专利名称：在线置零检测、监测高阻接地故障的方法及其测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过波形发生器和波形接收器进行检测高阻接地电路故障的方法以及其装置结构的改进，特别是在线置零检测、监测高阻接地故障的方法及其测试装置。
背景技术：
设备(电源)接地(或混线、短路)故障是影响设备正常使用安全的极大隐患。目 前已知的查找此类故障有以下几种①低频信号注入法-在设备(电源)出现接地故障后， 在接地电源与地之间注入一低频信号，低频电流从信号发生器流出，经过接地点从地返回， 用钳型电流探头逐点检测，对低频电流走向进行寻迹，沿着接地支路寻找接地点，根据接地 点前后的低频电流出现的差别这一判据来确定接地点所在位置。由于是低频交流信号，该 方法检测的正确性及灵敏度受故障线路系统分布电容的影响很大，在高阻接地故障时，将 使得操作人员难以确定是分布电容电流还是接地电阻电流，很难区分出接地支路来。②直 流信号注入法_在设备(电源)出现接地故障后，在接地电源与地之间注入一直流信号， 直流电流从信号发生器流出，经过接地点从地返回，用直流钳型电流探头逐点检测，原理同 上。该方式克服了分布电容的影响，但由于使用直流钳型电流探头接收信号，该接收器存在 直流信号漂移，尤其是卡线前置零后再卡线测试所造成的人为误差、信号漂移，无法准确、 真实反映测试信号，极大的人为接收误差导致该方式已基本无法使用。③变频探测法-变 频探测法，实际上还是低频信号注入法，只不过此时注入的信号是频率交替变化的低频信 号。然后还是通过钳型电流探头，通过对不同频率信号的接收，检测支路阻性和容性电流幅 值的变化，来确定接地支路与故障点。高阻故障时，同样无法克服分布电容的影响。④相位 法_在变频探测法此基础上，再调制一高频信号，通过相位变化来区分阻性和容性电流，高 阻故障时，同样无法克服分布电容的影响。

发明内容
本发明的目的在于提供一种在线置零检测、监测高阻接地故障的方法及其测试装 置，可卡线后在直流齿形波低电平的置零期在线置零和在其高电平的测试期在线测试，彻 底消除了卡线前置零后再卡线测试而造成的人为误差和直流信号漂移问题，根据接收信号 在不同卡线点上所感应出的不同大小和方向的感应电流值(可用听觉或视觉信号指示出 来，即可用声音提示，也可用数字或发光管等指示，或多方式同时指示)，可确定故障点在故 障线路上所处位置，在设备高阻故障时，达到既准确、真实接收信号又彻底消除分布电容的 目的，即可在用电设备(电源)不停电、不甩线、不解线把的情况下，确定接地故障点(该方 法及装置其同样适用在用电设备不停电、不甩线、不解线把的情况下，查找和确定混线或短 路的故障点)。本发明的目的是这样实现的一种在线置零检测、监测高阻接地故障的方法，包括 可产生直流齿形波信号的直流波形信号发生器和直流电流信号接收器，将上述所有直流电 流信号接收器的钳形互感器卡爪依次卡在连接电气设备的故障线路上以构成一个或一个以上的卡线点；(I)将直流波形信号发生器的两个信号输出端子中的一个端子与故障线路的一端连接，另外一个端子与地连接或与故障线路另一端连接，使用直流波形信号发生器对故 障线路施加直流齿形波信号，使其施加的直流齿形波信号通过故障线路，构成直流齿形波 电流的闭合回路，依次使直流电流信号接收器通过其钳形互感器卡爪接收该直流齿形波信 号；(II)在直流电流信号接收器卡在故障线路上之后，使该卡线点上的直流电流信号 接收器在直流齿形波信号同一周期的低电平A-B时段，进行置零操作，使直流电流信号接 收器的电流测量初始值归零，在直流齿形波信号同一周期的高电平C-D时段，使直流电流 信号接收器通过其钳形互感器卡爪对该卡线点处的感应电流值进行感应测试，对故障线路 上的其它卡线点也使用上述同样的方法进行测试，将直流电流信号接收器在高电平C-D时 段所接收测试的电流值大小和方向进行比对，可确定故障点在故障线路上的所处位置。一种可实现上述测试操作方法的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装置， 包括可产生直流齿形波信号的直流齿形波信号发生器和直流电流信号接收测试器，在设置 有信号端子的直流齿形波信号发生器内部安装着无线收发装置、主有线信号收发模块和主 智能控制器，直流齿形波信号发生器与主智能控制器相连接，主智能控制器分别与主有线 信号收发模块和无线收发装置配合连接；在直流电流信号接收测试器内部安装着无线收发 装置、副有线信号收发模块和副智能控制器，直流电流信号接收测试器及其壳体上设置的 置零按钮和输入信号调节旋钮通过副智能控制器相连接，副智能控制器分别与副有线信号 收发模块和无线收发装置配合连接。