线路负载及故障检测装置设计

1. 请问如何实现，用一个装置来检测电路的负载和短路重谢！！

对于直流电路，用万用表电阻档测一下就知道了。对于交流感性负载，电阻比较小，可以测电感值（如用电桥)判断。

2. 10KV输电线路继电保护及自动装置的课程设计

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3. 线路故障指示器原理

1.背景
配电网故障指示器能够检测故障电流并根据需要指示其方向，配网自动化主站可以根据故障指示器的动作信息，可以自动定位故障区段，加快故障的定位速度。本文对故障指示器的相关功能与设计要求进行介绍，以期对产品设计以及使用有所帮助。

2.故障指示器类型
故障指示器按照适用线路可以分为架空线路型，电缆线路型， 按照监测故障的方式可以分为外施信号型，暂态和稳态信号检测型，按照指示方式分为就地指示型和远传型，这几种类型是故障指示器的不同方面划分的，因此可以组合为架空线路就地指示外施信号型故障指示器。

架空线路型主要用在架空线路上面 ，其顶端有自动卡线机构，可以使用专用的绝缘工具带电安装，这种悬挂式故障指示器采用接触器电流探头，内置电场传感器测量线路电压，电压信号可以用于过流短路故障的辅助判据。

图1 架空线远传型故障指示器
电缆型故障指示器可以卡在电缆线芯上，如下图所示，与架空线路的不同，电缆线路故障指示器可以接入零序电流互感器，用零序电流电流作为检测量，检测接地故障。

图2 电缆故障指示器
就地指示型故障指示器一般采用指示牌或者灯光方式，下图是指示牌方式，当前比较主流的是采用LED灯方式，维护人员巡检可以通过指示牌或者灯光判断故障指示器是否动作。

图3 就地指示型故障指示器
远传型故障指示器需要有远传装置，如上图1所示，与故障指示器之间采用无线连接，远传装置汇集三个故障指示器的信号，通过GPRS等方式转发到配电网自动化主站。远传装置一般采用太阳能电池板或者TA取电方式，并辅以可充电电池作为辅助电源。

外施信号型需要在故障期发生后向系统注入信号，此信号源安装在变电站接地变的中性点，如果是不接地系统，则安装在母线上。通过零序电压信号检测到接地后，则信号注入装置投入，信号的特征如下，此信号在线路，接地点和大地之间形成回路，接地分支回路出线至接地故障点之间的所有故障指示器都会检测到此注入信号，并将信息上传到配电网自动化主站，主站根据此信息可以判断出接地点,此种检测可靠性比较高。

4. 线路阻抗模拟负载x详解

一、可选配件：
1. 接地故障短路模拟装置，可模拟单相、三相或任意2相短路故障，可模拟0.7Ω、1Ω、2Ω接地短路故障，模拟相相短路故障、相地短路故障。
2. 接地故障短路模拟装置，可模拟单相、三相或任意2相短路故障，可模拟0.1Ω---2Ω接地短路故障，模拟相相短路故障、相地短路故障。最大短路电流2300A.

二、主要功能及要求：
1. 50米电缆的正序阻抗技术要求：正序电阻为0.008欧姆，电抗为0.0035欧姆。内置有3路通道，满足三相电力并网模拟试验。
2. 50米电缆的零序阻抗技术要求：零序电阻为0.01欧姆，零序电抗为0.005欧姆。内置有1路通道，满足模拟零线并网模拟试验。
3. 线路阻抗模拟负载可以模拟在母线运行工作过程不同电缆位置的接地故障。（前半部分0-250米任意可调、后半部分任意可调、中间点接地）。

三、主要功能及要求：
1. 线路阻抗模拟负载可以精确模拟0-500米微网接入电缆的阻抗及感抗，满足分布式电源实验检测需要。
2. 主机面板上具有调节RL阻抗及感抗的开关，根据现场实验测量需要，可以任意调节。
3. 线路阻抗模拟负载可以在控制台上可以调节RL阻抗及感抗，实现高效率检测。
4. 内置RL阻抗及感抗是高精度元器件，满足长时间工作，不会因为温度升高引发阻抗变动而影响试验结果。
5. 模拟电缆长度的步进是50米，可以任意远程切换、快速调节及选择，无需更换电缆接头。

