專利名稱：通用小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于變電站6～35KV系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置。屬配電網(wǎng)線路故障檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國發(fā)明專利公開號CN1096877A披露了一種“通用小電流接地系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置”，由主機(jī)和信號探測器兩部分組成，主機(jī)接于系統(tǒng)的電壓互感器PT的二次側(cè)，當(dāng)發(fā)生單相接地時，主機(jī)通過PT向接地線路接地相發(fā)出一種信號，再通過用信號探測器尋跡確定接地線路和接地點(diǎn)的位置。這種裝置的缺點(diǎn)是其主機(jī)和信號探測器各自單獨(dú)工作，之間沒有通訊聯(lián)系，使得主機(jī)不能知道探測器所處位置的信號狀況，因而無法在監(jiān)測站內(nèi)自動定位單相接地故障點(diǎn)。另，由檢測人員手持信號探測器去逐一尋跡確定接地線路和接地點(diǎn)的位置的工作方式，工作量大，效率低。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，為通用小接地電流系統(tǒng)提供一種單相接地選線與自動定位裝置，該定位裝置在線路發(fā)生單相接地故障時，可以迅速在監(jiān)控中心即可獲知線路單相接地故障的準(zhǔn)確地點(diǎn)。
本通用小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置，由主機(jī)和多個信號探測器組成，所述的主機(jī)由工控機(jī)和信號注入機(jī)組成，工控機(jī)與信號注入機(jī)之間用串行接口相接，信號注入機(jī)由電源部分、無線收發(fā)器、隔離輸出電路、恒流電源、頻率合成器、注入信號選擇開關(guān)、電壓采集電路、中央處理器、串行接口組成，其中，隔離輸出電路與電壓采集電路和注入信號選擇開關(guān)并聯(lián)連接，恒流源與頻率合成器相接，頻率合成器與注入信號選擇開關(guān)相接，中央處理器分別與電壓采集電路、串行接口、無線收發(fā)器、頻率合成器相接，電源部分與上述各部分相接，所述的信號探測器由若干個相隔一定距離逐一掛接在各條回路的ABC三相上的探測器共同擔(dān)任，每個探測器由感應(yīng)電源、充電電路、充電電池、信號感應(yīng)單元、多級帶通濾波放大電路、信號調(diào)解器、中央處理器、中繼式無線收發(fā)器組成，其中，感應(yīng)電源與充電電路相接，充電電路與充電電池相接，充電電池與其它各部分電路相接，信號感應(yīng)單元與多級帶通濾波放大電路相接，多級帶通濾波放大電路與信號解調(diào)器相接，中央處理器與信號解調(diào)器、中繼式無線收發(fā)器相接。
本實(shí)用新型的工作原理如下工控機(jī)內(nèi)裝WINDOWS98或其它操作系統(tǒng)，并裝上系統(tǒng)軟件，信號注入機(jī)接于PT二次側(cè)，各信號探測器安裝完畢后，工控機(jī)將路由數(shù)據(jù)通過信號注入機(jī)的無線收發(fā)器發(fā)送給各個信號探測器，離主機(jī)最近的信號探測器的無線收發(fā)器發(fā)出的數(shù)據(jù)信號直接返回主機(jī)，其余探測器的數(shù)據(jù)信號則通過鄰近的探測器的無線收發(fā)器作中繼一級一級地向主機(jī)傳送。主機(jī)在線路工作正常的情況下通過PT二次側(cè)向線路注入一個恒流調(diào)制信號，并將探測器陣列中的各信號探測器的數(shù)據(jù)讀取回來，作為以后接地判斷比較之用。
信號注入機(jī)接于PT的二次側(cè)，由AC220V供電。當(dāng)系統(tǒng)有單相接地發(fā)生時，PT二次側(cè)的相應(yīng)的接地相電壓就會降低，其它兩相電壓升高，該信號被信號注入機(jī)檢測到后，信號注入機(jī)向PT二次側(cè)相應(yīng)接地相注入一個恒流調(diào)制信號，并將接地相的信息通過串行接口傳給工控機(jī)。工控機(jī)收到接地相信息后，將掛接在架空線路上的各探測器所采集到的信號數(shù)據(jù)讀取回來，與原來在沒有接地的情況下所采集到的信號數(shù)據(jù)作比較。由于接地點(diǎn)有對地等效電阻，該等效電阻會分走一部分注入的信號電流，使得流向各回路分布電容的電流減少，而每一只信號探測器所檢測到電流信號強(qiáng)度與其后面線路的對地阻抗成反比，而對地阻抗包括對地電容的阻抗及接地電阻的阻抗，當(dāng)系統(tǒng)的線路沒有發(fā)生單相接地時，其等效接地電阻阻值相當(dāng)于無窮大，即信號探測器后面回路的接地阻抗在后面的線路接地時比沒有接地時小，因注入的是恒流信號的緣故，從而位于接地點(diǎn)前面的那只探測器所采集到的信號比在沒有接地時所采集到的信號強(qiáng)，而接地點(diǎn)后面那只探測器所采集到的信號比在沒有接地時所采集到的信號弱，據(jù)此即可判斷出接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。當(dāng)接地故障消除后，PT二次側(cè)三相電壓就會相等，信號注入機(jī)則自動停止向PT二次側(cè)線路注入信號，整個裝置恢復(fù)到在線監(jiān)測狀。