本发明方法为通过对故障设备(电源)线路施加直流齿形波信号，此信号低电平 时为置零期，高电平时为测试期，在直流电流信号接收器卡在故障线路上之后接收此信号， 在信号的置零期进行直流在线置零(可使用人工置零或接收、发送同步指令信号自动在线 置零的方法)，在信号的测试期进行在线测试，从而可确定用电设备的接地(或混线、短路) 故障点。由此可见，本发明可卡线后在直流齿形波低电平的置零期在线置零和在其高电平 的测试期在线测试，彻底消除了卡线前置零后再卡线测试而造成的人为误差和直流信号漂 移问题，根据接收信号在不同卡线点上所感应出的不同大小和方向的感应电流值(可用听 觉或视觉信号指示出来，即可用声音提示，也可用数字或发光管等指示，或多方式同时指 示)，可确定故障点在故障线路上所处位置，在设备高阻故障时，达到既准确、真实接收信号 又彻底消除分布电容的目的，即可在用电设备(电源)不停电、不甩线、不解线把的情况下， 确定接地(混线、短路)故障点。


下面将结合附图对本发明作进一步说明。图1为本发明装置的结构示意图；图2为本发明测试方法的说明示意图；图3为本发明实施例1直流齿形波信号波发生器产生的波形；图4为本发明实施例2直流齿形波信号波发生器产生的波形；图5为本发明实施例3直流齿形波信号波发生器产生的波形；
图6为本发明实施例4直流齿形波信号波发生器产生的波形；图7为可自动实现本发明方法的测试装置(直流齿形波信号发生器)具体实施例 的电路连接结构示意图；图8为自动实现本发明方法的测试装置(电流信号接收测试器)具体实施例的电 路连接结构示意图
具体实施例方式一种在线置零检测、监测高阻接地故障的方法，如图1至图6所示，包括可产生直 流齿形波信号的直流波形信号发生器和直流电流信号接收器，将上述所有直流电流信号接 收器的钳形互感器卡爪依次卡在连接电气设备的故障线路上以构成一个或一个以上的卡 线占·(I)将直流波形信号发生器的两个信号输出端子中的一个端子与故障线路的一 端连接，另外一个端子与地连接或与故障线路另一端连接，使用直流波形信号发生器对故 障线路施加直流齿形波信号，使其施加的直流齿形波信号通过故障线路，构成直流齿形波 电流的闭合回路，依次使直流电流信号接收器通过其钳形互感器卡爪接收该直流齿形波信 号；(II)在直流电流信号接收器卡在故障线路上之后，使该卡线点上的直流电流信号 接收器在直流齿形波信号同一周期的低电平A-B时段，进行置零操作，使直流电流信号接 收器的电流测量初始值归零，在直流齿形波信号同一周期的高电平C-D时段，使直流电流 信号接收器通过其钳形互感器卡爪对该卡线点处的感应电流值进行感应测试，对故障线路 上的其它卡线点也使用上述同样的方法进行测试，将直流电流信号接收器在高电平C-D时 段所接收测试的电流值大小和方向进行比对，可确定故障点在故障线路上的所处位置。直流电齿波信号发生器所产生的直流齿形波信号其频率为0 < < IHz0例如如图2所示，以接地故障为例，应用本发明方法对接地故障点如何进行查找， 在连接各个用电设备13、14、15、16、17和18等故障线路上的各个卡线点(如图2中所示的 卡线点A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M和N等)上分别卡上直流电流信号接收器，或者分 别用同一个直流电流信号接收器依次测试各个卡线点上的感应电流值，在直流电流信号接 收器卡在故障线路上之后，用直流电齿波信号发生器给故障线路发送直流齿形波信号，在 直流齿形波同一周期内，使直流电流信号接收器在通过各个卡线点上的直流齿形波低电平 时段在线置零，并对直流齿形波该周期的高电平时段测试的电流大小和方向并比对，一直 沿着有感应的直流电流信号的故障线路测试感应电流值，借助直流电流信号接收器指示， 在本例中，卡线点(4、1、1(』无信号，即为非故障点，但卡线点4、8、0』、6、^、1^有信号， 均为故障电流流经点，而用电设备17总入口处的卡线点M有信号指示，则说明接地故障点 就在此用电设备17处，即可确定用电设备17处为接地故障点。如图3至图6所示，本发明的方法可分为人工操作方法或自动操作方法，无论是人 工操作方法还是自动操作方法，其核心关键技术点即为在直流电齿波信号发生器所发出 的直流齿形波信号同一周期的低电平A-B时段对已卡在故障线路上的直流电流信号接收 器进行在线置零，使直流电流信号接收器的电流测量初始值复位归零，在直流齿形波信号 同一周期的高电平C-D时段对该卡线点的电流值进行感应测试，通过对故障线路上其它卡线点用同样方法进行测试，然后对各自在高电平C-D时段所接收测试的电流值大小和方向 进行比对，即可确定故障点在故障线路上的所处位置。
