专利名称：自适应故障指示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力网自动化技术领域，特别涉及一种自适应故障指示器。
背景技术：
在配电网中，线网结构复杂，电气线路或设备运行方式多变，由于电缆绝缘层老化 或发生破损，或电气连接不良等原因，都可能造成电气线路或设备发生故障，对于供电可靠 性的影响巨大。在线路维护和故障检修时，维护人员发现故障地点、判断故障性质费时费 力，造成故障处理和检修的工作量很大。在电力系统中，通常采用故障指示器来指示故障线 路，以供检修人员使用。但是，目前使用的故障指示器，多只能对单一故障进行指示，对供检 修人员判断故障性质的适应性较差。故障指示器自动化性能差，由于没有接口，无法与配网 主站系统连接，不能快速、自动定位故障，与实施故障隔离等自动化装置不能协同动作等问 题。

发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种对接地故障、短路故障
均可以进行判断、快速自动定位和显示，并可以与配电网主站系统进行通讯，实施与故障隔
离自动化装置协同动作，大大降低检修人员工作量的自适应故障指示器。 为达到上述目的，本发明提供的自适应故障指示器，包括壳体，所述壳体内安装有
传感器单元、取样单元和控制单元，所述壳体上方安装有翻牌指示器，所述壳体采用透光材
料做成，所述壳体内还安装有取样单元、显示单元、故障信号输出单元和用于与系统总站相
连的通讯单元，所述传感器单元和取样单元分别与信号调理单元和控制单元依次相连，所
述控制单元与显示单元、故障信号输出单元、通讯单元分别相连，所述显示单元和故障信号
输出单元与所述翻牌指示器相连，所述传感器单元将用户电路的强电信号转变为检测信号
输出至所述信号调理单元，所述信号调理单元将所述检测信号转换为用户线路的电压、电
流和接地三种信号输出至所述控制单元，所述控制单元判断故障发生与否，以及故障类别，
故障时间，故障信息的保存和复位，并分别输出故障显示信号至所述显示单元、输出故障控
制信号至所述故障信号输出单元、输出故障信息数据至所述通讯单元，所述通讯单元与系
统总站实时通讯，所述故障信号输出单元输出全程翻牌信号至所述翻牌指示器，所述显示
单元输出夜间发光指示信号至所述夜间发光装置，其中，所述控制单元设有 采集模块，用于实时采集检测信号； 故障判别模块用于判断故障发生与否，以及故障类别，故障时间，故障信息的保 存和复位； 故障信号输出模块用于输出故障显示信号和故障控制信号；
通讯模块用于上传故障信息并接受系统总站的控制。 本发明自适应故障指示器，其中所述传感器单元由电流互感器CT构成，所述电流 互感器CT串接在用户电路中。
本发明自适应故障指示器，其中所述信号调理单元设有与所述电流互感器二次线 圈串接的第一电阻，所述取样单元设有第一电容、第二电阻、第二电容和第三电容，所述第 一电容、第二电阻、第二电容和第三电容依次串接后与用户电路10KV电源并接，所述第一 电阻上的电压接至低通滤波器，所述低通滤波器输出电流信号；所述第二电阻上的电压接 至第一滤波器，所述第一滤波器输出接地电流信号；所述第二电容上的电压接至第二滤波 器，所述第二滤波器输出电压信号；所述第二电容上的电压接至高通滤波器，所述高通滤波 器输出接地电压信号，所述接地电流信号和接地电压信号组成所述接地信号。
本发明自适应故障指示器，其中所述通讯单元设有GPRS模块，所述控制单元通过 所述GPRS模块与所述系统主站无线相连。 本发明自适应故障指示器的优点在于由于装置设置了传感器单元、取样单元、信 号调理单元、控制单元、显示单元、故障信号输出单元和用于与系统总站相连的通讯单元， 控制单元可以实现可靠识别接地故障、短路故障发生的线路；不仅可翻牌指示故障，显示单 元还可在夜间发光指示故障；故障信号输出单元和通讯单元在与系统总站的通讯中，可主 动实时报告故障数据，供主站系统集中采集，准确、快速判断故障具体位置，实施与故障隔 离自动化装置协同动作，方便及时排除故障恢复供电，提高了供电可靠性，降低检修人员工


图1为本发明自适应故障指示器的方框图；
图2是传感器单元的电路原理图；
图3是取样单元的电路原理图。
具体实施例方式
