專利名稱：一種半波直流電流的探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)單相接地故障選線定位技術(shù)中的直流電流的探測(cè)方法，尤其涉及
一種半波直流電流的探測(cè)方法，它探測(cè)的直流電流是進(jìn)行單相接地故障選線定位的診斷信號(hào)。
背景技術(shù)：
我國(guó)配電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式采用中性點(diǎn)不接地方式或經(jīng)消弧線圈接地方式，發(fā)生單相 接地故障后不形成短路回路，只有系統(tǒng)分布電容引起的很小的零序電流，使得配電網(wǎng)單相接 地故障線路和定位是一直以來(lái)沒(méi)有得到徹底解決的技術(shù)難題。直流注入法是一種非常有效的 單相接地故障選線定位原理，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)從接地變壓器一次側(cè)中性點(diǎn)向故障系統(tǒng) 注入半波直流電流，通過(guò)探測(cè)注入的半波直流電流的流通情況實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障的選 線和定位。因此，需要對(duì)注入的半波直流電流進(jìn)行探測(cè)。
公開(kāi)號(hào)為CN101303387.的中國(guó)專利給出了一種直流注入式選線定位系統(tǒng)及其方法，如 圖1所示，它的工作原理如下當(dāng)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)稱，三相對(duì)地電壓均為相電壓， 接地變壓器一次側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，開(kāi)關(guān)K是斷開(kāi)的，直流發(fā)生器與系統(tǒng)是斷開(kāi)的，直 流電流發(fā)生器不工作。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器一次側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓升高，瞎 著故障點(diǎn)過(guò)渡電阻大小不同而不同，最高升高到相電壓，合上開(kāi)關(guān)K,該電壓為直電流發(fā)生 器提供電源，將直流電流注入到故障系統(tǒng)中。注入的直流電流在接地變壓器一次側(cè)中性點(diǎn)、 接地變壓器一次繞組、故障線路故障相和故障點(diǎn)之間形成回路，如圖1中虛線所示，只有故 障饋線的故障相為直流電流形成了通路。在各饋出線出口處和沿故障饋線探測(cè)直流電流蹤跡， 即可實(shí)現(xiàn)選線和定位。
配電網(wǎng)線路上繼電保護(hù)和計(jì)量用的電流均通過(guò)電流互感器(簡(jiǎn)稱CT)測(cè)量，而多數(shù)配電 網(wǎng)線路上裝有兩相CT，不能測(cè)量零序電流，只有少數(shù)裝有零序CT的才能測(cè)量零序電流。顯 然，利用配電網(wǎng)現(xiàn)有的CT來(lái)測(cè)量注入的直流電流沒(méi)有通用性。
在直流電流的測(cè)量?jī)x表中，直流電流的測(cè)量通常采用鉗形電流互感器、霍爾元件以及相 應(yīng)的處理電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如常見(jiàn)的鉗形電流表。利用鉗形直流電流表能夠測(cè)量注入的直流電流， 但是利用其實(shí)現(xiàn)故障選線和定位功能顯然不方便，對(duì)操作人員也不安全。
已用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的直流電流測(cè)量裝置有分流器、直流互感器、霍爾傳感器和直流比較 儀，它們都在各自的測(cè)控系統(tǒng)中起到了重要的作用。但是，分流器需串在被測(cè)量回路中，在 單相接地故障檢測(cè)中顯然不能用；直流互感器體積大、價(jià)格高，不利于整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的低成 本和微機(jī)化，配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)也不宜安裝直流互感器；霍爾傳感器雖然體積小巧，但會(huì)受到霍爾 元件非線性特性和溫度特性的影響；直流比較儀的精度很高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，易受現(xiàn)場(chǎng)惡劣 工作環(huán)境的影響。 '
可見(jiàn)，利用己有的直流電流測(cè)量方法對(duì)注入配電網(wǎng)的直流電流進(jìn)行測(cè)量有種種不足和不 便之處，因此，有必要尋找一種可靠、簡(jiǎn)便、實(shí)用的直流電流測(cè)量方法對(duì)向配電網(wǎng)單相接地 故障時(shí)注入的直流電流進(jìn)行探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決傳統(tǒng)的直流電流檢測(cè)方法的缺陷，提供一種簡(jiǎn)便、實(shí)用的方 法探測(cè)注入的直流電流，實(shí)現(xiàn)基于直流注入法的配電網(wǎng)單相接地故障選線定位等優(yōu)點(diǎn)的半波 直流電流的探測(cè)方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種半波直流電流的探測(cè)方法，它的步驟為-
