專利名稱：一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，適用于與快速可調(diào)消弧線圈配合的接地故障檢測，適用于6～35kV小電流接地系統(tǒng)，屬于線路發(fā)生單相金屬性、高阻或弧光接地判別故障線路的方法，特別是對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)，具有更高的選線準(zhǔn)確率。屬于電力系統(tǒng)故障檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)對于小電流系統(tǒng)的接地選線原理，一般都采用零序電流的幅值、零序電流功率方向、有功分量法等，但由于這些方法在中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，消弧線圈在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時對接地電容電流進(jìn)行補償，它改變了系統(tǒng)故障線路的電量特征，降低了故障線路與非故障線路特征電量的差異，致使選線準(zhǔn)確率大為降低。
實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題，即本實用新型的目的，是為了克服現(xiàn)有接地選線方法存在選線準(zhǔn)確率低的缺點，提供一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置。
本實用新型的技術(shù)問題可以通過如下措施解決一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其結(jié)構(gòu)特點是主要包括交流電量采集電路、開關(guān)量采集電路、主邏輯控制電路、電源電路、跳閘回路、信號回路、顯示及鍵盤控制回路、通信回路、消弧控制器和控制柜；交流電量采集電路采集系統(tǒng)母線零序電壓互感器PTo電壓和線路零序電流互感器CTo電流；開關(guān)量采集電路有若干個輸入端和若干個輸出端，所述輸入端連接消弧控制器的輸出端及反應(yīng)系統(tǒng)運行方式的硬接點、輸出端連接主邏輯控制電路的輸入端；消弧線圈接入點的電壓互感器、電流互感器的二次電壓、電流量輸入到消弧控制器，消弧控制器輸出端連接消弧線圈的控制柜輸入端；主邏輯控制電路的輸出端分別連接跳閘回路、信號回路，將接地故障檢測裝置的動作情況送給跳閘回路、信號回路，顯示及鍵盤控制回路和通信回路與主邏輯控制電路互連，實現(xiàn)人機(jī)交往。
使用時，可以選擇通過跳閘回路指導(dǎo)用戶對故障線路的處理，通過信號回路對外發(fā)送信號，顯示回路和鍵盤是一個人機(jī)界面，方便用戶操作和了解系統(tǒng)運行情況，通信回路可實現(xiàn)用通信方式對接地故障檢測裝置進(jìn)行整定、對時及記錄歷次選線結(jié)果和接地數(shù)據(jù)。電源電路的輸入線接市電，它的輸出線接主邏輯控制電路的輸入線，供給整個控制系統(tǒng)直流電源。
交流電量采集電路采集包括四十路模擬量輸入，由四段母線三十六條線路或兩段母線三十八條線路組成，可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行配置。
開關(guān)量采集電路包括十六路開關(guān)量的采集，它的輸出端經(jīng)光電隔離后連接主邏輯控制電路的輸入端。
本實用新型具有如下突出效果1、本實用新型是根據(jù)“小擾動”原理和零序電流幅值及相位原理相結(jié)合的方法，而專門設(shè)計的一種接地故障檢測裝置，充分利用了兩種原理的優(yōu)勢對故障線路進(jìn)行識別，裝置不受配電網(wǎng)電容電流大小、接地電阻大小的影響，能快速準(zhǔn)確選出故障線路。
2、本實用新型的突出優(yōu)點是基于這種能快速全范圍調(diào)節(jié)消弧線圈，在極短的時間(幾個周波)內(nèi)給一個小擾動(不影響系統(tǒng)運行狀況)，通過與消弧的配合準(zhǔn)確選出故障線路，解決了消弧線圈接地系統(tǒng)中故障線路的特征電量不明顯的問題。
3、本實用新型在“小擾動原理”中加入電壓調(diào)制方法，解決了高阻接地選線困難的問題。
4、通過“小擾動原理”與零序電流幅值及相位原理相結(jié)合的方法，避免單純一種原理的局限性，使選線原理更全面更合理。


圖1是本實用新型的實施例電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實用新型實施例的接地故障檢測裝置主板原理圖。
圖3是消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地的零序電流分布圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1和圖2構(gòu)成本實用新型的一個實施例。
從圖1可知，整個實施例的硬件電路由交流電量采集電路1、開關(guān)量采集電路2、CPU主邏輯控制電路3、電源模塊4、跳閘回路5、信號回路6、顯示與鍵盤回路7、通信回路8，消弧控制器9，消弧線圈控制柜10組成。邏輯控制器CPLD的開關(guān)量輸入端與開關(guān)量采集電路2輸出端之間串聯(lián)光電隔離器，邏輯控制器CPLD的開關(guān)量輸出端與開關(guān)量采集電路2控制輸入端之間串聯(lián)光電隔離器。