下面以实施例说明本发明自适应故障指示器。 参照图1 ，本发明自适应故障指示器，包括壳体，壳体内安装有传感器单元1 、取样 单元2、信号调理单元3、控制单元7、显示单元8、故障信号输出单元9和用于与系统总站12 相连的通讯单元10。 壳体采用透光材料做成，壳体上方安装有翻牌指示器ll，翻牌指示器11设有夜间 发光装置。电源包括电压变换、稳压、电池及电池管理等电路对装置实现可靠供电。
传感器单元1和取样单元2分别与信号调理单元3、控制单元7依次相连，控制单 元7与显示单元8、故障信号输出单元9、通讯单元10分别相连，显示单元8和故障信号输 出单元9与翻牌指示器11分别相连，传感器单元1和取样单元2将用户电路的强电信号转 变为电流采集信号输出至信号调理单元3，信号调理单元3将电流采集信号转换为用户线 路的电压、电流和接地三种信号4-6输出至控制单元7，控制单元7判断故障发生与否，以及 故障类别，故障时间，故障信息的保存和复位，并分别输出故障显示信号至显示单元8、输出 故障控制信号至故障信号输出单元9、输出故障信息数据至通讯单元IO，故障信号输出单 元9输出全程翻牌信号至翻牌指示器11，显示单元8输出夜间发光指示信号至夜间发光装 置，通讯单元10与系统总站12实时通讯。 在本发明自适应故障指示器中，传感器单元1采用电流互感器CT，电流互感器CT
4安装在用户电路中，实时将用户线路的电流经电流互感器CT变换后变换为弱电检测信号 并通过低通滤波后供信号调理单元3使用。取样单元2设有第一电容Cl、第二电阻Rll、第 二电容C2和第三电容C3。第一电容Cl、第二电阻Rll、第二电容C2和第三电容C3依次串 接后与用户电路10KV电源并接。信号调理单元3将传感器单元1和取样单元2输出的检 测信号变换为表示线路故障的电流信号4、电压信号5和接地信号6。 其中，参照图2，信号调理单元3将第一电阻R10上的电压接至低通滤波器，低通滤 波器输出电流信号4。 参照图3，AD1为接地电流信号6-1，直接由第二电阻R11上的电压经滤波得到。即 第二电阻R11上的电压接至第一滤波器，第一滤波器输出电流信号6-1。工作过程为在接 地后，线路对地放电，该电流会有变化，通过检测第二电阻Rll的电压，可检测出该电流变 化，从而检出电流信号6-1。 AD2为检测线路对地电压的基波分量，可用于分析计算故障和非故障情况下的电 压，即电压信号5。电压信号5通过第二电容C2上的电压经滤波得到，即第二电容C2上的 电压接至第二滤波器，第二滤波器输出电压信号5，在接地后此电压会有变化，从而检出电 压信号5。 out信号为接地信号6，是分压电容对地放电突变电流和电容电压下降，以及突变 电流和电压比相得来，其原理是在接地时电容的电压接高通滤波后检出接地产生的电容电 压变化。第二电容C2上的电压接至高通滤波器，高通滤波器输出接地电压信号6-2，接地电 流信号6-l和接地电压信号6-2组成接地信号6。各滤波器为传统技术，不做详述。这三路 信号供控制单元7的外设进行转换，由控制单元7计算分析得出单相接地故障信息。
本发明自适应故障指示器的控制单元7设有低功耗ARM，存储器、时钟、看门狗、晶 振等电路，实时检测信号调理单元3的三路输出信号，将电流、电压信号经采样计算得出线 路的电压电流值，输给短路故障判别程序判断是否有电路出现。短路故障判别程序采用傅 里叶等算法，判断故障发生与否，以及故障类别，故障时间，包括故障信息保存和复位的故 障判别模块；输出故障显示信号的显示模块；输出故障控制信号的故障信号输出模块和上 传故障信息并接受系统主站12的整定控制的通讯模块。通讯单元10由GPRS模块组成，以 短信数据与系统主站12通讯。 下面说明控制单元7自适应判断故障的工作过程。 当控制单元7接收信号调理单元3表示线路故障的电流信号4、电压信号5和接地 信号6后，由于其接地故障信号是分压电容对地放电突变电流和电容电压下降，以及突变 电流和电压比相得来，控制单元7对采样接地瞬间的电容电流首半波与接地瞬间的电压首 半波，比较其相位，当采样接地瞬间的电容电流突变且大于一定数值，并且与接地瞬间的电 压首半波同相，同时导线对地电压降低，则判断线路发生接地故障，否则线路未发生接地。
在判断出现故障时，翻牌指示器动作，在到了闪光指示时段后，显示单元输出夜间 发光指示信号至翻牌指示器夜间发光装置发出闪光；同时启动故障信号输出单元9，其动 作输出接点供故障隔离、重合器等配电自动化装置使用，协同实现故障处理，实现故障处理 自动化；并同时启动通讯单元10，向配网系统主站12报告故障信息；在启动复归计时到了 设定的复归时间后，则复归上述故障指示信号。在故障处理完后，控制单元7将关闭不用部 分的电源，实现能源消耗最小化。
