專利名稱：一種新型小電流接地選線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種新型小電流接地選線裝置。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)工作過程中，由于各種原因，有時(shí)電力線路與地之間會(huì)出現(xiàn)單相短路故障，導(dǎo)致出現(xiàn)接地現(xiàn)象，這種短路故障通常稱為單相接地故障。由于單相接地故障屬于嚴(yán) 重的安全隱患并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此為了保證電力系統(tǒng)安全正常地工作，需要對(duì)發(fā) 生單相接地故障的電力系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，以確認(rèn)發(fā)生單相接地故障的具體線路并進(jìn)行 相應(yīng)的處理。所述檢測(cè)并確認(rèn)發(fā)生單相接地故障的具體線路的方法通常稱為接地選線的方法。 容易理解，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，在電壓互感器二次側(cè)的電力信號(hào)會(huì)發(fā)生變化， 這時(shí)，如能將一預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到母線上，讓該調(diào)制信號(hào)只在發(fā) 生接地故障的線路上流過，通過在該母線下的每條出線的起始端檢測(cè)該調(diào)制信號(hào)的有無， 來確定發(fā)生單相接地故障的線路。在實(shí)際應(yīng)用中，電力系統(tǒng)的一條母線可以同時(shí)引出多條線路，設(shè)A、B、C三相電組 成的電力系統(tǒng)共有N組出線，其編號(hào)分別為#1 #N ；所述A、B、C三相電通過其母線上連接 的電壓互感器弓丨入到用于接地選線的主機(jī)當(dāng)中。當(dāng)#1 #N中的任一組出線發(fā)生單相接地故障時(shí)，該組出線中接地相別所對(duì)應(yīng)的 母線上的相電壓和零序電壓必然會(huì)發(fā)生變化，從而通過電壓互感器二次側(cè)輸入到主機(jī)當(dāng)中 的電壓信號(hào)相應(yīng)地就會(huì)發(fā)生變化，主機(jī)通過對(duì)所述電壓信號(hào)的變化進(jìn)行檢測(cè)，就能夠確定 發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別。比如組出線中的B相發(fā)生單相 接地故障時(shí)，B相所在的母線上的零序電壓和相電壓發(fā)生變化，從而通過電壓互感器二次側(cè) 輸入到主機(jī)當(dāng)中的電壓信號(hào)發(fā)生改變，主機(jī)通過檢測(cè)到二次側(cè)與B相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)生 變化，就能夠確定出一次側(cè)的B相母線發(fā)生了單相接地故障。確定了發(fā)生單相接地故障的母線及接地相別后，接下來需要進(jìn)一步確定具體發(fā)生 單相接地故障的具體線路，即所述編號(hào)為#1 #N中的哪一組出線的B相發(fā)生了單相接地 故障，用于檢測(cè)單相接地故障所在出線的接地選線裝置組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中包括主 機(jī)，與各組出線對(duì)應(yīng)、且編號(hào)為#1 #N的N個(gè)天線和N個(gè)信號(hào)檢測(cè)器。其工作原理如下主機(jī)在接地線路對(duì)應(yīng)母線的電壓互感器二次側(cè)的對(duì)應(yīng)相別中注入一預(yù)設(shè)頻率的 調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)感應(yīng)到電壓互感器一次側(cè)，所述感應(yīng)到電壓互感器一次側(cè)的該調(diào)制 信號(hào)經(jīng)由所述母線流向接地線路并經(jīng)發(fā)生故障的接地點(diǎn)入地形成回路。在#1 #N的每組 出線端，設(shè)置天線接收該調(diào)制信號(hào)，將各天線接收到的信號(hào)發(fā)送至該出線對(duì)應(yīng)的信號(hào)檢測(cè) 器，當(dāng)某一組出線對(duì)應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)到該調(diào)制信號(hào)時(shí)，則說明該組出線的接地相別發(fā) 生了單相接地故障。仍以前文所述的N組出線中的B相發(fā)生單相接地故障為例，如圖1所示，每組出線對(duì)應(yīng)于一個(gè)天線和一個(gè)信號(hào)檢測(cè)器，每個(gè)信號(hào)檢測(cè)器通過外接電源進(jìn)行供電，并通過 RS-485通訊方式與主機(jī)通信。為了便于描述，與各組出線對(duì)應(yīng)的天線和信號(hào)檢測(cè)器與該組 出線的編號(hào)相同——即#1出線對(duì)應(yīng)于#1天線和#1信號(hào)接收器，其余以此類推。當(dāng)主機(jī)確定出B相母線發(fā)生了單相接地故障后，將向B相母線的電壓互感器的二次側(cè)對(duì)應(yīng)的相別中注入一個(gè)預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器感應(yīng)到電壓 互感器一次側(cè)，所述感應(yīng)到電壓互感器一次側(cè)的調(diào)制信號(hào)經(jīng)B相母線流向接地線路(即#N 組出線中的B相)并經(jīng)發(fā)生故障的接地點(diǎn)入地形成回路。此時(shí)，設(shè)置在#N組出線端附近的 #N天線接收到該調(diào)制信號(hào)，并將該信號(hào)返回給其對(duì)應(yīng)的#N信號(hào)檢測(cè)器，該信號(hào)檢測(cè)器經(jīng)過 檢測(cè)并將數(shù)字信號(hào)送至主機(jī)，確認(rèn)接收到信號(hào)為該調(diào)制信號(hào)后，就判定此時(shí)該#N組出線中 的B相發(fā)生了單相接地故障。最后，判定#N組出線中的B相發(fā)生單相接地故障后，故障查找人員就可以進(jìn)入現(xiàn) 場(chǎng)并沿該確定的接地線路進(jìn)行查找，從而最終確認(rèn)發(fā)生單相接地故障的實(shí)際接地位置并進(jìn) 而排除接地故障。由上述說明容易發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的接地選線裝置，需要在每組出線的附近位置 安放信號(hào)檢測(cè)器，這就需要變電站必須在每組出線的現(xiàn)場(chǎng)提供安置所述信號(hào)檢測(cè)器的屏 柜，同時(shí)，信號(hào)檢測(cè)器正常工作不僅需要連接電源，還需要利用通訊線與主機(jī)進(jìn)行通信，因 此，這種分布式安裝方式會(huì)給設(shè)備安裝、布線以及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)帶來很多不便。