为接地故障发生在分界开关电源侧时，零序电流互感器检出的零序电流。如果负荷端线路为电缆，则要根据实际电缆电容计算IOl值和102值后，验证I02、I0set、I01三者之间的关系是否满足102 < IOset < 101，以确保判断接地故障的准确性。当然，本实用新型不局限于采用该种方法判断是否发送小电流接地故障，还可以采用其他方法。优选的，为了借助现有设备，本实用新型利用移动公网的GSM/GPRS无线网络进行无线数据传输，这种无线通信技术成熟可靠、且投资小、受环境和场合的影响�。哂泻芨叩氖涤眉壑�。GPRS是作为专业数据传输系统网络支撑平台，结合数据加密技术保障网络传输的安全来实现专业数据传输系统是较佳的选择。如图2所示，GPRS的基础是以IP包的形式进行数据的传输，当GPRS无线终端进入GPRS网络时，就自动附在hternet上。所以这种传输方式并不需要GPRS提供商提供更多的服务和支持就可以把数据从任何GPRS覆盖地区传到数据处理中心。现阶段GPRS服务主要提供单点对多点的传输服务，即指多个GPRS 无线数据终端(DTU)把数据传输到一个固定的GPRS数据处理中心。本实用新型将上位机作为GPRS的数据处理中心，所述的通信�？橥ü鼼PRS方式与上位机交互信息。同时，为了避免单一通信方式的不足，适应不同用户的实际使用情况，本实用新型还可以通过GSM短信方式与检修人员交互信息，便于检修人员及时了解故障信息，快速做出故障处理，大大节省了电力设备的维护成本。[0026]优选的，本实用新型所述的小电流接地故障检测与隔离装置还支持远程查询和控制功能，即远程的上位机或者维修人员的通过发送短信的方式，可以向其发送查询请求和控制请求。通信�？�2接收到请求信息后，触发处理器模块3解析所述请求信息，若为查询请求，处理器�？�3则触发通信�？�2发送请求结果，从而为上位机或者维修人员提供充足的线路运行状态信息。若为控制请求，处理器�？�3则执行所述控制请求。优选的，本实用新型所述的小电流接地故障检测与隔离装置还具有RS232通讯接口，通过该接口可以实现特殊参数或特殊定值的修改，并可监视装置的运行状态。该装置同时预留RS485通讯接口作为备用通讯使用。本实用新型还提供了一种小电流接地故障的检测与隔离系统，如图3所示，其包括上位机和多个小电流接地故障检测与隔离装置，多个小电流接地故障检测与隔离装置安装在IOkV配电线路用户T接入口处，每个小电流接地故障检测与隔离装置均通过所述通信�？橛胨錾衔换型ㄐ牛衔换魑筇嗫仄教ǎ芄欢远嗵ㄐ〉缌鹘拥毓收霞觳庥敫衾胱爸媒型骋还芾砗图嗫�。如图4所示，所述上位机包括CPU，以及均与CPU相连的存储单元、GPRS单元、输入单元、显示单元、告警单元和管理单元。存储单元用于存储各单元的实时数据；GPRS单元用于与多个小电流接地故障检测与隔离装置进行GPRS通信，并作为多个GPRS无线数据终端 (即小电流接地故障检测与隔离装置)的数据处理中心。输入单元用于接收用户的输入，所述输入包括定值的上传、修改和下载、控制指令的对象、内容和下发等。所述控制指令的对象是指远程控制哪个分界开关，内容是指控制分界开关断开或闭合。显示单元用于以图形界面的方式显示故障信息和查询请求的结果，还可以显示系统终端�？榉植伎蚣芡家约肮收下疾ㄊ莸龋员阌诩嗫厝嗽狈治龃�。所述查询请求的结果是由上位机定期向各个分界开关发出轮询的查询请求而得到，其中查询请求的内容包括电流电压数据和开关运行状态等，查询请求是通过GPRS单元发出的。告警单元用于发出告警，并将故障信息以GSM短信的方式发送给检修人员，便于检修人员快速处理。上位机发送GSM短信可以采用的方式有内置GSM通信模块、外置短消息受警机、外置AN791 GSM/GPRS通信装置或者通过小电流接地故障的检测与隔离装置转发数据，而以上的多种方式需要按用户的实际需求来确定。管理单元包括报表管理单元和用户管理单元，报表管理单元用于生成多种数据报表，包括实时运行报表、故障告警记录报表、电压、电流记录报表等，并可实现报表打�。挥没Ч芾淼ピ啥圆煌侗鸬挠没Ц秤璨煌ㄏ蓿佣Ｖは低吃谠诵泄讨械陌踩院涂煽啃�。本实用新型不仅局限于上述具体实施方式
