專利名稱：?jiǎn)蜗嘟拥毓收隙ㄎ辉O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
單相接地故障定位設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種判斷并查找接地故障的設(shè)備，特別是一種小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障的設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]目前，配電線路大多采用中性點(diǎn)不接地或通過消弧線圈接地的方式，統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)只流過系統(tǒng)的電容電流，該電流較小，不影響系統(tǒng)供電運(yùn)行，但造成不接地相的電壓升高，威脅線路絕緣瓷瓶的安全。絕緣瓷瓶一旦擊穿，會(huì)造成兩相對(duì)地短路，引起斷路器跳閘。為此，一些尋找單相接地故障所在位置的產(chǎn)品或方法相繼問世。一種方法是通過電壓互感器(PT)在故障相線上注入特殊頻率(如220Hz) 的信號(hào)。該信號(hào)從接地故障線、接地點(diǎn)經(jīng)大地回到信號(hào)源，構(gòu)成回路流動(dòng)。用手持的電流磁場(chǎng)信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)這一特殊頻率的信號(hào)，沿故障線路尋找至特殊頻率信號(hào)下降的地方， 即為接地故障點(diǎn)所在的位置。由于PT的容量很小，注入信號(hào)的功率及其有限，這種方法只能檢測(cè)到接地電阻值很小的故障。當(dāng)接地電阻阻值大時(shí)就限制了注入的信號(hào)電流強(qiáng)度，使其很難被電流磁場(chǎng)信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到，成功率很低。再如實(shí)用新型專利01109726. 4及 01118274. I所述的方法，缺乏對(duì)小電流接地系統(tǒng)零序電壓及零序阻抗的認(rèn)知，作為信號(hào)裝置的三相變壓器零序阻抗太大，信號(hào)電流幅度不可控，通過開關(guān)制造擾動(dòng)的方式注入信號(hào)， 該信號(hào)沒有固定的幅頻特征，有很強(qiáng)的隨意性，原理上存在先天的缺陷及錯(cuò)誤，很難有可操作性及實(shí)用價(jià)值。因此，目前的小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障判斷及查找方法還存在需要改進(jìn)的地方。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]為解決查找并判斷小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種判斷并查找小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障的設(shè)備。[0004]本實(shí)用新型提供的單相接地故障定位設(shè)備包括[0005]信號(hào)注入裝置，用于檢測(cè)判斷接地并給大地注入調(diào)制的電流信號(hào)，其安裝在變電站的三相母線或變電站出口處，該裝置的一端接地，另一端連接電力線；[0006]若干監(jiān)測(cè)儀，分別掛設(shè)在三相電力線路上多處位置，其作為信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)從接地點(diǎn)返回的注入的信號(hào)，判斷故障后能夠輸出故障信息。[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是[0008]I.判斷故障選取的故障特征不是發(fā)生單相接地故障時(shí)的故障電流，而是由信號(hào)裝置注入的特定幅頻的電流信號(hào)，該信號(hào)不受故障點(diǎn)接地電阻及線路長(zhǎng)度的影響，判斷故障更可靠。[0009]2.采用Z型聯(lián)結(jié)的變壓器做信號(hào)裝置的電源，具有零序阻抗小，正負(fù)序阻抗大的優(yōu)點(diǎn)，注入信號(hào)的幅度頻率通過消弧線圈的副邊電感可調(diào)，并且安全可靠。[0010]3.采用電子開關(guān)器件，具有更高的響應(yīng)速斷，能在特定角度開閉電路，產(chǎn)生特定幅頻的電流信號(hào)。


