一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统制造方法及图纸

一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，包括在线取能供电模块、注入信号发生器、注入信号接收器、注入信号电流反馈模块、监测及保护单元。所述在线取能供电模块包括控制电源模块、电压多级放大模块、通信电源模块、显示电源模块。本发明专利技术一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，利用信号注入装置实现线路故障分段定位，利用接收到的波形数据实现自动定位。可增大故障判断机会，缩小故障判断范围，减少故障排查时间，减轻巡线人员劳动强度，提高供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，涉及配电网故障检测领域。
技术介绍
随着现代电力技术的发展，提高供电质量和供电可靠性成为目前解决电力需求的关键。10kV辐射型配网架空线路由于覆盖面广，地形复杂，导致线路故障多、变电站越级跳闸多、故障查找困难。目前主要靠人工排查故障，缺乏自动化技术手段，线路的运行电流、电压、开关状态不能实时掌握。传统的利用注入信号进行故障定位的方法，是通过将线路停电后向线路注入异频电流，然后利用手持检测装置对异频信号进行检测，且故障指示器不能实现自动定位。这种单一的定位方法虽然测量精度较高，但测量范围受限制，且只能进行近距离的测量和操作，信息传递速率低、环境干扰大。现场设备只有简单的监测功能，缺乏对数据地实时分析运算能力，需要由专用的通信接口传给CPU控制中心处理，耗费资源和成本，且精度不高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，利用信号注入装置实现线路故障分段定位，利用接收到的波形数据实现自动定位。可增大故障判断机会，缩小故障判断范围，减少故障排查时间，减轻巡线人员劳动强度，提高供电可靠性。本专利技术采取的技术方案为：一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，包括在线取能供电模块、注入信号发生器、注入信号接收器、注入信号电流反馈模块、监测及保护单元。所述在线取能供电模块包括控制电源模块、电压多级放大模块、通信电源模块、显示电源模块；所述注入信号发生器包括脉冲电流产生电路，脉冲电流产生电路包括二极管VD4-VD7，MOS管VG1-VG3、谐振电感L4、限流电感L5、储能电感L6、续流二极管VD7、能量回馈二极管VD5、VD6、VD8、充电电容C7、谐振电容C6连接组成的Buck电路；其中MOS管VG1为主功率变换开关，MOS管VG2、VG3为脉冲形成控制开关；充电电容C7、谐振电容C6、谐振电感L4连接构成谐振电路；所述注入信号接收器包括依次连接的：电压回波接收模块、放大滤波模块、整形模块、时刻鉴别模块、时间数字转换器；时间数字转换器连接MCU处理器模块；所述注入信号电流反馈模块包括霍尔传感器、滞环控制电路，所述霍尔传感器用于采集储能电感L6的电流，所述滞环控制电路用于控制MOS管VG1-VG3的通断；所述监测及保护单元由温度监测部分、过压过流保护部分组成。所述控制电源模块，用于控制信号发收；所述电压多级放大模块，用于将电压放大给MCU处理器模块供电；所述通信电源模块，用于故障信号的远程发送；所述显示电源模块，通过电源电路输出12V直流电，使液晶点亮且装置处于待机状态。本专利技术一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，优点在于：1：在架空线路不停电的情况下对线路注入信号电流，没有储能电池，不需要对装置提前充电，采用敏感电压接收，不存在波形畸变，测量精度高，没有传统传感器的可能燃烧和爆炸的危险，利用光纤传输，绝缘性能和抗干扰能力强；而且实现了装置一体化，不需要人工寻线，数字输出，还可用于直流配电网故障查找定位，在需要测量多路电压时，可将多路电压反射波信息同时发送到MCU，MCU可识别计算并显示出来故障距离。