1)當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器中性點(diǎn)電壓即為工頻50Hz的正弦信號(hào)；2) 直流發(fā)生器通過(guò)一硅堆半波整流而得到直流電流，該直流電流為半波直流也叫脈動(dòng)直 流，注入到配電網(wǎng)故障系統(tǒng)，該直流信號(hào)即為要探測(cè)的選線定位判斷信號(hào)；
3) 根據(jù)電磁場(chǎng)理論，該半波直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，就 可以探測(cè)到該半波直流電流信號(hào)。
所述步驟2)中的直流信號(hào)為設(shè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為正弦信號(hào)，即
m。 =V^C/0sinW (1)
式(1)中，"。為接地變中性點(diǎn)對(duì)地電壓，是工頻50HZ的正弦信號(hào)；f/。為其有效值；
W為工頻角頻率。
則直流發(fā)生器產(chǎn)生的半波直流電流為
/d = sinW"2 0) (2)
式(2)中，/d為半波整流得到的直流電流，^為其有效值，ty為工頻角頻率。
故障饋線上流過(guò)的半波直流電流為
C哉cSin加。？.0:) C3)
式(3)中，^為故障饋線上流過(guò)的半波直流電流，/^為其有效值，w為工頻角頻率。 所述步驟3)中，探測(cè)該半波電流方法為
在各饋出線出口處和沿故障饋線探測(cè)直流電流，探測(cè)點(diǎn)距線路的垂直距離最大為配電線 路距地面的高度，可見(jiàn)探測(cè)距離和配電線路長(zhǎng)度相比小得多，據(jù)此可將配電線路看作無(wú)限長(zhǎng) 載流直導(dǎo)線。
設(shè)長(zhǎng)直導(dǎo)線外的任一點(diǎn)P距導(dǎo)線的垂直距離為d，當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中流過(guò)如式(3)的半波直 流電流時(shí)，則P點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
5 =墜 (pO) (4)
式(4)中，5為磁感應(yīng)強(qiáng)度；//。=4"><10—7///附為真空的磁導(dǎo)率；^為故障饋線上流過(guò)
的半波直流電流；^為探測(cè)點(diǎn)和故障饋線間的垂直距離。 則P點(diǎn)處的向量磁位為
^— ind (!pO) (5) 式(5)中，A為向量磁位。
設(shè)在P處用相對(duì)磁導(dǎo)率為A的高導(dǎo)磁材料作磁棒，磁棒外繞N匝線圈作為天線，來(lái)檢測(cè)
^產(chǎn)生的磁場(chǎng)；已知磁棒為半徑r。的圓柱形，磁棒上繞JV匝線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，iV匝
線圈的兩端將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e，對(duì)電動(dòng)勢(shì)e進(jìn)行信號(hào)處理即可得到要探測(cè)的直流^。 根據(jù)磁通的定義，通過(guò)磁棒圓截面的磁通為
—j"，== "c (" ^2 - r。2) (,JO) (6) 式(6)中，0為磁通；//,為磁棒的相對(duì)磁導(dǎo)率；r。為磁棒的半徑。
5磁棒上7V匝線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為
e = 一iV迎=_V^iV從.—^/rf2 -r。2)J^0 cos= -V^五cos t 7 (7)
式(7)中，e為線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，五為其有效值；W為線圈的匝數(shù)；cZ-2;r/'為感
應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的角頻率，/' = 100/fe。
由(7)式知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為整流半波內(nèi)的余弦信號(hào)，頻率為100Hz,則線圈兩端的感 應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e的波形為間斷的100Hz信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、100Hz模擬濾波預(yù)處理后，經(jīng) 過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，用100Hz帶通數(shù)字濾波器進(jìn)行處理，再用傅氏算法可得到注入的半波直流的幅 值。