当人工操作时，直流波形信号发生器所发出的直流齿形波信号的频率的取值范 围为0 < < IHz0当借助于内置于直流齿形波信号发生器和直流电流信号接收器的控制 器来实现本发明的操作方法时，直流波形信号发生器所发出的直流齿形波信号的频率f2的 取值范围为0 < f2彡10Hz。一种可自动实现上述测试操作方法的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装 置，如图7和图8所示，包括可产生直流齿形波信号的直流齿形波信号发生器2和直流电流 信号接收测试器11，在设置有信号端子的直流齿形波信号发生器2内部安装着无线收发装 置、主有线信号收发模块28和主智能控制器25，直流齿形波信号发生器2与主智能控制器 25相连接，主智能控制器25分别与主有线信号收发模块28和无线收发装置配合连接；在 直流电流信号接收测试器11内部安装着无线收发装置、副有线信号收发模块29和副智能 控制器27，直流电流信号接收测试器11及其壳体上设置的置零按钮10和输入信号调节旋 钮7通过副智能控制器27相连接，副智能控制器27分别与副有线信号收发模块29和无线 收发装置配合连接。直流齿形波信号发生器2壳体正面上设置着输出信号调节旋钮5，输出信号调节 旋钮5与主智能控制器25的输出端连接；直流电流信号接收测试器11壳体正面上还设置 着置零指示灯8和同步测试指示灯9，置零指示灯8和同步测试指示灯9与副智能控制器 27的输出端相连接。所述的无线收发装置为数字信号收发模块23或模拟信号收发模块24。如图3至图6所示，直流波形信号发生器所产生的齿形波为方形锯齿波19或等腰 梯形锯齿波或轮齿形锯齿波22。等腰梯形锯齿波如图4和图5所示，可以是顶边宽度较宽 的等腰梯形锯齿波20，也可以是顶边宽度较窄的等腰梯形锯齿波21。直流波形信号发生器所产生的直流齿形波信号其频率f2为0 < f2 < IOHz。所述的直流齿形波信号发生器2和直流电流信号接收测试器11内分别设置着主 报警器26和副报警器30，主报警器26连接主智能控制器25的输出端，副报警器30连接副 智能控制器27的输出端。可自动实现该发明操作方法的测试装置，其工作程序与本发明操作方法对应一 致，直流齿形波信号发生器2和直流电流信号接收测试器11须相配合使用，将故障线路与 直流齿形波信号发生器2的信号端子对应连接，在直流电流信号接收测试器11卡在故障线 路上之后，当在低电平A-B时段时，直流齿形波信号发生器2通过无线收发装置或有线信号 收发模块(信号线连接)将在低电平A-B时段时自动在线置零的指令信号传送至直流电流 信号接收测试器11，使直流电流信号接收测试器11在直流齿形波信号同一周期的低电平 A-B时段时自动在线置零，当在高电平C-D时段时，直流波形信号发生器2通过无线收发装 置或有线信号收发模块(信号线连接)将在高电平C-D时段时自动感应测试的指令信号传 送至直流电流信号接收测试器11，使直流电流信号接收测试器11在直流齿形波信号波上 述同一周期的高电平C-D时段时自动测试感应电流值并记录故障线路上每个节点的感应 电流测试值，根据直流电流信号接收测试器11所接收的信号在高电平测试期感应的电流 值大小和方向，即直流电流信号接收测试器11所显示的不同电流值和方向，即可通过比对以确定故障线路接地(或混线、短路)故障点，反之，直流电流信号接收测试器11也能通过 无线收发装置或有线信号收发模块(信号线连接)将发送直流齿形波置零期或测试期的指 令信号提前传送至直流齿形波信号发生器2，使直流齿形波信号发生器2发送定时或即时 发送直流齿形波信号的置零期或测试期信号给直流电流信号接收测试器11，在直流齿形波 信号波同一周期的低电平A-B时段时自动在线置零，在直流齿形波信号波上述同一周期的 高电平C-D时段时自动测试。直流齿形波信号发生器2和直流电流信号接收测试器11内 可分别设置有报警器26，相应故障点的直流电流信号接收测试器11若感应到测试值异常， 则会引起听觉或视觉上的报警，可确定故障点在故障线路上的所处位置。
除此之外，本发明方法的测试装置也可通过其壳体正面上设置的显示屏和操作按 钮、旋钮及 指示灯等对故障线路进行人工或半人工测试来查找故障点。
权利要求