2、可用于直流配电网和交流配电网中故障定位，并且可识别计算并显示出来故障点与信号注入点的距离。3、可用于配电网不停电时在线取能，并且注入信号检测定位故障点。4、利用反馈单元将注入信号反馈到MCU中进行调整，提高了注入信号的准确度和稳定性。附图说明图1为本专利技术的系统连接框图。图2为本专利技术的注入信号接收器连接框图。图3为本专利技术的在线取能供电模块电路图。图4为本专利技术的脉冲电流产生电路图。图5为本专利技术的控制脉冲驱动功率放大及信号方波逆变电路图。图6(a)为本专利技术的故障波折反射原理图一。图6(b)为本专利技术的故障波折反射原理图二。图6(c)为本专利技术的故障波折反射原理图三。图7为本专利技术的监测及保护电路图。具体实施方式如图1所示，一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，包括在线取能供电模块、注入信号发生器、注入信号接收器、注入信号电流反馈模块、监测及保护单元。所述在线取能供电模块包括控制电源模块、电压多级放大模块、通信电源模块、显示电源模块。该模块采用电容分压原理，由以下几个部分构成，高压陶瓷电容C1电容值为332pF，低压金属化聚丙烯膜电容电容C2电容值为0.447uF，接地电阻R1为1KΩ，电压互感器T为220V/24V，滤波电容C3值为6250μF，滤波电感L2值为0.005H(整流电路输出为24V，电流为5A)，初级储能电容C4值为47uF；滤波电感L的值为3.7H，应用储能电容C5值为100uF，VD1、VD2型号为2CW20B二极管。VT1、VT2型号为IRFD9120的三极管，VT2为双向二极管，VT3为闭锁二极管，本电源AC/DC模块电压输入为宽范围输入，且具有高的转化效率，能进一步地降低启动电流，从而提高电源的输出效率，电容分压器如图3所示。注入信号发生器采用脉冲电流产生电路。设计实现电路图如图4所示。利用改进型的Buck电路，由型号为2CW20B的二极管VD4-VD7，型号为IRFD9120MOS管VG1-VG3组成，VG1为主功率变换开关，VG2和VG3为脉冲形成控制开关，L4为拓扑谐振电感，其大小为7mH，L5为其大小为4.7μH的限流电感，L6为储能电感，型号为2CW20B的VD4为续流二极管，VD5、VD6和VD8为能量回馈二极管，VD7为负载续流二极管，防止VG3关断时负载连接线的感性特性造成的电压尖峰。大小为10pH的低频瓷介电容C7为充电电容，大小为1μF的电容C6为拓扑谐振电容，与L4构成谐振电路。由于脉冲电流产生的信号为方波波信号，因此设计结合控制脉冲功率放大驱动脉冲，利用经典的全桥式电压源方波逆变对输出脉冲信号逆变，对信号输出进行调整，如图5所示。注入信号接收器由电压回波接收模块、放大滤波模块、整形模块、时刻鉴别模块、时间数字转换器组成，时刻鉴别模块功能：信号接收器拟合接收反射波所需的时间长度，送入MCU中处理后，通过数据拟合算出反射波到来的精确时刻，从而实现时刻鉴别，提高精度。具体框图如图2所示。注入信号电流反馈模块利用电流采样技术，通过霍尔传感器采样电感L6的电流，采用滞环电路控制开关管的通断，同时这三个开关管的开关动作都被控制信号控制在给定的脉冲时间内，即实现定时功能。监测及保护单元由温度监测和过压过流保护两部分组成。如图7所示。该电路包含电压为3.3V的稳压二极管、型号为2SC3907的三极管、型号为LM258的运算放大器、热敏电阻Rr等主要元件组成。工作原理：信号检测使用的计算分段节点位于配电网的各支线的末端位置，该方法为：根据各终端节点的故障回波初始波头时刻和支线线路长度计算主干线上与各终端节点对应的各虚拟节点的故障初始波头时刻的步骤；根据各终端节点的小波变换模值、各虚拟节点的故障初始波头时刻、以及线路长度数据来确定主干线上的基准节点的步骤；根据基准节点相邻的两虚拟节点的故障初始波头时刻、以及线路长度数据判断故障点在主干线或者在支线上的步骤；以及计算出故障点位置的步骤。