本發(fā)明的有益效果是克服了電網(wǎng)中直流電流檢測(cè)難的問(wèn)題，該方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度高，
便于操作，具有如下特點(diǎn)
(1) 該方法采用無(wú)線方式檢測(cè)直流電流，可較遠(yuǎn)距離檢測(cè)到被測(cè)直流電流，方法簡(jiǎn)便， 便于操作，不需要專門(mén)的直流互感器、鉗形電流互感器、霍爾傳感器、分流器等與被測(cè)直流 直接接觸或套在被測(cè)直流外面。
(2) 可以方便有效地提高半波直流電流的檢測(cè)精度。提高磁棒的相對(duì)磁導(dǎo)率，增加線圈 的匝數(shù)，或者同時(shí)采取這兩項(xiàng)措施，都可以有效地提高半波直流電流的檢測(cè)精度。
(3) 便于觀察所測(cè)直流電流的大小，特別是探測(cè)配電網(wǎng)架空線路上的直流電流的場(chǎng)合， 基于該無(wú)線式磁場(chǎng)檢測(cè)原理的直流電流探測(cè)器，可以制作成手持式的。手持直流電流探測(cè)器 沿故障線路探測(cè)，可實(shí)時(shí)觀察到所探測(cè)直流電流的大小。不象傳統(tǒng)的高壓直流電流測(cè)量?jī)x表 需配長(zhǎng)長(zhǎng)的絕緣桿，卡在被測(cè)導(dǎo)線的外面，測(cè)量完畢取下來(lái)再觀察被測(cè)直流電流的大小，而 且需具有數(shù)據(jù)保持功能的儀表才能完成高壓配電線路上直流電流的測(cè)量。


圖1為直流注入式選線定位原理示意圖2為50Hz正弦信號(hào)圖3為硅堆整流得到的半波直流電流；
圖4為無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線磁場(chǎng)計(jì)算示意圖5為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為整流半波內(nèi)的余弦信號(hào)；
圖6為經(jīng)模擬和數(shù)字濾波處理后的半波直流信號(hào)(為100Hz信號(hào))；
圖7a為金屬性接地故障時(shí)，故障線路上的半波直流電流；
圖7b金屬性接地故障時(shí)，10m遠(yuǎn)處磁棒繞1200匝線圈的感應(yīng)電勢(shì)；
圖7c金屬性接地故障時(shí)，數(shù)字濾波后得到的100Hz信號(hào)；
圖8al000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，故障線路上的半波直流電流；
圖8bl000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，10m遠(yuǎn)處磁棒繞1200匝線圈的感應(yīng)電勢(shì)；
圖8cl000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，數(shù)字濾波后得到的100Hz信號(hào)。
其中，l.接地變壓器，2.控制裝置，3.電壓互感器，4.直流發(fā)生器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1中，該系統(tǒng)為發(fā)明人的在先申請(qǐng)專利，本發(fā)明的方法即是在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上延伸而得。 直流注入式選線定位系統(tǒng)包括接地變壓器1、直流電流發(fā)生器4和控制裝置2;其中接地變壓 器l接到系統(tǒng)母線上，用于系統(tǒng)故障時(shí)取中性點(diǎn)對(duì)地電壓作為直流電流發(fā)生器的電源，并通 過(guò)接地變壓器1的一次線圈向故障系統(tǒng)注入直流；接地變壓器1一次側(cè)的中性點(diǎn)N和大地之間接直流電流發(fā)生器，控制裝置2接到母線電壓互感器3的二次側(cè)，監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)是否發(fā)生 單相接地故障，并控制直流電流的投切，同時(shí)測(cè)量注入直流電流的大小，直流電流發(fā)生器由 硅堆D串接電阻R和投切開(kāi)關(guān)K、直流測(cè)量傳感器MA構(gòu)成，硅堆D整流產(chǎn)生直流電流，所 串電阻R為限流電阻，用可變電阻；投切開(kāi)關(guān)K用于控制直流電流的投入和切除；直流測(cè)量 傳感器MA,用來(lái)測(cè)量注入直流的大小。 本發(fā)明的方法為
我國(guó)電力系統(tǒng)的電壓為工頻50Hz的正弦信號(hào)。由圖1知，當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 時(shí)，接地變壓器中性點(diǎn)電壓即為工頻50Hz的正弦信號(hào)，其波形如圖2所示。由圖l知，直流 發(fā)生器通過(guò)一硅堆半波整流而得到直流電流，50Hz正弦信號(hào)經(jīng)硅堆半波整流后，產(chǎn)生如圖3 所示的半波直流電流(也叫脈動(dòng)直流)注入到配電網(wǎng)故障系統(tǒng)，圖3所示直流信號(hào)即為要探