進(jìn)一步地，發(fā)電 站或變電站的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境通常比較惡劣，而RS-485通訊方式本身的抗干擾性和穩(wěn)定性并不 高，因此可能出現(xiàn)通訊中斷等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致接地選線裝置無法正常工作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種小電流接地選線裝置，能夠?qū)Ω鞒鼍€在主機(jī)中進(jìn)行集 中式檢測(cè)，減少設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝、布線的工作量并提高接地選線的工作穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種小電流接地選線裝置，用于檢測(cè)具有N組出線的電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故 障的線路，該裝置包括主機(jī)和對(duì)應(yīng)于所述N組出線的N個(gè)天線，N為大于等于1的正整數(shù)；所述主機(jī)，用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零序電壓和相電壓判 定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別；產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，將所述 調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線；接收各天線返回 的信號(hào)，判定接收到該調(diào)制信號(hào)的天線對(duì)應(yīng)的出線為發(fā)生單相接地故障的線路；天線，用于接收對(duì)應(yīng)出線中的信號(hào)并返回給主機(jī)。所述主機(jī)包括電壓監(jiān)測(cè)電路、調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路、對(duì)應(yīng)于所述N個(gè)天線的N個(gè)信 號(hào)檢測(cè)電路和處理器；所述電壓監(jiān)測(cè)電路，用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零序電壓和 相電壓判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別，并通知處理器；所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路，用于接收處理器的通知產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，將所 述調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線，并通知處理 器；信號(hào)檢測(cè)電路，用于根據(jù)處理器的通知，接收并檢測(cè)其對(duì)應(yīng)天線返回的信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到其對(duì)應(yīng)天線返回的信號(hào)為該調(diào)制信號(hào)時(shí)，判定該出線為發(fā)生單相接地故障的線路；處理器，用于根據(jù)電壓檢測(cè)電路判定的發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別，通知調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；當(dāng)所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路將產(chǎn)生的調(diào)制 信號(hào)注入所述接地線路所在母線后，進(jìn)一步通知信號(hào)檢測(cè)電路進(jìn)行調(diào)制信號(hào)的檢測(cè)。所述天線與主機(jī)間通過電纜或?qū)Ь€連接。由上述的技術(shù)方案可見，本實(shí)用新型實(shí)施例的這種小電流接地選線裝置，通過對(duì) 各段母線中的零序電壓和相電壓進(jìn)行監(jiān)視獲取發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及 接地相別；之后，將預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到母線上，通過利用主機(jī)集中 接收和分析各天線返回的信號(hào)，從中選出接收到該調(diào)制信號(hào)的天線，并根據(jù)天線與各組出 線間的對(duì)應(yīng)關(guān)系判定發(fā)生單相接地故障的具體接地線路，不再需要在每組出線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 信號(hào)檢測(cè)器進(jìn)行分布式檢測(cè)，因此，能夠降低系統(tǒng)成本，大大減少設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝和布線的工 作量以及施工難度，提高小電流接地選線裝置的工作穩(wěn)定性。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中接地選線裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中接地選線裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中接地選線裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種小電流接地選線裝置，其核心思想在于，此時(shí)該裝置 僅包含主機(jī)與編號(hào)為#1 測(cè)的N個(gè)天線，N為大于等于1的正整數(shù)，該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如 圖2所示，通過與圖1比較后容易發(fā)現(xiàn)，此時(shí)的接地選線裝置中不包括信號(hào)檢測(cè)器，不需要 為所述各信號(hào)檢測(cè)器分別鋪設(shè)電源線，同時(shí)，也不需要使用通訊線將所述各信號(hào)檢測(cè)器進(jìn) 行互聯(lián)，此時(shí)的接地選線裝置只在各出線處設(shè)置天線并引回主機(jī)即可。