交流電量采集電路1采集系統(tǒng)的母線PT開口三角的電壓和線路零序CT的電流，可根據(jù)應(yīng)用的具體情況對交流通道的進(jìn)行配置(4段母線36條線路或2段母線38條線路)，開入量采集電路2采集反映系統(tǒng)、裝置運行方式的8路開關(guān)量及8路消弧選線配合的開關(guān)量信號，為避免開關(guān)量受到現(xiàn)場干擾影響，開關(guān)量經(jīng)光電隔離后采入，交流電量采集回路1和開入量采集電路2的輸出接CPU主邏輯控制電路3的輸入線。CPU主邏輯控制電路3將選線結(jié)果送給跳閘回路5指導(dǎo)用戶對故障線路的處理，同時控制信號回路6對外發(fā)送信號，顯示回路和鍵盤7是一個人機(jī)界面，方便用戶操作和了解系統(tǒng)運行情況，通信回路8可實現(xiàn)用通信方式對接地故障檢測裝置進(jìn)行整定、對時及記錄歷次選線結(jié)果和接地數(shù)據(jù)。電源模塊4的輸入線接市電，它的輸出線接CPU主邏輯控制電路3的輸入線，供給整個控制系統(tǒng)直流電源。
系統(tǒng)接地變壓器的中性點電壓和中性點電流送入消弧控制器9，消弧控制器9在檢測到系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，根據(jù)中性點電流電壓的大小控制消弧線圈二次繞組的可控硅導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)消弧線圈的補償深度，對接地電容電流進(jìn)行補償，為使選線能正確選出故障線路，消弧控制器9通過調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，來調(diào)節(jié)消弧線圈的補償深度，給接地線路一個“小擾動”，同時通知選線控制器進(jìn)行選線處理工作，其消弧選線配合信號是通過選線控制器的開關(guān)量采集回路2采集進(jìn)來，送給選線的CPU主邏輯控制電路3。
接地故障檢測裝置主板的原理框圖如圖2所示，本實施例中，主邏輯控制電路3是由CPU芯片和外圍常用的邏輯電路構(gòu)成，其中CPU芯片可以采用由于TI公司的TMS320C2xx系列DSP芯片(例如TMS320F206等型號)。其任務(wù)是完成主要的邏輯分析、數(shù)值計算和結(jié)果處理等工作。由于TI公司的TMS320C2xx系列DSP采用了靜態(tài)CMOS集成電路工藝制造并采用了先進(jìn)的改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)、多級流水線、片內(nèi)外設(shè)、片內(nèi)存儲器和專用的指令集，致使其運算速度快，其指令周期僅50ns，特別適用于選線這種需對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實時計算監(jiān)控的系統(tǒng)。模數(shù)轉(zhuǎn)換是采用5片MAXIM公司的MAX125芯片構(gòu)成，它是一種4路2通道14位的AD芯片，5片AD可同時對40路交流量進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，保證了40路通道的采樣數(shù)據(jù)實時有效。通過CPLD芯片完成整塊主板的譯碼、時序邏輯、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)鎖存等功能。
本實用新型采用的方案是“小擾動”原理和零序電流幅值及相位原理相結(jié)合的方法，可謂揚長避短，充分利用了各自的優(yōu)勢對故障線路進(jìn)行識別，該方法不受配電網(wǎng)電容電流大小、接地電阻大小的影響。
具體說明其原理如下1.主要判據(jù)——“小擾動”原理在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，消弧控制器9檢測到有接地故障發(fā)生時，自動投入消弧線圈XH，補償接地點的電容電流，為能準(zhǔn)確選出故障線路，調(diào)節(jié)消弧線圈XH的補償深度，給故障線路造成一個“小擾動量”，將擾動的幅度和擾動的時間控制在一個合理的范圍，使得它對系統(tǒng)的影響最小，又可與選線進(jìn)行配合準(zhǔn)確選出故障線路，這種“小擾動”是基于這種消弧線圈的隨調(diào)速度快并可任意調(diào)節(jié)補償度的前提下。本實施例中，所用的快速可調(diào)消弧線圈已取得專利，其專利號為00227551.1。
2.輔助判據(jù)——零序電流幅值及相位原理由于在系統(tǒng)發(fā)生母線故障或故障線路未接入接地故障檢測裝置時，通過主要判據(jù)可能會造成誤判，加入零序電流幅值、功率方向作為輔助判據(jù)以解決這類區(qū)外故障，即利用故障線路的零序電流大于非故障線路的零序電流，且其方向與非故障線路的零序電流方向相反。對于中性點不接地系統(tǒng)中，也可單獨用此判據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確選線。
下面針對“小擾動”原理作詳細(xì)介紹線路接地時零序電流分布如圖3所示，對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，故障點的接地電流 為接地電容電流 與消弧線圈補償?shù)母行噪娏?的矢量和，即為I·jd=I·C-I·L,]]>故障線路的零序電流 為接地點的接地電流 與故障線路對地電容的電容電流 的矢量和，即為I·0gz=I·jd-I·0m=I·C-I·L-I·0m=(Σi=1nI·0i-I·0m)-I·L=Σi≠1,ni≠mI·0i-I·L,]]>通過調(diào)節(jié)消弧線圈的補償深度即補償?shù)母行噪娏饔?(擾動前)調(diào)節(jié)到 (擾動后)，這樣人為在故障線路給出一個擾動量ΔI·L=I·L′-I·L,]]>在此基礎(chǔ)上通過電壓調(diào)制后的擾動量計算，使對于選線難度最大的高阻接地時，非故障線路的特征電量為0，而故障線路的特征電量突出來，以便能使高阻接地同金屬性接地一樣易于選出故障線路。