測(cè)的選線定位判斷信號(hào)。
根據(jù)電磁場(chǎng)理論，該半波直流產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，就可以探 測(cè)到該半波直流電流信號(hào)。 本發(fā)明的方法為
1) 當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器中性點(diǎn)電壓即為工頻50Hz的正弦信號(hào)；
2) 直流發(fā)生器通過(guò)一硅堆半波整流而得到直流電流，該直流電流為半波直流也叫脈動(dòng)直 流，注入到配電網(wǎng)故障系統(tǒng)，該直流信號(hào)即為要探測(cè)的選線定位判斷信號(hào)；
3) 根據(jù)電磁場(chǎng)理論，該半波直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，就 可以探測(cè)到該半波直流電流信號(hào)。
所述步驟2)中的直流信號(hào)為設(shè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為正弦信號(hào)，即
w。 = V^C/0 sin W (1)
式(1)中，"。為接地變中性點(diǎn)對(duì)地電壓，是工頻50HZ的正弦信號(hào)；f/。為其有效值；
W為工頻角頻率。
則直流發(fā)生器產(chǎn)生的半波直流電流為
/,V^si歸r ",O) (2)
式(2)中，。為半波整流得到的直流電流，^為其有效值，w為工頻角頻率。 故障饋線上流過(guò)的半波直流電流為
= %/^/& sin紐(/rfc 2 0 ) (3)
式(3)中，^為故障饋線上流過(guò)的半波直流電流，4為其有效值，w為工頻角頻率。
所述步驟3)中，探測(cè)該半波電流方法為
在各饋出線出口處和沿故障饋線探測(cè)直流電流，探測(cè)點(diǎn)距線路的垂直距離最大為配電線 路距地面的高度，可見(jiàn)探測(cè)距離和配電線路長(zhǎng)度相比小得多，據(jù)此可將配電線路看作無(wú)限長(zhǎng) 載流直導(dǎo)線。
設(shè)長(zhǎng)直導(dǎo)線外的任一點(diǎn)P距導(dǎo)線的垂直距離為d,當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中流過(guò)如式(3)的半波直 流電流時(shí)，則P點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為"J0) (4) 式(4)中，5為磁感應(yīng)強(qiáng)度；//。=4;^10-7//// 為真空的磁導(dǎo)率；^為故障饋線上流過(guò)
的半波直流電流；d為探測(cè)點(diǎn)和故障饋線間的垂直距離。 則P點(diǎn)處的向量磁位為
爿=—(ijO) (5) 2;r
式(5)中，A為向量磁位。
設(shè)在P處用相對(duì)磁導(dǎo)率為/Zr的高導(dǎo)磁材料作磁棒，磁棒外繞N匝線圈作為天線，來(lái)檢測(cè)
^產(chǎn)生的磁場(chǎng)；已知磁棒為半徑&的圓柱形，磁棒上繞JV匝線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，W匝
線圈的兩端將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e ，對(duì)電動(dòng)勢(shì)e進(jìn)行信號(hào)處理即可得到要探測(cè)的直流4 。 根據(jù)磁通的定義，通過(guò)磁棒圓截面的磁通為 —f M = f M必=- *2 -《) (/^0) (6)
式(6)中，-為磁通；A為磁棒的相對(duì)磁導(dǎo)率；r。為磁棒的半徑。 磁棒上W匝線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為
e = —iV嘗=一V^Va - ^2-cos 7 = - W五cos ca7 (7)
式(7)中，e為線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，￡為其有效值；Y為線圈的匝數(shù)；必、2;r/'為感
應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的角頻率，尸-100他。
由(7)式知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為整流半波內(nèi)的余弦信號(hào)，頻率為100Hz，則線圈兩端的感 應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e的波形為間斷的lOOHz信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、100Hz模擬濾波預(yù)處理后，經(jīng) 過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，用100Hz帶通數(shù)字濾波器進(jìn)行處理，再用傅氏算法可得到注入的半波直流的幅 值。
