專利名稱：20Hz低頻信號濾波通道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)變組保護中的注入式定子接地保護，具體講是涉及一種20Hz 低頻信號濾波通道。屬于電力自動化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
注入式定子接地保護，通過在發(fā)電機定子加一信號電源，可區(qū)分正常運行和接地 故障。注入電源產(chǎn)生的諧波和發(fā)電機運行時產(chǎn)生的諧波對于注入式定子接地保護的正常運 行有著重要的影響。消除諧波的方法之一是從算法上進行濾波，但算法不能有效地濾除全 部諧波，因此有必要設(shè)計一種20Hz低頻信號濾波通道。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于注入式定子接地保護的20Hz低 頻信號濾波通道。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的 —種20Hz低頻信號濾波通道，包括相互串聯(lián)的二階帶阻濾波通道和二階帶通濾
波通道，所述二階帶阻濾波通道包括，兩串聯(lián)電容組與兩串聯(lián)電阻R1、 R2并聯(lián)連接后與運
算放大器一的同相輸入端相連，運算放大器一的同相輸入端同時通過相互并聯(lián)的電阻R4、
C6后接地，兩串聯(lián)電容組之間的節(jié)點通過電阻R3分別接至運算放大器一的反相輸入端和
輸出端，兩串聯(lián)電阻R1、R2之間的節(jié)點通過電容C5分別接至運算放大器一的反相輸入端和
輸出端，其特征在于所述兩個電容組為并聯(lián)的電容C1、C2和電容C3、C4。這樣可以得到比
較理想的電容參數(shù)，有利于20Hz信號的傳輸，得到更理想的幅頻特性。 前述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于在運算放大器一的同相輸入端與反
相輸入端之間直接連接電容C10，用于防止通道過激。 前述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于所述二階帶通濾波通包括運算放大 器二，運算放大器二的反相輸入端通過電容C9連接電阻R5，電阻R5與二階帶阻濾波通道相 連。通過改變R5的阻值，可以調(diào)整濾波通道的中心頻率。 前述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于電阻R5與電容C9之間的節(jié)點通過 一并聯(lián)電容組C7、 C8接入運算放大器二的輸出端。 前述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于在所述二階帶通濾波通道的運算放 大器的兩個輸入端之間直接連接有電容C11，用于防止通道過激。 本實用新型的設(shè)計原理為 1.帶阻通道的設(shè)計 影響注入式定子接地保護運行的因素主要是系統(tǒng)中的基波和各種諧波，其中基波 的影響較大。尤其在機端附近發(fā)生接地故障時，故障電流中大部分為基波電流分量，20Hz的 電流分量相對較小，這影響了 20Hz故障量的檢測靈敏度。為了提高保護性能，首先必須去 除基波的影響。[0013] 2.帶通通道的設(shè)計 在注入式定子接地保護系統(tǒng)中，考慮到發(fā)電機機端發(fā)生單相接地時，會產(chǎn)生較大
的基波分量，必須加電阻分壓器和中間變流器以使保護裝置能夠承受，在縮小基波分量的 同時，20Hz分量也給縮小了，這給保護的測量精度帶來了影B向，為此，有必要設(shè)計一種帶通
濾波器以放大20Hz分量，同時濾掉系統(tǒng)中的高次諧波，以滿足保護測量精度的要求。 3. 20Hz低頻信號濾波通道 將步驟1和步驟2所述的濾波通道合二為一，便形成了 20Hz低頻信號濾波通道。 本實用新型所達到的有益效果 本實用新型的20Hz低頻信號濾波通道，通過將二階帶阻濾波通道和二階帶通濾 波通的結(jié)合，并對電路進行的改進，實現(xiàn)濾除基波及系統(tǒng)中的高次諧波，以滿足保護測量精 度的要求。

圖1為注入式定子接地保護外回路連接示意圖； 圖2為20Hz低頻信號濾波通道帶阻通道； 圖3為帶阻通道幅頻特性示意圖； 圖4為20Hz低頻信號濾波通道帶通通道； 圖5為帶通通道幅頻特性示意圖； 圖6為20Hz低頻信號濾波通道； 圖7為20Hz低頻信號濾波通道幅頻特性示意圖。
具體實施方案
以下結(jié)合附圖對本實用新型作具體的介紹如下。 注入式定子接地保護，通過在發(fā)電機定子加一信號電源，可區(qū)分正常運行和接地 故障。正常運行時發(fā)電機由外加電源引起的對地泄漏電流較?。欢l(fā)生單相接地故障時，此 電流明顯地發(fā)生改變，通過直接或間接檢測該電流的變化，可以發(fā)現(xiàn)接地故障的存在。注入 式定子接地保護具有保護不受機組運行狀況影響、無死區(qū)、靈敏度高等特點，能檢測發(fā)電機 定子繞組、發(fā)電機中性點與發(fā)電機定子繞組直接相連的其它元件(如主變壓器低壓繞組和 廠高變的高壓繞組)發(fā)生的接地故障，且有相同的靈敏度。這種原理既能在100%范圍內(nèi)測 量定子接地故障，同時也能反映定子繞組絕緣下降，起到對絕緣老化監(jiān)視的作用，其接線示 意如圖l所示。 但是，在機端附近發(fā)生接地故障時，故障電流中大部分為基波電流分量，20Hz的電 流分量相對較小，這影響了 20Hz故障量的檢測靈敏度。為了提高保護性能，設(shè)計了 20Hz低 頻信號濾波通道，其實施方案如下 1.帶阻通道的設(shè)計 影響注入式定子接地保護運行的因素主要是系統(tǒng)中的基波和各種諧波，其中基波 的影響較大。尤其在機端附近發(fā)生接地故障時，故障電流中大部分為基波電流分量，20Hz的 電流分量相對較小，這影響了 20Hz故障量的檢測靈敏度。為了提高保護性能，首先必須去 除基波的影響。圖2為20Hz低頻信號帶阻濾波器。其中心頻率為50Hz，其幅頻特性如圖3
