[发明专利]用于高压电缆故障定位的直流信号智能采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统故障定位装置，特别是涉及一种用于查找电力电缆故障点的直流信号智能采集装置。

背景技术

高压电缆以其占地少、敷设方便、人身安全保障、供电可靠性高、维护工作量少等优点在高压输变电网络中得到了广泛应用。随着我国大中型城市建设的飞速发展和城市规划的要求，电力系统输变电网络的规模也越来越大，尤其是110kV及以上等级的高压输变电网络。网络中的电缆，也是一个复杂的系统，可能含有GIS终端; 可能含有T接头; 可能为长线路，包含多个交叉互联段。电缆一旦发生绝缘击穿，往往几天无法定位故障点，拖延供电时间，降低供电可靠性。

目前市场上对于110kV及以上电压等级输变电网络中电缆故障定位主要利用Murray电桥法和行波反射两种。

而利用Murray电桥对击穿点定位是经典的办法，方便而准确，如图1。但电桥只能得到百分比，人工计算故障点距离。有时有些故障电桥也无法定位，主要原因为：临近运行电缆的负荷电流产生工频磁场，在故障电缆XY，及辅助电缆MN，围成的区域XYNM产生感应电压。在检流计的2端M、X形成可能超过100V的工频电压，而用于定位的直流电位差不过mV级。因此，检流计容易损坏，或者不能平衡，或因为交流参与电桥平衡，定位比例误差很大。

行波反射法主要是二次脉冲法、三次脉冲法和脉冲电流法。脉冲电流法测得的波形复杂，理解起来困难，没有经验的人难以识别出故障点的反射脉冲。如图2，二次脉冲法保留了脉冲电流法用高压信号击穿故障点的做法，将低压脉冲法引入了高阻故障的测试，使波形更容易理解，便于掌握。如图3，三次脉冲法，先由高压短时脉冲击穿故障点，紧跟着中压脉冲维持足够长的燃弧，使低压脉冲同步更加可靠。但因高压电缆拥有交叉互联、T接头，波阻抗产生突变，使定位反射波十分复杂，难以定位，高压脉冲在该点也有能量损失，难以到达远处。

发明内容

针对上述问题，经过大量的探索和经验总结，本发明提出了一种用于输电网络中复杂高压电缆系统故障定位的直流信号智能采集装置来提高电缆故障查找效率。

按照本发明提供的技术方案，所述的用于高压电缆故障定位的直流信号智能采集装置包括：采样电压保护滤波电路、采样电流保护滤波电路、取样电阻、信号放大和AD转换电路以及智能处理单元，所述采样电压保护滤波电路的两个输入端连接到被测试电缆和辅助电缆的测试端，外接高压恒流源经过取样电阻分别连接到被测试电缆和辅助电缆的测试端，所述被测试电缆和辅助电缆另一终端头短接，采样电流保护滤波电路的两个输入端连接取样电阻的两端，所述采样电压保护滤波电路、采样电流保护滤波电路的输出端分别经过一路信号放大和AD转换电路连接到智能处理单元；所述采样电压保护滤波电路用于抑制采样电压中的高频、高压脉冲以及消除交流和高频背景干扰信号，将滤波后的信号传输到后一级信号放大和AD转换电路；所述采样电流保护滤波电路用于抑制采样电流中的高频、高压脉冲以及消除交流和高频背景干扰信号，将滤波后的信号传输到后一级信号放大和AD转换电路；所述信号放大和AD转换电路将直流小信号放大，并将直流电压、电流模拟信号转换为数字信号传输给智能处理单元。

具体的，所述采样电压保护滤波电路包括：采样电压保护滤波电路的两个输入端分别连接空气放电管CR1两端、滤波电容C1两端、共模电感L1的两个输入端，共模电感L1的两个输出端分别连接压敏电阻RV1两端、滤波电容C2两端，滤波电容C2一端连接电阻R1一端，滤波电容C2另一端连接滤波电容C3一端并接地，电阻R1另一端和滤波电容C3另一端相连并作为信号输出端。所述采样电流保护滤波电路与采样电压保护滤波电路结构相同。

具体的，所述信号放大和AD转换电路采用模数转换器AD7715。所述信号放大和AD转换电路与智能处理单元之间使用I²C总线相连。

本发明的优点是：本发明利用小信号处理采集技术和滤波技术设计符合要求的直流信号智能采集装置。采集装置置于高电位端，显示屏幕和操作也置于高电位端。采集装置强大滤波功能，能在短时间滤除200V峰值的交流干扰，又能精确检测几十微伏的直流信号。因此，这种用于输电网络中复杂高压电缆系统故障定位的直流信号智能采集装置提高电缆故障查找效率，缩短停电时间，提高供电可靠性，具有很好的市场应用价值。

附图说明

图1是电桥法定位原理图。

图2是二次脉冲法原理图。

图3是三次脉冲法原理图。

图4是本发明的实施原理图。

图5是本发明电路结构框图。