[0011]圖I為本實(shí)用新型的電氣原理簡(jiǎn)圖；[0012]圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施的電氣原理圖；[0013]圖3為本實(shí)用新型中注入信號(hào)的波形示意圖；[0014]圖4為本實(shí)用新型中注入信號(hào)載波時(shí)的示意圖；[0015]圖5為本實(shí)用新型中監(jiān)測(cè)儀檢波時(shí)的示意圖；[0016]圖6為本實(shí)用新型中監(jiān)測(cè)儀檢波時(shí)的流程圖；[0017]圖7為本實(shí)用新型中監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
[0018]本實(shí)用新型提供了一種單相接地故障定位的設(shè)備。包括[0019]信號(hào)注入裝置，用于檢測(cè)判斷接地并給大地注入調(diào)制的電流信號(hào)，其安裝在變電站的三相母線或變電站出口處，該裝置的一端接地，另一端連接電力線；[0020]若干監(jiān)測(cè)儀，分別掛設(shè)在三相電力線路上多處位置，其作為信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)從接地點(diǎn)返回的注入的信號(hào)，判斷故障后能夠輸出故障信息。[0021]所述信號(hào)注入裝置包括接地變壓器、電壓互感器、消弧線圈、可控電感，其中所述接地變壓器為一中性點(diǎn)引出的Z型聯(lián)結(jié)的變壓器，其原邊與電力線路連接，中性點(diǎn)與電壓互感器的原邊和消弧線圈的原邊連接，接地故障發(fā)生時(shí)中性點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)零序電壓；所述電壓互感器的原邊接在地變壓器的中性點(diǎn)和大地之間，用于監(jiān)測(cè)接地變壓器的中性點(diǎn)的零序電壓；所述消弧線圈的原邊接在地變壓器的中性點(diǎn)和大地之間而副邊連接可控電感；所述可控電感由調(diào)制電感線圈和電子開關(guān)組成，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電壓互感器的副邊出現(xiàn)零序電壓時(shí)，控制電子開關(guān)的導(dǎo)通角，通過調(diào)制電感產(chǎn)生特定幅度和頻率的電流信號(hào)，該信號(hào)通過消弧線圈的原邊耦合注入大地。[0022]所述監(jiān)測(cè)儀包括電壓互感器、電流互感器、微處理器，其中所述電壓互感器為一電容式電壓互感器，用于檢測(cè)相電壓；所述電流互感器為一開啟式電流互感器，用于檢測(cè)相電流；所述微處理器為高速低功耗芯片，用于結(jié)合電壓電流的幅頻特性判斷注入信號(hào)的有無。[0023]所述接地變壓器的中性點(diǎn)是人為制造的一個(gè)中性點(diǎn)，用來連接消弧線圈，系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，該接地變壓器對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗，對(duì)零序電流呈低阻抗性，使注入信號(hào)可靠動(dòng)作，發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)產(chǎn)生零序電壓。[0024]所述監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部設(shè)置一塊平行于大地的金屬極板，構(gòu)成電容式分壓器，用于檢測(cè)電力導(dǎo)線的電壓，監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部集成微處理器從載波信號(hào)中提取注入的信號(hào)，判斷故障后通過射頻模塊輸出故障信息，以用于故障信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。[0025]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案做設(shè)備進(jìn)一步說明。[0026]圖I為本實(shí)用新型的電氣原理簡(jiǎn)圖，由接地三相變壓器T、消弧線圈L、可控電感K 及監(jiān)測(cè)儀G組成。三相變壓器T經(jīng)消弧線圈L接地，可控電感K與消弧線圈L電磁耦合，監(jiān)測(cè)儀G設(shè)置在三相饋線上。[0027]下面結(jié)合更優(yōu)方案圖2，詳細(xì)論述本實(shí)用新型的實(shí)施過程。信號(hào)注入裝置一端直接與三相饋線連接，另一端與大地連接。其中接地變壓器①的輸入端經(jīng)過熔絲保險(xiǎn)FU和隔離開關(guān)F與三相饋線連接，該接地變壓器的原邊為Z型聯(lián)結(jié)(或稱曲折型接線)，并給系統(tǒng)提供一個(gè)人為的中性點(diǎn)。另外接地變壓器有獨(dú)特的電磁特性，對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵(lì)磁電流。