CN110426561A - 一种外施信号发生装置特征波形的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，该方法包括以下步骤：(1)设计220V接地电路；(2)仿真外施信号发生装置的接触器动作信息；(3)根据外施信号发生装置的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪录波，记录外施信号发生装置产生的电流特征波形；(4)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算波形的m个特征时间；(5)采用遍历法求得各特征时间与标准特征时间的误差最大值；(6)判断各特征时间的误差最大值是否合格。本发明解决了实验室环境下很难模拟10kV接地的难题以及外施信号发生装置到货无法全检的问题；且可快速判断外施信号发生装置的特征波形是否正确。

Description

一种外施信号发生装置特征波形的检测方法

技术领域

本发明涉及电力外施信号发生装置的检测与波形处理技术领域，具体涉及一种外施信号发生装置特征波形的检测方法。

背景技术

随着国内城乡电网建设和改造步伐的加大，架空线路和电缆线路不断增加，故障指示器凭借其快速、准确、可靠、可带电装卸、自动复位、免维护等一系列优点，已在配电网中得到了广泛的应用。架空外施型远传故障指示器采用不对称工频电流注入法原理，利用外施信号发生装置输出特征信号序列，能有效避免故障指示器对负荷波动、合闸涌流的误判，使故障指示器系统在发生金属性或高阻接地故障时，均能准确选线和故障定位指示，提高了检修人员迅速排查故障及隔离故障的速度和时间。

外施信号发生装置一般安装在变电站、开闭站或者馈线出口线路上，当线路上发生单相接地故障后，外施信号发生装置通过零序电压判断接地故障，当接地故障持续8秒(时间可设定)后，外施信号发生装置自动投切交流接触器，并开始发送特征信号，该信号经过故障出线的接地相、接地点和大地返回外施信号发生装置，非故障出线和非故障相没有该信号通过。安装在线路上的故障指示器在接收到外施信号发生装置发送的信号序列后，自动解码和计算，若指示器判定所安装位置为故障点前，则就地翻牌指示，同时将故障信号通过监测单元发送至子站、主站根据线路各指示器上报信息完成故障定位。

外施信号发生装置的原理就是将接地故障转换成如图6所示的电流特征序列。而判断外施信号发生装置的好坏，必须要检测外施信号发生装置的产生的特征序列是否标准,△T1、△T2和△T3的时间是否满足规范要求。由于外施信号发生装置实际是安装在10kV线路，产生的电流是通过10kV接地实现的，而实验室环境很难去模拟现场的线路，因此本发明就是在实验室环境下模拟外施信号发生装置的产生的特征序列。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，该方法将10kV高压接地转换为220V低压接地，解决了实验室环境下很难模拟10kV接地的难题以及外施信号发生装置到货无法全检的问题；且在外施信号发生装置的接触器动作就能产生特征波形，可快速判断外施信号发生装置的特征波形是否正确，提高设备在线运行的客观性和准确性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)设计220V接地电路。所述220V接地电路包括220V电源、控制开关、模拟继电器、模拟电阻、录波仪、继保仪和外施信号发生装置；所述220V电源的L线接控制开关的进线，控制开关的出线接继电器常开触点的正极，继电器常开触点的负极接模拟电阻的进线，模拟电阻的出线接录波仪的电流进线，录波仪的电流出线接外施信号发生装置的电流电路的进线，外施信号发生装置的电流电路的出线接220V电源的N线；所述继保仪的电压端与外施信号发生装置的高压侧相连。

(2)仿真外施信号发生装置的接触器动作信息。

(3)根据外施信号发生装置的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪录波，记录外施信号发生装置产生的电流特征波形。

(4)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算波形的m个特征时间，m为正整数。

(5)采用遍历法算得各特征时间与标准特征时间的误差最大值。

(6)判断各特征时间的误差最大值是否合格。

进一步的，所述220V接地电路包括220V电源、控制开关、模拟继电器、模拟电阻、录波仪和外施信号发生装置；所述220V电源的L线接控制开关的进线，控制开关的出线接继电器常开触点的正极，继电器常开触点的负极接模拟电阻的进线，模拟电阻的出线接录波仪的电流进线，录波仪的电流出线接外施信号发生装置的电流进线，外施信号发生装置的电流出线接220V电源的N线。