圖1中PTo表示母線零序電壓互感器；CTo1～CTon表示線路零序電流互感器；BUS表10kV母線；JDB表示接地變壓器；XH表示消弧線圈；PT表示中性點電壓互感器；CT表示中性點電流互感器。
圖3中 表示流經(jīng)接地點的感性電流，即消弧線圈的電流； 表示流經(jīng)接地點的容性電流； 表示線路1～n的零序電流； 表示接地點的電流；C1～Cn表示線路1～n的單相對地電容。
本實用新型實施例2的特點是主邏輯控制電路(3)由CPU芯片、CPLD芯片、AD采樣電路、看門狗電路、通信電路、數(shù)據(jù)存儲芯片通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制線連接起來等構(gòu)成。
權(quán)利要求1.一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是主要包括交流電量采集電路(1)、開關(guān)量采集電路(2)、主邏輯控制電路(3)、電源電路(4)、跳閘回路(5)、信號回路(6)、顯示及鍵盤控制回路(7)、通信回路(8)、消弧控制器(9)和控制柜(10)；交流電量采集電路(1)采集系統(tǒng)母線零序電壓互感器PTo電壓和線路零序電流互感器CTo電流；開關(guān)量采集電路(2)有若干個輸入端和若干個輸出端，所述輸入端連接消弧控制器(9)的輸出端及反應(yīng)系統(tǒng)運行方式的硬接點、輸出端連接主邏輯控制電路(3)的輸入端；消弧線圈接入點的電壓互感器、電流互感器的二次電壓、電流量輸入到消弧控制器(9)，消弧控制器(9)輸出端連接消弧線圈的控制柜(10)輸入端；主邏輯控制電路(3)的輸出端分別連接跳閘回路(5)、信號回路(6)，將接地故障檢測裝置的動作情況送給跳閘回路(5)、信號回路(6)，顯示及鍵盤控制回路(7)和通信回路(8)與主邏輯控制電路(3)互連，實現(xiàn)人機(jī)交往。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是交流電量采集電路(1)的電量采集通路包括四十路模擬量輸入，可以由四段母線三十六條線路或兩段母線三十八條線路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是開關(guān)量采集電路(2)包括十六路開關(guān)量的采集，其開關(guān)量信號輸出端經(jīng)光電隔離后連接主邏輯控制電路(3)的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是開關(guān)量采集電路(2)、跳閘回路(5)和信號回路(6)組成采集控制電路包括十六路開關(guān)量輸入端和二十八路開關(guān)量輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是主邏輯控制電路(3)由一片集成邏輯控制器CPLD芯片及其外圍的邏輯電路構(gòu)成，該芯片具有CPU控制器、譯碼器、數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)鎖存器功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是主邏輯控制電路(3)由CPU芯片、邏輯控制器CPLD芯片、AD采樣電路、看門狗電路、通信電路、數(shù)據(jù)存儲芯片通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制線連接而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其特征是邏輯控制器CPLD的開關(guān)量輸入端與開關(guān)量采集電路(2)輸出端之間串聯(lián)光電隔離器，邏輯控制器CPLD的開關(guān)量輸出端與開關(guān)量采集電路(2)控制輸入端之間串聯(lián)光電隔離器。
專利摘要本實用新型涉及一種新型配電網(wǎng)接地故障檢測裝置，其結(jié)構(gòu)特點是主要包括交流電量采集電路(1)、開關(guān)量采集電路(2)、主邏輯控制電路(3)、電源電路(4)、跳閘回路(5)、信號回路(6)、顯示及鍵盤控制回路(7)、通信回路(8)、消弧控制器(9)和控制柜(10)；交流電量采集電路(1)采集系統(tǒng)母線零序電壓互感器PTo電壓和線路零序電流互感器CTo電流；主邏輯控制電路(3)將接地故障檢測裝置的動作情況送給跳閘回路(5)、信號回路(6)，實現(xiàn)人機(jī)交往。本實用新型適用于6～35kV小電流接地系統(tǒng)，屬于線路發(fā)生單相金屬性、高阻或弧光接地判別故障線路的方法，特別是對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)，選線準(zhǔn)確率高。
文檔編號G01R31/08GK2729740SQ20042009382
公開日2005年9月28日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者梅中健, 姜新宇, 王衛(wèi)宏, 譚伯軍, 趙鴻 申請人:廣州智光電氣有限公司