，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式
实施本发明，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种小电流接地故障检测与隔离装置，包括数据采集�？�、通信�？楹痛砥髂？椋� 数据采集�？楹屯ㄐ拍？榫氪砥髂？橄嗔淮砥髂？橛敕纸缈氐奶涞缏废嗔� 数据采集模块用于实时测量线路数据；通信�？橛糜诜⑺秃徒邮招畔ⅲ淮砥髂？楦菔莶杉？榈牟饬渴菖卸鲜欠穹⑸〉缌鹘拥毓收希羰牵蚩刂扑鱿呗返姆纸缈靥⒁愿衾牍收希⒋シ⑼ㄐ拍？榉⑺凸收闲畔ⅲ黄涮卣髟谟冢鐾ㄐ拍？椴捎梦尴咄ㄐ欧绞椒⑺秃徒邮招畔�。
2.根据权利要求1所述的小电流接地故障检测与隔离装置，其特征在于，所述通信�？橥ü鼼PRS方式与上位机交互信息，通过GSM短信方式与检修人员交互信息。
3.根据权利要求1所述的小电流接地故障检测与隔离装置，其特征在于，所述通信�？榻邮盏角肭笮畔⒑螅シ⒋砥髂？榻馕鏊銮肭笮畔ⅲ粑檠肭螅砥髂？樵虼シ⑼ㄐ拍？榉⑺颓肭蠼峁蝗粑刂魄肭螅砥髂？樵蛑葱兴隹刂魄肭�。
4.一种小电流接地故障的检测与隔离系统，其特征在于，其包括上位机和多个如权利要求1-3任一所述的小电流接地故障检测与隔离装置，每个小电流接地故障检测与隔离装置均通过所述通信�？橛胨錾衔换形尴咄ㄐ拧�
5.根据权利要求4所述的小电流接地故障的检测与隔离系统，其特征在于，所述上位机包括CPU，以及均与CPU相连的存储单元、GPRS单元、输入单元、显示单元、告警单元和管理单元；存储单元用于存储各单元的实时数据；GPRS单元用于与多个小电流接地故障检测与隔离装置进行通信，并作为多个小电流接地故障检测与隔离装置的GPRS数据处理中心； 输入单元用于接收用户的输入；显示单元用于以图形界面方式显示信息；告警单元用于发出告警，并将故障信息以GSM短信的方式发送给检修人员；管理单元包括报表管理单元和用户管理单元，报表管理单元用于生成多种数据报表，用户管理单元用于对用户赋予不同的使用权限。
专利摘要本实用新型提供了一种小电流接地故障检测与隔离装置，包括数据采集�？�、通信�？楹痛砥髂？椋皇莶杉？楹屯ㄐ拍？榫氪砥髂？橄嗔淮砥髂？橛敕纸缈氐奶⒌缏废嗔皇莶杉？橛糜谑凳辈饬肯呗肥荩煌ㄐ拍？椴捎梦尴叻绞椒⑺秃徒邮招畔ⅲ淮砥髂？楦莶饬渴菖卸鲜欠穹⑸〉缌鹘拥毓收希羰牵蚩刂品纸缈靥⒁愿衾牍收希⒋シ⑼ㄐ拍？榉⑺凸收闲畔�。本实用新型还提供了一种小电流接地故障的检测与隔离系统，包括上位机和多个小电流接地故障检测与隔离装置。本实用新型能够快速检测并隔离故障，大大提高故障查找及解决的速度和效率，缩短用户停电时间，提高供电可靠性，提升配电网的智能化水平。
文档编号G01R31/02GK202333779SQ201120398699
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者陈雷 申请人:温州电力局, 瑞安电力有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