进一步的，步骤(2)中所述的“仿真外施信号发生装置的接触器动作信息”，具体包括以下步骤：

(21)将220V电源的L线接到外施信号发生装置接触器的常开触点的正极上。

(22)将外施信号发生装置接触器的常开触点的负极接到模拟继电器的电源L极上。

(23)将模拟继电器的电源N极接到220V电源的N线。

进一步的，步骤(3)中所述的“根据外施信号发生装置的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪录波，记录外施信号发生装置产生的电流特征波形；”，其具体包括以下步骤：

(31)检测软件连接继保仪和录波仪；继保仪的电压端口经升压电压互感器PT(100/10000V)连接到外施信号发生装置的高压侧；

(32)继保仪施加正常电压序列：幅值为Ua＝Ub＝Uc＝57.7V，角度为0°、120°、240°，输出时间为10s；

(33)继保仪施加接地故障电压序列：幅值为Ua＝0V，Ub＝Uc＝100V，角度为0°、150°、210°，输出时间为20s；启动录波仪录波，记录此时的外施信号发生装置产生的电流特征波形。

进一步的，步骤(4)中所述的“分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算波形的m个特征时间；”，其具体包括以下步骤：m等于3，设3个特征时间分别为△T1、△T2和△T3；

(41)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，逐个计算波形有效值大于0.05A开始到最近的小于0.05A的时间，分别记为t1、t2……tn，t1、t2……tn代表△T1的时间。

(42)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算奇数波突变时刻和偶数波突变时刻之间的时间差值，记为x1、x2…xn，x1、x2…xn表示△T2的时间；计算偶数波突变时刻和奇数波突变时刻之间的时间差值，记为y1、y2…yn，y1、y2…yn表示△T3的时间。

进一步的，步骤(5)中所述的“采用遍历法求得各特征时间与标准特征时间的误差最大值”，其具体包括以下步骤：

设△T1＝t1，△T2＝x1，△T3＝y1。

若|ti-120|＞|t1-120|，则将ti的值赋给t1(t1＝ti)。

若|xi-800|＞|x1-800|，则将xi的值赋给x1(x1＝xi)。

若|yi-1000|＞|y1-1000|，则将yi的值赋给y1(y1＝yi)。

i＝2,3,4...n；

直至遍历完毕，求得具有误差最大值的波形特征时间△T1、△T2和△T3。

由以上技术方案可知，本发明220V电源串接到接地电阻、录波仪、模拟继电器和外施信号发生装置的电流电路，并将外施信号发生装置的接触器的常开触点接到继电器的电源电路，这样将10kV高压接地转换为220V低压接地，解决了实验室环境下很难模拟10kV接地的难题以及外施信号发生装置到货无法全检的问题；本发明在外施信号发生装置的接触器动作就能产生特征波形，可快速判断外施信号发生装置的特征波形是否正确，提高设备在线运行的客观性和准确性。

附图说明

图1是外施信号发生装置将接地故障转换成的电流特征序列的示意图；

图2是220V接地电路的电路原理图；

图3是外施信号发生装置和模拟继电器的连接示意图；

图4是特征时间△T1的取值示意图；

图5是特征时间△T2和△T3的取值示意图；

图6是外施型号发生装置电流特征序列图。

其中：

1、模拟继电器，2、录波仪，3、外施信号发生装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)设计220V接地电路。所述220V接地电路包括220V电源、控制开关K1、继电器1、模拟电阻R、录波仪2、继保仪和外施信号发生装置3；所述220V电源的L线接控制开关K1的进线，控制开关K1的出线接继电器1常开触点的正极，继电器1常开触点的负极接模拟电阻R的进线，模拟电阻R的出线接录波仪2的电流进线，录波仪2的电流出线接外施信号发生装置3的电流电路的进线，外施信号发生装置3的电流电路的出线接220V电源的N线。所述外施信号发生装置3的高压侧连接有一继保仪。所述继保仪的电压端与外施信号发生装置的高压侧相连。

(2)仿真外施信号发生装置3的接触器动作信息。

(3)根据外施信号发生装置3的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪2录波，记录外施信号发生装置3产生的电流特征波形。