所述小電流接地選線裝置的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中包括主機(jī)310和對(duì)應(yīng)于N 組出線的N個(gè)天線320，N為大于等于1的正整數(shù)；所述主機(jī)310，用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零序電壓和相電 壓判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別；產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，將 所述調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線；接收各天線 320返回的信號(hào)，判定接收到該調(diào)制信號(hào)的天線320對(duì)應(yīng)的出線為發(fā)生單相接地故障的線 路。天線320，用于接收對(duì)應(yīng)出線中的信號(hào)并返回給主機(jī)310。所述主機(jī)310中進(jìn)一步包括電壓監(jiān)測(cè)電路311，調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路313，處理器 314和對(duì)應(yīng)于N個(gè)天線320的N個(gè)信號(hào)檢測(cè)電路312 ；其中，所述電壓監(jiān)測(cè)電路311，用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零 序電壓和相電壓判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別，并通知處理器 314 ；[0035]所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路313，用于接收處理器314的通知產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信 號(hào)，將所述調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線，并通 知處理器314 ；信號(hào)檢測(cè)電路312，用于根據(jù)處理器314的通知，接收并檢測(cè)其對(duì)應(yīng)天線320返回 的信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到其對(duì)應(yīng)天線320返回的信號(hào)為該調(diào)制信號(hào)時(shí)，判定該出線為發(fā)生單相接 地故障的線路；處理器314，用于根據(jù)電壓檢測(cè)電路311判定的發(fā)生單相接地故障的接地線路所 在母線及接地相別，通知調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路313產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；當(dāng)所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路 313將產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)注入所述接地線路所在母線后，進(jìn)一步通知信號(hào)檢測(cè)電路312進(jìn)行 調(diào)制信號(hào)的檢測(cè)。需要說明的是，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上述各模塊采用各種方式 進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，例如，采用與各段母線分別對(duì)應(yīng)的電壓互感器采集電力系統(tǒng)中的零序電壓和相 電壓，將采集到的零序電壓和相電壓發(fā)送給包含判定算 法的FPGA或其它可編程邏輯器件 來判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別，從而實(shí)現(xiàn)所述電壓監(jiān)測(cè)電路 311 ；采用數(shù)字波形產(chǎn)生裝置和必要的放大濾波電路生成需要的調(diào)制信號(hào)，通過所述與 各段母線分別對(duì)應(yīng)的電壓互感器，將所述調(diào)制信號(hào)注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所 在母線，從而實(shí)現(xiàn)所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路313 ；采用數(shù)字信號(hào)處理器和必要的外圍電路采集、檢測(cè)各天線320返回的信號(hào)，從中 檢測(cè)出該調(diào)制信號(hào)并確定其對(duì)應(yīng)的天線和該天線對(duì)應(yīng)的出線，從而實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)檢測(cè)電路 312。上述說明是在本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)公知技術(shù)能夠理解的層次上對(duì)所述主機(jī)310 中各功能模塊實(shí)現(xiàn)方式的舉例，并不表示對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員 根據(jù)常用技術(shù)手段進(jìn)行的其他實(shí)現(xiàn)方式，也應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。最后，在具體實(shí)施中，由于天線與主機(jī)間可以采用抗干擾性能較高的同軸電纜進(jìn) 行信號(hào)傳輸，從而免除了 RS-485通訊方式容易出現(xiàn)通訊故障的問題，提高了所述裝置的抗 干擾性能和工作穩(wěn)定性；對(duì)各天線的信號(hào)檢測(cè)通過設(shè)置在主機(jī)中的插件實(shí)現(xiàn)，不需要在現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)置單獨(dú)的信號(hào)檢測(cè)器，節(jié)省了成本，而且，由于不再需要為每個(gè)信號(hào)檢測(cè)器配置專門的 電源而可以在主機(jī)內(nèi)通過同一個(gè)電源對(duì)所有插件進(jìn)行供電，減少了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝和電源布 線的工作量以及施工難度；同時(shí)，這種利用主機(jī)進(jìn)行集中式采集檢測(cè)分析的方式，能夠?qū)Ω?