由于每個(gè)鐵心柱上兩個(gè)繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。也即當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，在繞組中將流過正序、負(fù)序和零序電流。該繞組對(duì)正序和負(fù)序電流呈現(xiàn)高阻抗,而對(duì)零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。發(fā)生單相接地故障時(shí)，該變壓器的中性點(diǎn)出現(xiàn)零序電壓，可以作為注入信號(hào)的電源。其中消弧線圈②的一端與接地變壓器的中性點(diǎn)連結(jié)，另一端直接接地，要求接地電阻小于4歐姆。發(fā)生單相接地故障時(shí)，該消弧線圈的原邊出現(xiàn)零序電壓，流過消弧線圈入地的電流受控于其副邊的可控電感③?？煽仉姼杏烧{(diào)制電感線圈L及可控硅SI和S2組成，在相電壓的特定角度，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，產(chǎn)生一定幅頻的電流信號(hào)，該電流信號(hào)耦合到消弧線圈的原邊入地，當(dāng)流過可控硅的電流不足以保持可控硅續(xù)流導(dǎo)通時(shí)，可控硅截止，也就完成一次信號(hào)的調(diào)制過程，消弧線圈副邊的調(diào)制電流的波形如圖3所示，選擇在電壓基波過零點(diǎn)前45度時(shí)觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，電壓基波過零后流過可控硅的電流不足以保持可控硅續(xù)流導(dǎo)通時(shí)，可控硅截止。信號(hào)的幅度和頻率可以通過調(diào)節(jié)調(diào)制電感線圈和可控硅的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)。[0028]上述調(diào)制信號(hào)經(jīng)消弧線圈入地，經(jīng)接地故障發(fā)生地點(diǎn)，由故障相返回。調(diào)制信號(hào)與電力饋線的負(fù)荷電流疊加在一起形成如圖4所示的載波信號(hào)。調(diào)制信號(hào)的編碼方式采用曼徹斯特編碼規(guī)則，相鄰兩個(gè)周波沒有相對(duì)變化時(shí)，也即部沒有調(diào)制信號(hào)或者部有調(diào)制信號(hào)， 表示信息“O”;相鄰兩個(gè)周波有相對(duì)變化時(shí)，也即一個(gè)周波沒有調(diào)制信號(hào)而另一個(gè)周波有調(diào)制信號(hào)，表示信息“I”;采用該編碼規(guī)則能有效避免負(fù)荷電流信號(hào)對(duì)調(diào)制電流信號(hào)的影響， 因?yàn)樨?fù)荷電流信號(hào)具有穩(wěn)定的周期性，而調(diào)制電流信號(hào)，在一個(gè)周波內(nèi)出現(xiàn)一次或者不出現(xiàn)，用相鄰周波信號(hào)有無變化來判斷信息“ I ”和“0”，可極大地提高通信的可靠性。[0029]安裝在電力饋線上的監(jiān)測(cè)儀G通過判斷載波信號(hào)中有無調(diào)制信號(hào)，判斷自身是否位于故障回路上，也即是否位于信號(hào)注入裝置和接地故障點(diǎn)之間。調(diào)制信號(hào)的提取流程如圖5所示。電流互感器取得電流信號(hào)，經(jīng)阻抗變換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)一個(gè)周波的延時(shí)后與未經(jīng)延時(shí)的電壓信號(hào)作差運(yùn)算，差分結(jié)果給微處理器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。對(duì)于50Hz的工頻信號(hào)，一個(gè)周波的延時(shí)為20ms。該差分電壓信號(hào)稱為檢波信號(hào)，主要保留調(diào)制電流信號(hào)， 僅殘余很小的負(fù)荷電流信號(hào)。對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)果用一個(gè)數(shù)字帶通濾波器處理后得到濾波信號(hào)，該信號(hào)即是相鄰兩個(gè)周波的電流信號(hào)是否有變化，如圖6所示。通過該濾波信號(hào)很容易判斷數(shù)據(jù)信息是“I”還是“O”。監(jiān)測(cè)儀接收到特定的數(shù)據(jù)信息(例如連續(xù)8個(gè)信息“I”)， 即可判斷自身處于故障回路。特定的數(shù)據(jù)串序列由信號(hào)注入裝置調(diào)制發(fā)出。[0030]數(shù)字帶通濾波器的通頻帶設(shè)計(jì)依賴于信號(hào)調(diào)制裝置調(diào)制信號(hào)時(shí)的頻率，在匹配的情況下能獲得最佳的濾波效果。二階數(shù)字濾波傳遞函數(shù)為[0031]