(4)分析录波仪2记录的外施信号发生装置3产生的电流特征波形，计算波形的m个特征时间。在《外施信号发生装置技术规范》中，外施信号发生装置有3个特征时间，分别为△T1、△T2和△T3)，其中特征波形含至少4个特征序列，每个特征序列含2个△T1时间，1个△T2时间和1个△T3时间，详见图6。

(5)采用遍历法计算各特征时间与标准特征时间的误差最大值。

(6)判断各特征时间的误差最大值是否合格。

进一步的，步骤(2)中所述的“仿真外施信号发生装置的接触器动作信息”，具体包括以下步骤：

(21)将220V电源的L线接到外施信号发生装置3接触器的常开触点的正极上。

(22)将外施信号发生装置3接触器的常开触点的负极接到模拟继电器1的电源L极上。所述模拟继电器1为3个(如图2中所示的KA、KB和KC)，用于模拟外施信号发生装置的接触器的动作。

(23)将模拟继电器1的电源N极接到220V电源的N线。

进一步的，步骤(3)中所述的“根据外施信号发生装置的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪录波，记录外施信号发生装置产生的电流特征波形；”，其具体包括以下步骤：

(31)检测软件连接继保仪和录波仪；所述检测软件，用于控制继保仪、录波仪工作，并按步骤(4)、(5)和(6)对录波仪记录的波形进行分析计算。继保仪的电压端口经升压电压互感器PT(100/10000V)连接到外施信号发生装置的高压侧，继保仪的电压正极接外施信号发生装置的高压侧的正极，继保仪的电压负极接外施信号发生装置的高压侧的负极。继保仪的全名为微机继电保护校验仪，是一种智能化测试仪器，具备测试电压、电流、功率、距离、同期、重合闸等功能。

(32)继保仪施加正常电压序列：幅值为Ua＝Ub＝Uc＝57.7V，角度为0°、120°、240°，输出时间为10s；启动录波仪录波，记录此时的外施信号发生装置产生的电流特征波形。

(33)继保仪施加接地故障电压序列：幅值为Ua＝0V，Ub＝Uc＝100V，角度为0°、150°、210°，输出时间为20s；启动录波仪录波，记录此时的外施信号发生装置产生的电流特征波形。

进一步的，步骤(4)中所述的“分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，获取波形的m个特征时间；”，其具体包括以下步骤：m等于3，设3个特征时间分别为△T1、△T2和△T3；

(41)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，逐个计算波形有效值大于0.05A开始到最近的小于0.05A的时间，分别记为t1、t2……tn，t1、t2……tn代表△T1的时间；如图4所示。

(42)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算奇数波突变时刻和偶数波突变时刻之间的时间差值，记为x1、x2…xn，x1、x2…xn表示△T2的时间；计算偶数波突变时刻和奇数波突变时刻之间的时间差值，记为y1、y2…yn，y1、y2…yn表示△T3的时间；如图5所示。

