一种故障检测装置及定位隔离系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种故障检测装置和定位隔离系统，属于配电网自动化控制领域。


背景技术：

2.配电网线路中的故障检测，是线路运维的重点，目前配电线路发生故障时以就地采集处理的数据为依据，主站系统根据接收到的数据对故障进行定位隔离。目前的故障检测装置结构复杂，且在无4g或光纤网络覆盖的地区无法进行数据上报。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种故障检测装置和定位隔离系统，解决了背景技术中披露的问题。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种故障检测装置，包括瞬时得电采集模块、整流模块、信号转换模块、辅处理器、主处理器和北斗通信模块；
6.瞬时得电采集模块采集配网线路开关两侧的瞬时交流电压信号，并将瞬时交流电压信号传输给整流模块；
7.整流模块将瞬时交流电压信号整流成瞬时直流电压信号，并将瞬时直流电压信号传输给信号转换模块；
8.信号转换模块将瞬时直流电压信号转换成一路瞬时电源信号和一路预设电压范围内的瞬时信号；其中，瞬时电源信号给辅处理器进行瞬时供电，使辅处理器捕获瞬时信号；
9.主处理器通过配网线路供电，响应于配网线路开关单侧复电，主处理器获取辅处理器捕获结果，并通过北斗通信模块将捕获结果上传给主站系统。
10.瞬时得电采集模块包括两瞬时电压互感器，两瞬时电压互感器的输入端分别连接开关两侧的配网线路，输出端连接整流模块的输入端。
11.整流模块为桥式整流电路。
12.信号转换模块将瞬时直流电压信号转换成一路瞬时电源信号和一路0~3.3v的瞬时信号。
13.辅处理器为kl26处理器。
14.还包括与主处理器连接的本地测量模块；响应于配网线路正常，采集本地当前电流和电压，将本地当前电流和电压上传给主处理器；主处理器通过北斗通信模块将本地当前电流和电压上传给主站系统。
15.本地测量模块包括电压互感器、电流互感器和模数转换器芯片，电压互感器和电流互感器的输出端连接模数转换器芯片的输入端，模数转换器芯片的输出端连接主处理器。
16.一种定位隔离系统，包括主站系统和多个故障检测装置，所有故障检测装置的北斗通信模块与主站系统通信。
17.本实用新型所达到的有益效果：1、本实用新型的检测装置采集开关两侧的瞬时交流电压信号，在仅捕获到一侧瞬时信号时，即可检测出该侧上游或下游存在故障，结构简单，无需复杂的处理逻辑，并且本实用新型通过北斗通信模块上送捕获结果，在无网络覆盖的地区也可使用；2、本实用新型的系统通过多个故障检测装置的检测结果，可实现故障的定位，根据故障位置实现故障隔离。
附图说明
18.图1为故障检测装置的结构框图；
19.图2为整流模块的结构示意图；
20.图3为信号转换模块的结构示意图；
21.图4为定位隔离系统实际使用中的结构图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
23.如图1所示，一种故障检测装置，包括本地测量模块、瞬时得电采集模块、整流模块、信号转换模块、辅处理器、主处理器和北斗通信模块。
24.本地测量模块连接主处理器；响应于配网线路正常，本地测量模块采集本地当前电流和电压，将本地当前电流和电压进行模数转换，并将转换后的电流和电压上传给主处理器；主处理器通过北斗通信模块将本地当前电流和电压上传给主站系统，线路正常情况下，便于主站系统实时监控本地的电压和电流。
25.本地测量模块包括电压互感器、电流互感器和模数转换器芯片，电压互感器和电流互感器的输出端连接模数转换器芯片的输入端，模数转换器芯片的输出端连接主处理器。
26.瞬时得电采集模块采集配网线路开关两侧的瞬时交流电压信号，瞬时得电采集模块的输出端连接整流模块的输入端，将瞬时交流电压信号传输给整流模块。
27.瞬时得电采集模块具体包括两瞬时电压互感器，该互感器不同于普通互感器，其可以对瞬时的电压脉冲信号进行储能，两瞬时电压互感器的输入端分别连接开关两侧的配网线路，输出端连接整流模块的输入端。
28.整流模块将瞬时交流电压信号整流成瞬时直流电压信号pt
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v1，整流模块的输出端连接信号转换模块，将瞬时直流电压信号pt
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v1传输给信号转换模块。
29.整流模块具体为桥式整流电路，如图2所示，包括铁心电感l1、铁心电感l2、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容c1和双向二极管v1；铁心电感l1的一端和铁心电感l2的一端分别连接瞬时得电采集模块的两输出端，铁心电感l1的另一端分别连接二极管d1的阳极和二极管d3的阴极，二极管d3的阳极接地，铁心电感l2的另一端分别连接二极管d2的阳极和二极管d4的阴极，二极管d4的阳极接地，电容c1的负极和双向二极管v1的一端接地，二极管d1的阴极、二极管d2的阴极、电容c1的正极和双向二极管v1的另一端连接在一起
作为桥式整流电路的输出端。
30.信号转换模块将瞬时直流电压信号pt
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v1转换成一路瞬时电源信号vcc和一路0~3.3v的瞬时信号gpio；其中，瞬时电源信号vcc给辅处理器进行瞬时供电，0~3.3v的瞬时信号gpio传输给辅处理器。