天線采集的模擬信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一處理，相比于現(xiàn)有技術(shù)中需要分別對(duì)各信號(hào)檢測(cè)器進(jìn)行調(diào)試 的方式，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)工作流程且降低了系統(tǒng)調(diào)試的難度；最后，由于電力系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)為高電 壓環(huán)境，本實(shí)用新型這種不需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置信號(hào)檢測(cè)器的方式能夠減少維護(hù)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng) 的頻率，從而降低在高壓電現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作導(dǎo)致危險(xiǎn)的機(jī)率。由上述可見，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的小電流接地選線裝置，首先通過對(duì)各段母 線中的零序電壓和相電壓進(jìn)行監(jiān)視獲取發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相 別；然后，通過利用主機(jī)集中接收和分析各天線返回的信號(hào)，從中選出接收到對(duì)應(yīng)調(diào)制信 號(hào)的天線，并根據(jù)天線與各組出線間的對(duì)應(yīng)關(guān)系判定發(fā)生單相接地故障的具體接地線路， 不再需要在每組出線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置信號(hào)檢測(cè)器進(jìn)行分布式檢測(cè)，因此，能夠降低系統(tǒng)成本，大大減少設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝和布線的工作量以及施工難度，提高小電流接地選線裝置的工作穩(wěn)定性。
權(quán)利要求一種小電流接地選線裝置，用于檢測(cè)具有N組出線的電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的線路，其特征在于，該裝置包括主機(jī)和對(duì)應(yīng)于所述N組出線的N個(gè)天線，N為大于等于1的正整數(shù)；所述主機(jī)，用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零序電壓和相電壓判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別；產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，將所述調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線；接收各天線返回的信號(hào)，判定接收到該調(diào)制信號(hào)的天線對(duì)應(yīng)的出線為發(fā)生單相接地故障的線路；天線，用于接收對(duì)應(yīng)出線中的信號(hào)并返回給主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主機(jī)包括電壓監(jiān)測(cè)電路、調(diào)制信號(hào) 產(chǎn)生電路、對(duì)應(yīng)于所述N個(gè)天線的N個(gè)信號(hào)檢測(cè)電路和處理器；所述電壓監(jiān)測(cè)電路，用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零序電壓和相電 壓判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別，并通知處理器；所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路，用于接收處理器的通知產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，將所述調(diào) 制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線，并通知處理器；信號(hào)檢測(cè)電路，用于根據(jù)處理器的通知，接收并檢測(cè)其對(duì)應(yīng)天線返回的信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到 其對(duì)應(yīng)天線返回的信號(hào)為該調(diào)制信號(hào)時(shí)，判定該出線為發(fā)生單相接地故障的線路；處理器，用于根據(jù)電壓檢測(cè)電路判定的發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地 相別，通知調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；當(dāng)所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路將產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào) 注入所述接地線路所在母線后，進(jìn)一步通知信號(hào)檢測(cè)電路進(jìn)行調(diào)制信號(hào)的檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述天線與主機(jī)間通過電纜或?qū)Ь€連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小電流接地選線裝置，包括主機(jī)和對(duì)應(yīng)于N組出線的N個(gè)天線，N為大于等于1的正整數(shù)；主機(jī)用于監(jiān)視各段母線中的零序電壓和相電壓，根據(jù)零序電壓和相電壓判定發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線及接地相別；產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的調(diào)制信號(hào)，將所述調(diào)制信號(hào)通過電壓互感器注入到發(fā)生單相接地故障的接地線路所在母線；接收各天線返回的信號(hào)，判定接收到該調(diào)制信號(hào)的天線對(duì)應(yīng)的出線為發(fā)生單相接地故障的線路；天線用于接收對(duì)應(yīng)出線中的信號(hào)并返回給主機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)施例的這種小電流接地選線裝置，能夠降低系統(tǒng)成本，大大減少設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝和布線的工作量以及施工難度，提高小電流接地選線裝置的工作穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201562026SQ20092011077
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者何希順, 楊志杰, 許云峰 申請(qǐng)人:北京市天利自動(dòng)化設(shè)備研究所