由上述推導(dǎo)知，線圈兩端的感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e的波形如圖5所示，為間斷的lOOHz信號(hào)， 對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、100Hz模擬濾波預(yù)處理后，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，用100Hz帶通數(shù)字濾波器進(jìn) 行處理，再用傅氏算法可得到注入的半波直流的幅值。經(jīng)過(guò)處理后的100Hz信號(hào)如圖6所示 (每周波采樣20點(diǎn))，該信號(hào)的幅值對(duì)應(yīng)半波直流信號(hào)的大小。
實(shí)施例
(1)理論計(jì)算
己知(7)式中，A^lSOO^r-lOOO^-lOm^-S/w^w-ZTr/J-SO/fe,則/論變化時(shí)， 可得到相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，計(jì)算結(jié)果如下表。
導(dǎo)線中電 流 4 (mA)100200300400500600700800900100015002000
感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)五(mV)0.060.120.180.240.300.360.420.480.540.60.9012(2)實(shí)際配電網(wǎng)模型仿真
以某采油廠一變電所為模型進(jìn)行仿真，接地變中性點(diǎn)處接直流發(fā)生器，不同過(guò)渡電阻時(shí)， 計(jì)算得到的100Hz信號(hào)。 '
① 金屬性接地故障時(shí)
故障線路上的半波直流電流的探測(cè)情況如下圖7a為金屬性接地故障時(shí)，故障線路上的 半波直流電流，圖7b為金屬性接地故障時(shí)，10m遠(yuǎn)處磁棒繞1200匝線圈的感應(yīng)電勢(shì)；圖7c 為金屬性接地故障時(shí)，數(shù)字濾波后得到的100Hz信號(hào)。
金屬性接地故障時(shí)，最后計(jì)算出的100Hz信號(hào)幅值0.004859V。
② 1000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)
故障線路上的半波直流電流的探測(cè)情況如下圖8a為1000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)， 故障線路上的半波直流電流，圖8b為1000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，10m遠(yuǎn)處磁棒繞1200 匝線圈的感應(yīng)電勢(shì)，圖8c為1000歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，數(shù)字濾波后得到的100Hz信號(hào)。 IOOO歐姆過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，最后計(jì)算出的100Hz信號(hào)幅值0.086443V。 結(jié)論從理論計(jì)算實(shí)際系統(tǒng)模型仿真計(jì)算和理論仿真計(jì)算結(jié)果看，50Hz正弦信號(hào)經(jīng)半波 整流后，通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)該半波直流電流進(jìn)行檢測(cè)，可以通過(guò)檢測(cè)lOOHz的正弦信號(hào)而得到。
權(quán)利要求
1. 一種半波直流電流的探測(cè)方法，其特征是，它的步驟為1)當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器中性點(diǎn)電壓即為工頻50Hz的正弦信號(hào)；2)直流發(fā)生器通過(guò)一硅堆半波整流而得到直流電流，該直流電流為半波直流也叫脈動(dòng)直流，注入到配電網(wǎng)故障系統(tǒng)，該直流信號(hào)即為要探測(cè)的選線定位判斷信號(hào)；3)根據(jù)電磁場(chǎng)理論，該半波直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，就可以探測(cè)到該半波直流電流信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的半波直流電流的探測(cè)方法，其特征是，所述步驟2)中的直流信號(hào) 為設(shè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為正弦信號(hào)，即<formula>formula see original document page 2</formula> (1).式(1)中，"。為接地變中性點(diǎn)對(duì)地電壓，是工頻50HZ的正弦信號(hào)；t/。為其有效值；fi)為工頻角頻率。 則直流發(fā)生器產(chǎn)生的半波直流電流為<formula>formula see original document page 2</formula> (2)式(2)中，^為半波整流得到的直流電流，/,為其有效值，O)為工頻角頻率,t為時(shí)間； 故障饋線上流過(guò)的半波直流電流為'*=哉>福 。)式(3)中，^為故障饋線上流過(guò)的半波直流電流，4為其有效值，w為工頻角頻率。