四、其它技术说明：
1. 电感、电阻均采用特殊工艺，附加参数低，温漂极低，长时间工作整个温度变化范围内参数变化小于千分之一。
2. 主机内置有A、B共2部分，分别可选按键有“直通、50米、100米、150米、200米、250米”共6档，A、B分别模拟250米。最大模拟500米。同时每相配接地电阻用于模拟对地短路电流（0.7Ω 1Ω和2Ω三档，每相可单独加载）。
3. 正序电阻为0.008Ω/50米，电抗为0.0035Ω/50米，零序电阻为0.01Ω/50米，电抗为0.005Ω/50米。
4. 线路阻抗模拟负载可根据实验的性能参数检测要求，通过面板按键控制任意组合模拟线路长度，控制操作快捷简单，整机采用电路控制，具有温度等完善的保护功能。
5. 主机内置的电路解决了客户关注的抗电流冲击性，电路参数进一步提高，安全稳定性及可靠性增加。
6. 线路阻抗模拟负载主机在工作时可随意切换（不用考虑先停机后再加载），用户在操作过程更简便直观。

ACLT-4050通过权威机构鉴定检测，是国内唯一通过鉴定的高精度试验装置。
ACLT-4050已成功应用于中国电力科学研究院、上海电力学院、内蒙电科院等微网系统，是继电保护程序开发必备的试验装备。内蒙电科院连续三次追加采购。

北京群菱能源科技 提供 微网仿真试验检测平台，包括：
1、 线路阻抗模拟负载：精确快速模拟0-500米接入电缆的阻抗。
2、 光伏模拟器：模拟光伏组件发电与输出
3、 柴油机发电模拟器：无需加柴油，无需静音处理，无需考虑排废气。
4、 并网谐波闪烁测量装置：并网电能质量精确测量。
5、 接地故障模拟装置：模拟0.1欧—2欧接地故障短路，相相短路，相地短路。
6、 风机发电模拟器：转速可调，任何风力发电参考唾手可得。
7、 微网集成控制软件：群菱专利产品，可监测、远程
8、 交流负荷模拟装置：一级负荷、二级负荷、三级负荷模拟，各种用电工况模拟。