进一步的，步骤(5)中所述的“采用遍历法求得各特征时间和标准特征时间的误差最大值”，其具体包括以下步骤：

设△T1＝t1，△T2＝x1，△T3＝y1。

若|ti-120|＞|t1-120|，则将ti的值赋给t1(t1＝ti)。

若|xi-800|＞|x1-800|，则将xi的值赋给x1(x1＝xi)。

若|yi-1000|＞|y1-1000|，则将yi的值赋给y1(y1＝yi)。

i＝2,3,4...n；

直至遍历完毕，求得具有误差最大值的波形特征时间△T1、△T2和△T3。

相应地编程程序为：

Int△T1＝t1，△T2＝x1，△T3＝y1，i,m,n；

If abs(t1-120)＜abs(ti-120)，t1＝ti；i++,i＜9；

If abs(x1-800)＜abs(xm-800)，x1＝xm；m++，m＜9；

If abs(y1-1000)＜abs(yn-1000)，y1＝yn；n++，n＜9；

遍历完毕，最终的△T1、△T2、△T3均为具有误差最大值的波形特征时间。

用最终的△T1、△T2、△T3和外施信号发生装置的技术标准作比较，判断外施信号发生装置输出的特征波形是否合格。具体的判定方法为：

当|△T1-120|≤20ms时，合格；当|△T2-800|≤10ms时，合格；当|△T3-1000|≤10ms时，合格；其他情况不合格。

本发明将不对称电流源的接触器常开触点接到模拟继电器上，通过继保仪给外施信号发生装置施加电压(经升压PT接到外施信号发生装置的高压侧)。当继保仪施加的为接地序列时，外施信号发生装置动作，那么录波仪就录到不连续的电流的波形，分析波形，判断是否合格。本发明通过对接地模型的处理，把10kV高压转为220V低压，从而易在实验室环境下模拟出特征波形；同时给出波形中特征时间的计算方法和公式，解决了外施信号发生装置不能在实验室环境下的自动检测问题，为外施信号发生装置的自动化检测提供了可行性。本发明设计的电路模型简单，接线不复杂，所选的元器件均为常见元器件，在实验室环境下能轻松搭建检测环境，可解决外施信号发生装置到货全检的检测不全、不能自动化检测等问题。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)设计220V接地电路；所述220V接地电路包括220V电源、控制开关、模拟继电器、模拟电阻、录波仪、继保仪和外施信号发生装置；所述220V电源的L线接控制开关的进线，控制开关的出线接继电器常开触点的正极，继电器常开触点的负极接模拟电阻的进线，模拟电阻的出线接录波仪的电流进线，录波仪的电流出线接外施信号发生装置的电流电路的进线，外施信号发生装置的电流电路的出线接220V电源的N线；所述继保仪的电压端口与外施信号发生装置的高压侧相连；

(2)仿真外施信号发生装置的接触器动作信息；

(3)根据外施信号发生装置的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪录波，记录外施信号发生装置产生的电流特征波形；

(4)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算波形的m个特征时间；

(5)采用遍历法算得各特征时间与标准特征时间的误差最大值；

(6)判断各特征时间的误差最大值是否合格。

2.根据权利要求1所述的一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，其特征在于：步骤(2)中所述的“仿真外施信号发生装置的接触器动作信息”，具体包括以下步骤：

(21)将220V电源的L线接到外施信号发生装置接触器的常开触点的正极上；

(22)将外施信号发生装置接触器的常开触点的负极接到模拟继电器的电源L极上；

(23)将模拟继电器的电源N极接到220V电源的N线。

3.根据权利要求1所述的一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，其特征在于：步骤(3)中所述的“根据外施信号发生装置的设计原理，继保仪输出不同的电压序列，并启动录波仪录波，记录外施信号发生装置产生的电流特征波形；”，其具体包括以下步骤：

(31)继保仪的电压端口经升压电压互感器PT连接到外施信号发生装置的高压侧；

(32)继保仪施加正常电压序列：幅值为Ua＝Ub＝Uc＝57.7V，角度为0°、120°、240°，输出时间为10s；

(33)继保仪施加接地故障电压序列：幅值为Ua＝0V，Ub＝Uc＝100V，角度为0°、150°、210°，输出时间为20s；启动录波仪录波，记录此时的外施信号发生装置产生的电流特征波形。

4.根据权利要求1所述的一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，其特征在于：步骤(4)中所述的“分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算波形的m个特征时间；其具体包括以下步骤：m等于3，设3个特征时间分别为△T1、△T2和△T3；

(41)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，逐个计算波形有效值大于0.05A开始到最近的小于0.05A的时间，分别记为t1、t2……tn，t1、t2……tn代表△T1的时间；

(42)分析录波仪记录的外施信号发生装置产生的电流特征波形，计算奇数波突变时刻和偶数波突变时刻之间的时间差值，记为x1、x2…xn，x1、x2…xn表示△T2的时间；计算偶数波突变时刻和奇数波突变时刻之间的时间差值，记为y1、y2…yn，y1、y2…yn表示△T3的时间。

5.根据权利要求1所述的一种外施信号发生装置特征波形的检测方法，其特征在于：步骤(5)中所述的“采用遍历法求得各特征时间与标准特征时间的误差最大值”，其具体包括以下步骤：

设△T1＝t1，△T2＝x1，△T3＝y1；

若|ti-120|＞|t1-120|，则将ti的值赋给t1(t1＝ti)；

若|xi-800|＞|x1-800|，则将xi的值赋给x1(x1＝xi)；

若|yi-1000|＞|y1-1000|，则将yi的值赋给y1(y1＝yi)；

i＝2,3,4...n；

直至遍历完毕，求得具有误差最大值的波形特征时间△T1、△T2和△T3。