3. 如權(quán)利要求1所述的半波直流電流的探測(cè)方法，其特征是，所述步驟3)中，探測(cè)該半 波電流方法為在各饋出線出口處和沿故障饋線探測(cè)直流電流，探測(cè)點(diǎn)距線路的垂直距離最大為配電線 路距地面的高度，可見(jiàn)探測(cè)距離和配電線路長(zhǎng)度相比小得多，據(jù)此可將配電線路看作無(wú)限長(zhǎng) 載流直導(dǎo)線；設(shè)長(zhǎng)直導(dǎo)線外的任一點(diǎn)P距導(dǎo)線的垂直距離為d，當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中流過(guò)如式(3)的半波直 流電流時(shí)，則P點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為<formula>formula see original document page 2</formula> (4)式(4)中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；//。=4;r>d0—7//// 為真空的磁導(dǎo)率；/&為故障饋線上流過(guò)的半波直流電流；d為探測(cè)點(diǎn)和故障饋線間的垂直距離； 則P點(diǎn)處的向量磁位為<formula>formula see original document page 2</formula> (5)式(5)中，A為向量磁位；設(shè)在P處用相對(duì)磁導(dǎo)率為A的高導(dǎo)磁材料作磁棒，磁棒外繞N匝線圈作為天線，來(lái)檢測(cè) ^產(chǎn)生的磁場(chǎng)；已知磁棒為半徑r。的圓柱形，磁棒上繞iV匝線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，iV距 線圈的兩端將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)"對(duì)電動(dòng)勢(shì)e進(jìn)行信號(hào)處理即可得到要探測(cè)的直流4。
4.如權(quán)利要求3所述的半波直流電流的探測(cè)方法，其特征是，根據(jù)磁通的定義，通過(guò)磁棒 圓截面的磁通為<formula>formula see original document page 3</formula>必式(7).中，e為線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，5為其有效值；iV為線圈的匝數(shù)；必'=2兀/'為感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的角頻率，/' = 100/fz;由(7)式知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為整流半波內(nèi)的余弦信號(hào)，頻率為100Hz,則線圈兩端的感 應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e的波形為間斷的100Hz信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、100Hz模擬濾波預(yù)處理后，經(jīng) 過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，用100Hz帶通數(shù)字濾波器進(jìn)行處理，再用傅氏算法可得到注入的半波直流的幅 值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半波直流電流的探測(cè)方法。它解決了傳統(tǒng)的直流電流檢測(cè)方法的缺陷，具有方法簡(jiǎn)便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。其方法為1)當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器中性點(diǎn)電壓即為工頻50Hz的正弦信號(hào)；2)直流發(fā)生器通過(guò)一硅堆半波整流而得到直流電流，該直流電流為半波直流也叫脈動(dòng)直流，注入到配電網(wǎng)故障系統(tǒng)，該直流信號(hào)即為要探測(cè)的選線定位判斷信號(hào)；3)根據(jù)電磁場(chǎng)理論，該半波直流產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，就可以探測(cè)到該半波電流。
文檔編號(hào)G01R31/08GK101504436SQ20091001961
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者張恩平, 張慧芬, 朱秀香, 桑在中, 田質(zhì)廣, 高志鵬 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)