5. 线路保护测控装置的保护原理说明

2.1 方向元件2.1.1本装置的相间方向元件采用90°接线方式，按相起动，各相电流元件仅受表中所示相应方向元件的控制。为消除死区，方向元件带有记忆功能。 相间方向元件 I U A IA UBC B IB UCA C IC UAB 表1 方向元件的对应关系
本装置Arg(I/U)=-30°～90°，边缘稍有模糊，误差<±5°。
图1-1 相间方向元件动作区域
2.1.2 本装置的零序方向元件动作区为Arg(3U0/3I0)=-180°～-120°及120°～180°，3U0为自产，外部3I0端子接线不需倒向。边缘误差角度<±5°
图1-2 零序方向元件动作区域
说明：在现场条件不具备时，方向动作区由软件保证可以不作校验，但模拟量相序要作校验。
2.2 低电压元件低电压元件在三个线电压(Uab、Ubc、Uca)中的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。利用此元件，可以保证装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。
2.3 过电流元件装置实时计算并进行三段过流判别。为了躲开线路避雷器的放电时间，本装置中I段也设置了可以独立整定的延时时间。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：
In为n段电流定值，Ia,b,c为相电流
2.4 零序过电流元件零序过电流元件的实现方式基本与过流元件相同，满足以下条件时出口跳闸：
1)3I0>I0n ；I0n： 接地N段定值
2)T>T0n ；T0n： 接地N段延时定值
3)相应的方向条件满足（若需要）
本功能通过压板实现投退,带方向的选择由控制字选定，零序三段可设为反时限。
2.5 反时限元件反时限保护元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的保护元件，通过平移动作曲线，可以非常方便地实现全线的配合。常见的反时限特性解析式大约分为三类，即标准反时限、非常反时限、极端反时限，本装置中反时限特性由整定值中反时限指数整定。各反时限特性公式如下：
a.一般反时限(整定范围是0.007～0.14)
b.非常反时限(整定范围是0.675～13.5)
c.极端反时限(整定范围是4～80)
其中： tp为时间系数，范围是（0.05~1）
Ip为电流基准值
I为故障电流
t为跳闸时间
注意：整定值部分反时限时间为上面表达式中分子的乘积值，单位是秒。
本装置相间电流及零序电流均带有定、反时限保护功能，通过设置控制字的相关位可选择定时限或反时限方式。当选择反时限方式后，自动退出定时限II、III段过流及II、III段零流元件，相间电流III段和零序电流III段的功能压板分别变为相间电流反时限及零序电流反时限功能投退压板。
2.6 充电保护本装置用作充电保护时（如母联或分段开关中），只需投入加速压板、整定加速电流及时间定
值，加速方式由控制字选择为后加速方式即可实现该功能。断路器处于分位大于 30 秒后该功能投
入，充电保护功能在断路器合上后扩展到 3 秒左右。
2.7 加速本装置的加速回路包括手合加速及保护加速两种，加速功能设置了独立的投退压板。
本装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来起动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。本装置的不对应启动重合闸回路也作了同样的考虑，详见后述。
手合加速回路的启动条件为：
a) 断路器在分闸位置的时间超过30秒
b) 断路器由分闸变为合闸，加速允许时间扩展3秒
保护加速分为前加速或重合后加速方式，可由控制字选择其中一种加速方式。
本装置设置了独立的过流及零流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统保护相比，此种做法使保护配置更趋灵活。本装置的过流加速段还可选择带低电压闭锁，但所有加速段均不考虑方向闭锁。
2.8 三相重合闸本系列所有型号的装置都设有三相重合闸功能，此功能可由压板投退。
2.8.1 启动回路
a) 保护跳闸启动
b) 开关位置不对应启动
在不对应启动重合闸回路中，仅利用TWJ触点监视断路器位置。考虑许多新设计的变电站，尤其是综合自动化站，可能没有手动操作把手，本装置在设计中注意避免使用手动操作把手的触点，手跳时利用装置跳闸板上的STJ动合触点来实现重合闸的闭锁。
2.8.2 闭锁条件
断路器合位时重合充电时间为15秒；充电过程中重合绿灯发闪光，充电满后发常绿光，不再闪烁。本系列的装置设置的重合闸“放电”条件有：
a) 控制回路断线后，重合闸延时10秒自动“放电”