31.信号转换模块包括型号为tps54332的电源处理芯片u1以及配合外围电路，具体如图3所示，包括电源处理芯片u1、铁心电感l3、电容c2~c10、电阻r1~r3、二极管d5~d6，电源处理芯片u1的第二引脚分别连接电阻r1的一端和电阻r2的一端，电阻r1的另一端连接电源（该电源从配网线路取电），电容c2与电阻r1并联，电阻r2的另一端接地，电容c3的两端分别连接电源处理芯片u1的第三引脚和地，电容c4的两端分别连接电源处理芯片u1的第四引脚和地，电源处理芯片u1的第五引脚接地，电容c5的两端分别连接电源处理芯片u1的第十四引脚和地，瞬时直流电压信号pt
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v1输入电源处理芯片u1的第十四引脚，电容c5的正极和负极分别连接电源处理芯片u1的第十三引脚和地，电源处理芯片u1的第八引脚和第九引脚均接地，电容c7的一端连接电源处理芯片u1的第十二引脚，电容c7的另一端分别连接电源处理芯片u1的第十一引脚、电源处理芯片u1的第十引脚和铁心电感l3的一端，铁心电感l3的另一端分别连接电容c8的正极、电容c9的一端、电容c10 的一端、二极管d5的阳极和二极管d6的阳极，电容c8的负极、电容c9的另一端、电容c10 的另一端均接地，电阻r3的两端分别连接二极管d5的阴极和地，二极管d5的阴极和二极管d6的阴极分别作为信号转换模块的两个输出端，分别连接辅处理器的电源输入端和信号输入端，向辅处理器分别输送瞬时电源信号vcc和瞬时信号gpio。
32.辅处理器为kl26处理器，该处理器是低功耗快速启动型处理器，在获得瞬时电源信号vcc后启动，捕获瞬时信号，并将捕获的信号存储。
33.主处理器通过内部通信总线与辅处理器连接，由于瞬时得电过程较短，瞬时电源信号vcc不足以驱动主处理器工作，因此主处理器通过配网线路供电，当配网线路开关单侧复电，主处理器启动，首先会通过内部通信总线获取辅处理器捕获结果，即“有瞬时信号”还是“没有瞬时信号”，“瞬时信号是一路还两路”，主处理器将捕获结果通过北斗通信模块上传给主站系统，主站系统基于现有的软件和捕获结果，即可检测出配网线路开关两侧是否存在故障。
34.一种定位隔离系统，包括主站系统和多个上述的故障检测装置，所有故障检测装置的北斗通信模块与主站系统通信，每个故障检测装置的瞬时得电采集模块采集一开关两侧的瞬时交流电压信号。
35.如图4所示，故障检测装置安装在配电线路中，用来实时监测线路开关ab两侧的电压信号，在实际现场应用中每个开关都需要配备一个故障检测装置，检测开关的两侧电压，从而实现故障定位。
36.线路正常运行情况下，cb1和cb2为两路电源供电点。k1、k2、k3为线路负荷开关，l1为两条线路之间的联络开关，通常为断开状态。cb1和cb2为各自线路上的开关供电，从而使各自线路上用电电器正常运行。
37.当k1和k2之间线路发送短路故障时，由于cb1配有短路保护，因此cb1会发生短路跳闸动作。k1和k2会因失压而发生失压跳闸动作。但是k2处在故障点下游，因此k2对应的故障检测装置感受不到短路电流，不会记忆下短路故障事件。而k1是处在短路故障点的上游
端，因此k1对应的故障检测装置会记录下短路电流以及故障事件。
38.当cb1跳闸之后开始进行重合闸操作。当k1判断到其左侧得电时，内部会自动执行合闸k1的操作，合闸之后由于k1点下游存在故障，因此k1合闸之后又会导致cb1检测到故障跳闸。k2会感受到一个瞬时得电又失电的过程，也就是k2的a侧产生了一个瞬时脉冲电压，而k2的b侧无电压。此时k1跳闸之后会闭锁k1的合闸，当下一次cb1重合的时候，k1就不会合闸了。对于k2对应的故障检测装置，会感知到a侧有一个瞬时得电的脉冲电压信号而b侧无电压信号，并记录下这2个信号关系。
39.当l1联络开关被远方（主站系统）遥控合闸上以后，k2由于之前感知到a侧瞬时得电又失电，而b侧一直无电，因此k2会闭锁合闸，那么k1和k2都闭锁合闸，实现隔离了k1和k2之间的故障，且实现故障定位。k2以及k1对应的故障检测装置均会通过北斗通信模块传输捕获结果到主站系统，主站系统基于现有的软件和捕获结果，判断出k1对应的故障检测装置上报故障点在其下游，k2对应的故障检测装置上报故障点在其上游，远方主站运维人员接收到该信息后，便可快速定位到故障现场，并进行故障检修。
40.k1和k2是同类装置，因此k1也是安装的同样的检测装置，故检测逻辑和k2同样。当线路中由于故障导致cb1跳闸，随后cb1启动自动重合闸功能，当k1检测到其左侧得电且电压稳定，随后k1启动自身的合闸动作，又由于故障点在k1的右侧也就是k1的下游。cb1再次检测到故障再次跳闸，那么k1上所配备的故障检测装置检测出故障在k1的下游，而k2正好感受到一次瞬时得电的过程。因此判断出故障在k2的上游，这样故障点就被定位出来。
41.本实用新型的检测装置采集开关两侧的瞬时交流电压信号，在仅捕获到一侧瞬时信号时，即可检测出该侧上游或下游存在故障，结构简单，无需复杂的处理逻辑，并且本实用新型通过北斗通信模块上送捕获结果，在无网络覆盖的地区也可使用。本实用新型的系统通过多个故障检测装置的检测结果，可实现故障的定位，根据故障位置实现故障隔离。
42.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。