權(quán)利要求1.一種單相接地故障定位設(shè)備，其特征在于包括信號(hào)注入裝置，用于檢測(cè)判斷接地并給大地注入調(diào)制的電流信號(hào)，其安裝在變電站的三相母線或變電站出口處，該裝置的一端接地，另一端連接電力線；若干監(jiān)測(cè)儀，分別掛設(shè)在三相電力線路上多處位置，其作為信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)從接地點(diǎn)返回的注入的信號(hào)，判斷故障后能夠輸出故障信息。
2.如權(quán)利要求I所述的單相接地故障定位設(shè)備，其特征在于所述信號(hào)注入裝置包括接地變壓器、電壓互感器、消弧線圈、可控電感，其中所述接地變壓器為一中性點(diǎn)引出的Z型聯(lián)結(jié)的變壓器，其原邊與電力線路連接，中性點(diǎn)與電壓互感器的原邊和消弧線圈的原邊連接，接地故障發(fā)生時(shí)中性點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)零序電壓； 所述電壓互感器的原邊接在地變壓器的中性點(diǎn)和大地之間，用于監(jiān)測(cè)接地變壓器的中性點(diǎn)的零序電壓；所述消弧線圈的原邊接在地變壓器的中性點(diǎn)和大地之間而副邊連接可控電感；所述可控電感由調(diào)制電感線圈和電子開關(guān)組成，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電壓互感器的副邊出現(xiàn)零序電壓時(shí)，控制電子開關(guān)的導(dǎo)通角，通過調(diào)制電感產(chǎn)生特定幅度和頻率的電流信號(hào)，該信號(hào)通過消弧線圈的原邊耦合注入大地。
3.如權(quán)利要求I所述的單相接地故障定位設(shè)備，其特征在于所述監(jiān)測(cè)儀包括電壓互感器、電流互感器、微處理器，其中所述電壓互感器為一電容式電壓互感器，用于檢測(cè)相電壓；所述電流互感器為一開啟式電流互感器，用于檢測(cè)相電流；所述微處理器為高速低功耗芯片，用于結(jié)合電壓電流的幅頻特性判斷注入信號(hào)的有無。
4.如權(quán)利要求2所述的單相接地故障定位設(shè)備，其特征在于所述接地變壓器的中性點(diǎn)是人為制造的一個(gè)中性點(diǎn)，用來連接消弧線圈，系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，該接地變壓器對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗，對(duì)零序電流呈低阻抗性，使注入信號(hào)可靠動(dòng)作，發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)產(chǎn)生零序電壓。
5.如權(quán)利要求2所述的單相接地故障定位設(shè)備，其特征在于所述監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部設(shè)置一塊平行于大地的金屬極板，構(gòu)成電容式分壓器，用于檢測(cè)電力導(dǎo)線的電壓，監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部集成微處理器從載波信號(hào)中提取注入的信號(hào)，判斷故障后通過射頻模塊輸出故障信息，以用于故障信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
專利摘要一種單相接地故障定位設(shè)備包括信號(hào)注入裝置，接在電力線與地之間，用于檢測(cè)判斷接地并給大地注入調(diào)制的電流信號(hào)；若干監(jiān)測(cè)儀，設(shè)在三相電力線路上多處位置，其檢測(cè)從接地點(diǎn)返回的注入的信號(hào)，判斷故障后輸出故障信息。在變電站的三相母線或出口處安裝信號(hào)注入裝置；三相電力線路上掛設(shè)多組監(jiān)測(cè)儀。發(fā)生接地故障時(shí)，給大地注入特定頻率的電流信號(hào)；只有自身位于信號(hào)注入裝置和接地故障點(diǎn)之間的監(jiān)測(cè)儀才能從載波信號(hào)中提取到該電流信號(hào)；監(jiān)測(cè)儀本地顯示故障判斷信息，并通過射頻方式輸出該信息。本實(shí)用新型判斷故障選取的不是故障電流而是由信號(hào)裝置注入的電流信號(hào)，該信號(hào)不受故障點(diǎn)接地電阻及線路長(zhǎng)度的影響，判斷故障更可靠。
文檔編號(hào)G01R31/08GK202735467SQ20122036658
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者鄢素云, 董永清 申請(qǐng)人:北京飛舉電氣有限公司