b) 弹簧未储能端子高电位，重合闸延时2秒自动“放电”
c) 闭锁重合闸端子高电位，重合闸立即“放电”
2.8.3 手动捕捉准同期(选配)
有手合（4x3）或遥合开入量输入，检查是否满足准同期条件，满足即提前一个导前时间发出合闸令，将开关合上，否则不合闸。母线或线路抽取电压过低，则不再检测准同期条件。准同期方式及同期电压相别选择同重合闸，可参见整定值。准同期专用出口为备用出口二（4x15-4x16），准同期条件包括：
a)母线与线路抽取电压差小于整定值。
b)频率差小于整定值
c)加速度小于整定值
d)导前角度小于整定值，且（母线与线路抽取电压的夹角－导前角度 ）< 15度
e)断路器在分闸位置
f)手合或遥合开入量输入
2.8.4 两次重合闸（选配）
保护瞬动后一次重合，如果燃弧仍存在，一次重合不成功再次跳开，允许经过一段较长延时等燃弧烧尽后再二次重合。
2.9 低周减载利用这一元件，可以实现分散式的频率控制，当系统频率低于整定频率时，此元件就能自动判定是否切除负荷。
低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额。
考虑低频减载功能只在稳态时作用，故取AB相间电压进行计算，试验时仍需加三相平衡电压。当此电压（UAB）低于闭锁频率计算电压时，低周减载元件将自动退出。
说明：现场试验条件不具备时，该试验可免做。模拟量正确，则精度由软件保证。
2.10 低压解列适用于发电厂和系统间的联络线保护，可以实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，此元件就能自动判定是否切除负荷。
低压解列的判据为：
1)三相平衡电压，U相<UDY
2)dV/dt<V/T
3)T>Tudy
4)负序线电压<5V
5)本线路有载(负荷电流>0.1In)
本功能通过控制字实现投退,PT断线时闭锁低压保护。
2.11 过负荷元件过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：
1)MAX(IF)>Ifh
2)T>Tgfhgj：告警
3)T>Tgfhtz：跳闸
其中Ifh为过负荷电流定值。
本功能通过压板实现投退,过负荷告警与跳闸的选择由控制字选定。
2.12 PT断线检测在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报发“PT断线”信息并点亮告警灯：
1)三相电压均小于8V，某相(a或c相)电流大于0.25A，判为三相失压。
2)三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相或单相PT断线。
3)三相电压和大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为两相或单相PT断线。
装置在检测到PT断线后，可根据控制字选择，或者退出带方向元件、电压元件的各段保护，或者退出方向、电压元件。PT断线检测功能可以通过控制字（KG1.15）投退。
2.13 小电流接地选线小电流接地选跳系统由WDP210D装置和WDP2000监控主站构成。当系统发生接地时，3U0抬高。当装置感受到自产3U0有突变且大于10V，即记录当前的3U0，3I0。与此同时，母线开口三角电压监视点向主站报送接地信号。主站则在接到接地信号后调取各装置内记录的3U0,3I0量，计算后给出接地点策略。
无主站系统时，单装置接地试跳判据为：合位时3U0大于18V，试跳分位后3U0小于18V，即判为本线路接地。
2.14 数据记录本装置具备故障录波功能。可记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、Ii0，可记录的状态量为断路器位置、保护跳闸合闸命令。所有数据记录信息数据存入FLASH RAM中，可被PC机读取。可记录的录波报告为8个以上，每次录波数据总时间容量为1S，分两段记录，动态捕捉并调整记录时间。可记录的事件不少于1000次。本装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。
2.15 遥信、遥测、遥控功能 遥控功能主要有三种：正常遥控跳闸操作和合闸操作，接地选线遥控跳闸操作。
遥测量主要有：IAc、(IBc)、ICc、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、COS￠、P、Q、F 和电度。所有这些量都在当地实时计算，实时累加，三相有功无功的计算消除了由于系统电压不对称而产生的误差，且计算完全不依赖于网络，精度达到 0.5 级。
遥信量主要有：16 路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信，并作事件顺序记录，遥信分辨率小于2ms。