一种在线置零检测、监测高阻接地故障的方法，包括可产生直流齿形波信号的直流波形信号发生器和直流电流信号接收器，将上述所有直流电流信号接收器的钳形互感器卡爪依次卡在连接电气设备的故障线路上以构成一个或一个以上的卡线点；其特征在于如下操作步骤(I)将直流波形信号发生器的两个信号输出端子中的一个端子与故障线路的一端连接，另外一个端子与地连接或与故障线路另一端连接，使用直流波形信号发生器对故障线路施加直流齿形波信号，使其施加的直流齿形波信号通过故障线路，构成直流齿形波电流的闭合回路，依次使直流电流信号接收器通过其钳形互感器卡爪接收该直流齿形波信号；(II)在直流电流信号接收器卡在故障线路上之后，使该卡线点上的直流电流信号接收器在直流齿形波信号同一周期的低电平A B时段，进行置零操作，使直流电流信号接收器的电流测量初始值归零，在直流齿形波信号同一周期的高电平C D时段，使直流电流信号接收器通过其钳形互感器卡爪对该卡线点处的感应电流值进行感应测试，对故障线路上的其它卡线点也使用上述同样的方法进行测试，将直流电流信号接收器在高电平C D时段所接收测试的电流值大小和方向进行比对，可确定故障点在故障线路上的所处位置。
2.根据权利要求1所述的在线置零检测、监测高阻接地故障的方法，其特征是直流波 形信号发生器所产生的直流齿形波信号其频率f\为0 < K 1Hz。
3.一种可自动实现权利要求1的方法的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装 置，其特征是包括可产生直流齿形波信号的直流齿形波信号发生器(2)和直流电流信号 接收测试器(11)，在设置有信号端子的直流齿形波信号发生器(2)内部安装着无线收发装 置、主有线信号收发模块(28)和主智能控制器(25)，直流齿形波信号发生器(2)与主智能 控制器(25)相连接，主智能控制器(25)分别与主有线信号收发模块(28)和无线收发装置 配合连接；在直流电流信号接收测试器(11)内部安装着无线收发装置、副有线信号收发模 块(29)和副智能控制器(27)，直流电流信号接收测试器(11)及其壳体上设置的置零按钮 (10)和输入信号调节旋钮(7)通过副智能控制器(27)相连接，副智能控制器(27)分别与 副有线信号收发模块(29)和无线收发装置配合连接。
4.根据权利要求3所述的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装置，其特征是直 流齿形波信号发生器(2)壳体正面上设置着输出信号调节旋钮(5)，输出信号调节旋钮(5) 与主智能控制器(25)的输出端连接；直流电流信号接收测试器(11)壳体正面上还设置着 置零指示灯(8)和同步测试指示灯(9)，置零指示灯(8)和同步测试指示灯(9)与副智能控 制器(27)的输出端相连接。
5.根据权利要求3所述的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装置，其特征是所 述的无线收发装置为数字信号收发模块(23)或模拟信号收发模块(24)。
6.根据权利要求3所述的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装置，其特征是直 流波形信号发生器所产生的齿形波为方形锯齿波(19)或等腰梯形锯齿波或轮齿形锯齿波 (22)。
7.根据权利要求3所述的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装置，其特征是直 流齿形波信号发生器(2)所产生的直流齿形波信号其频率f2为0 < f2 < IOHz。
8.根据权利要求3所述的在线置零检测、监测高阻接地故障的测试装置，其特征是所 述的直流齿形波信号发生器(2)和直流电流信号接收测试器(11)内分别设置着主报警器(26)和副报警器(30)，主报警器(26)连接主智能控制器(25)的输出端，副报警器(30)连 接副智能控制器(27)的输出端。
全文摘要
本发明公开了一种在线置零检测、监测高阻接地故障的方法及其测试装置，通过对故障设备线路施加直流齿形波信号，此信号低电平时为置零期，高电平时为测试期，在直流电流信号接收器卡在故障线路上之后接收此信号，在信号的置零期进行直流在线置零，在信号的测试期进行在线测试，从而可在用电设备(电源)不停电、不甩线、不解线把的情况下，直接确定接地(或混线、短路)故障点；其测试装置则包括可产生直流齿形波信号的直流齿形波信号发生器和直流电流信号接收测试器，其内部均设置有智能控制模块、无线收发装置以及有线信号收发模块，可自动实现上述测试方法。本发明可卡线后在直流齿形波低电平的置零期在线置零和在其高电平的测试期在线测试，彻底消除人为误差和直流信号漂移问题。
文档编号G01R31/02GK101957421SQ20101016044
公开日2011年1月26日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者李富良 申请人:李富良