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，在不脱离本发明涉及精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技 术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
一种自适应故障指示器，包括壳体，所述壳体内安装有传感器单元(1)和控制单元(7)，所述壳体上方安装有翻牌指示器(11)，其特征在于所述壳体采用透光材料做成，所述翻牌指示器(11)设有夜间发光装置，所述壳体内还安装有信号调理单元(3)、取样单元(2)、显示单元(8)、故障信号输出单元(9)和用于与系统总站(12)相连的通讯单元(10)，所述传感器单元(1)和取样单元(2)分别与信号调理单元(3)和控制单元(7)依次相连，所述控制单元(7)与显示单元(8)、故障信号输出单元(9)、通讯单元(10)分别相连，所述显示单元(8)和故障信号输出单元(9)与所述翻牌指示器(11)分别相连，所述传感器单元(1)和取样单元(2)将用户电路的强电信号转变为检测信号输出至所述信号调理单元(3)，所述信号调理单元(3)将所述检测信号转换为用户线路的电压、电流和接地三种信号输出至所述控制单元(7)，所述控制单元(7)判断故障发生与否，以及故障类别，故障时间，故障信息的保存和复位，并分别输出故障显示信号至所述显示单元(8)、输出故障控制信号至所述故障信号输出单元(9)、输出故障信息数据至所述通讯单元(10)，所述故障信号输出单元(9)输出全程翻牌信号至所述翻牌指示器(11)，所述显示单元(8)输出夜间发光指示信号至所述夜间发光装置，所述通讯单元(10)与系统总站(12)实时通讯，其中，所述控制单元(7)设有采集模块，用于实时采集检测信号；故障判别模块用于判断故障发生与否，以及故障类别，故障时间，故障信息的保存和复位；显示模块用于输出故障显示信号；故障信号输出模块用于输出故障控制信号；通讯模块用于上传故障信息并接受系统总站(12)的控制。
2. 根据权利要求l所述的自适应故障指示器，其特征在于，所述传感器单元(l)由电流 互感器(CT)构成，所述电流互感器(CT)串接在用户电路中。
3. 根据权利要求1或2所述的自适应故障指示器，其特征在于，所述信号调理单元(3) 设有与所述电流互感器二次线圈串接的第一电阻(R10)，所述取样单元(2)设有第一 电容(Cl)、第二电阻(Rll)、第二电容(C2)和第三电容(C3)，所述第一电容(Cl)、第二电 阻(Rll)、第二电容(C2)和第三电容(C3)依次串接后与用户电路10KV电源并接，所述第 一电阻(R10)上的电压接至低通滤波器，所述低通滤波器输出电流信号(4);所述第二电 阻(R11)上的电压接至第一滤波器，所述第一滤波器输出接地电流信号(6-1);所述第二电 容(C2)上的电压接至第二滤波器，所述第二滤波器输出电压信号(5);所述第二电容(C2) 上的电压接至高通滤波器，所述高通滤波器输出接地电压信号(6-2)，所述接地电流信号 (6-1)和接地电压信号(6-2)组成所述接地信号(6)。
4. 根据权利要求3所述的自适应故障指示器，其特征在于，所述通讯单元(10)设有 GPRS模块，所述控制单元(7)通过所述GPRS模块与所述系统主站(12)无线相连。
全文摘要
本发明自适应故障指示器，包括传感器、取样、控制、显示、故障信号输出和通讯各单元，传感器、取样两单元输出检测信号至信号调理单元，信号调理单元输出用户线路的电压、电流和接地三种信号至控制单元，控制单元判断故障发生、类别、时间、故障信息的保存和复位，并分别输出故障信号至显示单元、故障信号输出单元和通讯单元，翻牌指示器动作疘夜间发光。其优点是实现了可靠识别接地故障和短路故障，可翻牌指示故障，还可在夜间发光指示故障。与系统总站通讯，可实时报告故障数据，供主站系统集中采集，准确、快速判断故障具体位置，实施与故障隔离自动化装置协同动作，方便及时排除故障恢复供电，提高了供电可靠性，降低了检修人员工作量。
文档编号G01R31/02GK101738565SQ20101003409
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者袁学恩, 许专, 赵志兴, 赵志宏, 赵志浩, 陆金学 申请人:北京双杰电气股份有限公司