6. 设计电缆故障检测仪

传统方法：
1.1测量电阻电桥法
1.2低压脉冲反射法
1.3脉冲电压取样法
1.4电缆故障定点的传统方法
①声测法
此方法是利用故障点在高压冲击时的击穿放电声音进行精确的定位。
②声磁同步法
③音频感应法
在向电缆施加冲击直流高压使电缆故障点放电时,会在电缆周围产生脉冲磁场。在声测定点时接收到脉冲磁场信号即可认为放电声音是电缆故障点发出的。
③音频感应法
此法一般用于检测低阻故障。其原理是:用1kHz的音频信号发生器向待测电缆注入音频电流,使电缆发出电磁波,在地面上接收电磁场信号,并放大,再送入耳机或指示仪表,根据声响强弱或指示仪表值的大小来确定故障点的位置。

检测方法：
2.1电缆故障测距的方法
①实时专家系统
专家系统就是一个具有智能特点的计算机程序,它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此,专家系统必须包含领域专家的大量知识,拥有类似人类专家思维的推理能力,并能用这些知识来解决实际问题。
②利用因果网对电力系统故障定位。
因果网络中有4类节点状态、征兆、假设、起始原因。状态节点是表达领域中某部分或某功能的状态,如断路器跳闸;征兆节点是表达状态节点的征兆,如断路器跳闸的征兆是保护动作:假设节点是表达研究系统的诊断假设,如发生线路故障的假设;起始原因节点是表达引起故障的最初原因。各类节点之间可形成对应的基本关系。
③小波变换应用在电缆故障测距中
小波分析是几个学科共同发展的结晶,这几个学科是数学、信号处理以及计算机视觉。小波分析在数学上是用小波的原型函数来实现的,其中原型函数可以看成是带通滤波器,因此小波分析也可以通过滤波器来实现,其关键是寻求具有恒定相对带宽的滤波器组,而这正是信号处理中滤波器组理论的核心内容。
2.2电缆故障定点的新方法
①人工神经网络
人工神经网络(ANN)是以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统。网络上的每个结点相当于一个神经元,经可以记忆(存储)、处理一定的信息,并与其他结点并行工作。求解一个问题是向人工神经网络的某些结点输入信息,各结点处理后向其它结点输出,其它结点接受并处理后再输出,直到整个神经网工作完毕,输出最后结果。
②GPS(全球定位系统)行波故障定位
传统的高压输电线路故障定位主要基于阻抗算法,这种算法对于高阻接地、多端电源线路、直流输电线路等情况存在明显的不适应,通常在实用中其故障定位精度<3%～5%,这对于长线路(>100km)难以满足寻线要求。
③分布式光纤温度传感器(FODT)
光纤传感的基本原理是,当光在光纤中传输时,光的特性(如振幅,相位,偏振态等)将随检测对象的变化而变化。
因此,光从光纤中射出时,光的特性己得到了调制。通过对调制光的检测,便能感知外界的信息。

7. 模拟线路阻抗试验负载在技术方面有哪些要求

在技术方面：
1. 电感、电阻均采用特殊工艺，附加参数低，温漂极低，长时间工作整个温度变化范围内参数变化小于千分之一。
2. 模拟线路阻抗试验负载主机内置有A、B共2部分，分别可选按键有“直通、50米、100米、150米、200米、250米”共6档，A、B分别模拟250米。最大模拟500米。同时每相配接地电阻用于模拟对地短路电流（0.7Ω 1Ω和2Ω三档，每相可单独加载）。
3. 正序电阻为0.008Ω/50米，电抗为0.0035Ω/50米，零序电阻为0.01Ω/50米，电抗为0.005Ω/50米。
4. 模拟线路阻抗试验负载可根据实验的性能参数检测要求，通过面板按键控制任意组合模拟线路长度，控制操作快捷简单，整机采用电路控制，具有温度等完善的保护功能。
5. 主机内置的电路解决了客户关注的抗电流冲击性，电路参数进一步提高，安全稳定性及可靠性增加。
6. 模拟线路阻抗试验负载主机在工作时可随意切换（不用考虑先停机后再加载），用户在操作过程更简便直观。

ACLT-4050通过权威机构鉴定检测，是国内唯一通过鉴定的高精度试验装置。
ACLT-4050已成功应用于中国电力科学研究院、上海电力学院、内蒙电科院等微网系统，是继电保护程序开发必备的试验装备。内蒙电科院连续三次追加采购。

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1、 线路阻抗模拟负载：精确快速模拟0-500米接入电缆的阻抗。
2、 接地故障模拟装置：模拟0.1欧—2欧接地故障短路，相相短路，相地短路。
3、 风机发电模拟器：转速可调，任何风力发电参考唾手可得。
4、 柴油机发电模拟器：无需加柴油，无需静音处理，无需考虑排废气。
5、 微网集成控制软件：群菱专利产品，可监测、远程
6、 光伏模拟器：模拟光伏组件发电与输出
7、 交流负荷模拟装置：一级负荷、二级负荷、三级负荷模拟，各种用电工况模拟。
8、 并网谐波闪烁测量装置：并网电能质量精确测量。