根据本专利技术的方法实现对主干线路和分支线路故障的精确定位，装置具有较高的可靠性。一种适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，包括在线取能供电模块、注入信号发生器、注入信号接收器、注入信号电流反馈模块、监测及保护单元，其特征在于：所述在线取能供电模块包括控制电源模块、电压多级放大模块、通信电源模块、显示电源模块；所述注入信号发生器包括脉冲电流产生电路，脉冲电流产生电路包括二极管VD4‑VD7，MOS管VG1‑VG3、谐振电感L4、限流电感L5、储能电感L6、续流二极管VD7、能量回馈二极管VD5、VD6、VD8、充电电容C7、谐振电容C6连接组成的Buck电路；其中MOS管VG1为主功率变换开关，MOS管VG2、VG3为脉冲形成控制开关；充电电容C7、谐振电容C6、谐振电感L4连接构成谐振电路；所述注入信号接收器包括依次连接的：电压回波接收模块、放大滤波模块、整形模块、时刻鉴别模块、时间数字转换器；时间数字转换器连接MCU处理器模块；所述注入信号电流反馈模块包括霍尔传感器、滞环控制电路，所述霍尔传感器用于采集储能电感L6的电流，所述滞环控制电路用于控制MOS管VG1‑VG3的通断；所述监测及保护单元由温度监测部分、过压过流保护部分组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，包括在线取能供电模块、注入信号发生器、注入信号接收器、注入信号电流反馈模块、监测及保护单元，其特征在于：所述在线取能供电模块包括控制电源模块、电压多级放大模块、通信电源模块、显示电源模块；所述注入信号发生器包括脉冲电流产生电路，脉冲电流产生电路包括二极管VD4-VD7，MOS管VG1-VG3、谐振电感L4、限流电感L5、储能电感L6、续流二极管VD7、能量回馈二极管VD5、VD6、VD8、充电电容C7、谐振电容C6连接组成的Buck电路；其中MOS管VG1为主功率变换开关，MOS管VG2、VG3为脉冲形成控制开关；充电电容C7、谐振电容C6、谐振电感L4连接构成谐振电路；所述注入信号接收器包括依次连接的：电压回波接收模块、放大滤波模块、整形模块、时刻鉴别模块、时间数字转换器；时间数字转换器连接MCU处理器模块；所述注入信号电流反馈模块包括霍尔传感器、滞环控制电路，所述霍尔传感器用于采集储能电感L6的电流，所述滞环控制电路用于控制MOS管VG1-VG3的通断；所述监测及保护单元由温度监测部分、过压过流保护部分组成。2.根据权利要求1所述一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位系统，其特征在于：所述控制电源模块，用于控制信号发收；所述电压多级放大模块，用于将电压放大给MCU处理器模块供电；所述通信电源模块，用于故障信号的远程发送；所述显示电源模块，通过电源电路输出12V直流电，使液晶点亮且装置处于待机状态。3.一种基于信号注入装置的架空配电网行波定位方法，其特征在于：当故障发生时，断路器和隔离开关将故障区段隔离，利用信号注入装置注入一定频率的电流，通过线路两端的故障接收器接收到线路上的折射和反射电压电流行波，根据两者结合，计算出故障点到注入点的距离，便可快速找出故障点。4.一种光纤在线取能方法，其特征在于：三个高压陶瓷电容器C1通过光纤与中低压压配网三相线路相接触，利用高压陶瓷电容C1对10Kv电压进行分压，并从中低压电路获取电能；线路从低压电容器C2两端取能，之后经变压器T变换后进行整流滤波。5.一种脉冲电流产生方法，其特征在于：在buck电路上增加VG2,VG3两个开关管，通过VG1,VG2,VG3这三个开关管实现不同时刻的控制功能，包括无源关断缓冲电路(1)和有源开通缓冲电路(2)，通过该电路实现零点压开关环境，降低开关损耗，适...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄悦华，李晓敏，程江洲，陈晨，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42