4所示。元件參數(shù)如下Cl = 0. lu、C2 = 0. lu、C3 = 0. lu、C4 = 0. lu、C5 = 0. 47u、C6 = 0. lu、Rl = 16k、R2 = 16k、 Rl = 16k、 R3 = 10k、 R4 = 750k 2.帶通通道的設(shè)計 在注入式定子接地保護系統(tǒng)中，考慮到發(fā)電機機端發(fā)生單相接地時，會產(chǎn)生較大
的基波分量，必須加電阻分壓器和中間變流器以使保護裝置能夠承受，在縮小基波分量的 同時，20Hz分量也給縮小了，這給保護的測量精度帶來了影B向，為此，有必要設(shè)計一種帶通
濾波器以放大20Hz分量，同時濾掉系統(tǒng)中的高次諧波，以滿足保護測量精度的要求。圖4 為帶通濾波通道，其中心頻率為20Hz，其幅頻特性如圖5所示。參數(shù)如下C7 = 0. lu、 C8 = 0. 22u、 C9 = 0. 22u、 R5 = 10k、 R6 = 10k、 R7 = 180k、 R8 = 10k 3. 20Hz低頻信號濾波通道 將步驟1和步驟2所述的濾波通道合二為一，便形成了 20Hz低頻信號濾波通道， 如圖6所示，其中心頻率為20Hz，帶寬為8Hz。其幅頻特性如圖7所示。 以上已以較佳實施例公布了本實用新型，然其并非用以限制本實用新型，凡采用 等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種20Hz低頻信號濾波通道，包括相互串聯(lián)的二階帶阻濾波通道和二階帶通濾波通道，所述二階帶阻濾波通道包括，兩串聯(lián)電容組與兩串聯(lián)電阻R1、R2并聯(lián)連接后與運算放大器一的同相輸入端相連，運算放大器一的同相輸入端同時通過相互并聯(lián)的電阻R4、C6后接地，兩串聯(lián)電容組之間的節(jié)點通過電阻R3分別接至運算放大器一的反相輸入端和輸出端，兩串聯(lián)電阻R1、R2之間的節(jié)點通過電容C5分別接至運算放大器一的反相輸入端和輸出端，其特征在于所述兩個電容組為并聯(lián)的電容C1、C2和電容C3、C4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于在運算放大器一的同 相輸入端與反相輸入端之間直接連接電容CIO。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于所述二階帶通濾 波通道包括運算放大器二，運算放大器二的反相輸入端通過電容C9連接電阻R5，電阻R5與 二階帶阻濾波通道相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于電阻R5與電容C9之 間的節(jié)點通過一并聯(lián)電容組C7、 C8接入運算放大器二的輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于在所述二階帶通濾波 通道的運算放大器二的兩個輸入端之間直接連接有電容Cll。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的20Hz低頻信號濾波通道，其特征在于Cl = 0. lu、 C2 = 0. lu、 C3 = 0. lu、 C4 = 0. lu、 C5 = 0. 47u、 C6 = 0. lu、 Rl = 16k、 R2 =16k、 Rl = 16k、 R3 = 10k、 R4 = 750k、 C7 = 0. lu、 C8 = 0. 22u、 C9 = 0. 22u、 R5 = 10k、 R6 = 10k、R7 = 180k、R8 = 10k。
專利摘要本實用新型公開了一種20Hz低頻信號濾波通道，包括相互串聯(lián)的二階帶阻濾波通道和二階帶通濾波通道，所述二階帶阻濾波通道包括，兩串聯(lián)電容組與兩串聯(lián)電阻R1、R2并聯(lián)連接后與運算放大器一的同相輸入端相連，運算放大器一的同相輸入端同時通過相互并聯(lián)的電阻R4、C6后接地，兩串聯(lián)電容組之間的節(jié)點通過電阻R3分別接至運算放大器一的反相輸入端和輸出端，兩串聯(lián)電阻R1、R2之間的節(jié)點通過電容C5分別接至運算放大器一的反相輸入端和輸出端，其特征在于所述兩個電容組為并聯(lián)的電容C1、C2和電容C3、C4。本實用新型的20Hz低頻信號濾波通道，可實現(xiàn)濾除基波及系統(tǒng)中的高次諧波，以滿足保護測量精度的要求。
文檔編號H02J3/01GK201528203SQ200920256880
公開日2010年7月14日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者劉小波 申請人:國電南京自動化股份有限公司