與前述現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、信號探測器采用了感應(yīng)供電的方式，使得信號探測器安裝在架空線路上成為可能。為精確地確定單相接地故障點(diǎn)創(chuàng)造了條件。
2、探測器的數(shù)據(jù)信號通過鄰近的探測器的無線收發(fā)器作中繼一級一級地向主機(jī)傳送的接力棒式通訊方式進(jìn)行傳送，由此可采用低功耗無線收發(fā)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，節(jié)約成本，使得大規(guī)模安裝信號探測器成為可能。
3、本裝置在檢測到發(fā)生單相接地故障時，采集了必要的各探測器的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)與原來在沒有接地就注入信號的情況下探測器采集回的數(shù)據(jù)作對比，據(jù)此才判斷出接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，從而徹底解決了小接地電流系統(tǒng)中高阻接地時引起誤判的根本問題。
4、技術(shù)成熟、可靠性高，適用于變電站6～35KV系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的內(nèi)容結(jié)合以下實(shí)施例作更進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅限于實(shí)施例中所涉及的內(nèi)容。


圖1是實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是信號注入機(jī)的原理框圖圖3是信號探測器的原理框圖圖4是注入機(jī)的無線收發(fā)器的電路圖圖5是電壓采集電路的電路圖圖6是恒流電源電路的電路圖圖7是頻率合成器電路圖圖8是注入信號選擇開關(guān)圖9是信號探測器結(jié)構(gòu)示意圖圖10是信號探測器電源部分電路圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本通用小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置由主機(jī)和信號探測器組成，所述的主機(jī)由工控機(jī)和信號注入機(jī)組成，工控機(jī)與信號注入機(jī)之間用串行接口相接；參見圖2，信號注入機(jī)由電源電路、無線收發(fā)器、隔離輸出電路、恒流電源、頻率合成器、注入信號選擇開關(guān)、電壓采集電路、中央處理器、串行接口組成，其中，隔離輸出電路與電壓采集電路和注入信號選擇開關(guān)并聯(lián)連接，恒流源與頻率合成器相接，頻率合成器與注入信號選擇開關(guān)相接，中央處理器分別與電壓采集電路、串行接口、無線收發(fā)器、頻率合成器相接，電源部分與上述各部分相接；所述的信號探測器由若干個相隔一定距離逐一掛接在各條回路的ABC三相上的探測器共同擔(dān)任，每個探測器，參見圖3，由感應(yīng)電源、充電電路、充電電池、信號感應(yīng)單元、多級帶通濾波放大電路、信號調(diào)解器、中央處理器、中繼式無線收發(fā)器組成，其中，感應(yīng)電源與充電電路相接，充電電路與充電電池相接，充電電池與其它各部分電路相接，信號感應(yīng)單元與多級帶通濾波放大電路相接，多級帶通濾波放大電路與信號解調(diào)器相接，中央處理器與信號解調(diào)器、中繼式無線收發(fā)器相接，充電電路連接于感應(yīng)電源和充電電池之間。
工控機(jī)采用工作性能較穩(wěn)定的工控機(jī)，如大眾，研祥等品牌，同現(xiàn)有技術(shù)一樣，內(nèi)裝操作系統(tǒng)如WINDOWS2000，WINDOWS98等，再將專用軟件安裝在系統(tǒng)中。
信號注入機(jī)的電源電路采用常規(guī)的全波整流電路，圖中未示出。無線收發(fā)器采用芯片NRF905及外圍元件組成。圖4給出了具體的電路圖。圖中JP1為與中央處理器的接口，NRF905通過SPI與中央處理器進(jìn)行通訊。J1為天線。當(dāng)然也可以用芯片ADF7020、CC1020等組成無線收發(fā)器，均系現(xiàn)有技術(shù)。串行接口采用專用的TTL轉(zhuǎn)RS232的接口轉(zhuǎn)換芯片，隔離輸出部分采用隔離變壓器與內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)隔離，均系現(xiàn)有技術(shù)。電壓采集電路如圖5所示，以A’為例，通過D21將電壓進(jìn)行半波整流后，通近R24、R26降壓后送入中央處理器的AD轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。D23為穩(wěn)壓管，起保護(hù)作用，C23為濾波電容。
恒流電源電路如圖6所示，U1是一種降壓型的開關(guān)電源芯片，如LM2576、MC34063等，開關(guān)電源芯片比較電壓端COMP在工作時會維持一定的電壓值，當(dāng)這個電壓值上升時，PCLK占空比會減小，從而使場效應(yīng)管Q1在同一周期內(nèi)關(guān)斷時間變長，從而COMP端電壓降下來；當(dāng)COMP端電壓值下降時，PCLK會增大，從而使場效應(yīng)管Q1在同一周期內(nèi)打開時間變長，即COMP端電升高，故會使COMP的電壓維持一個恒定值，其因?yàn)槿与娮?R7，R8)恒定，根據(jù)I＝U/R，使得IIN電流恒定。圖中D4為肖特基二極管，L1為電感，C3為濾波電容。R7、R8為取樣電阻。頻率合成器電路圖如圖7所示，恒流源從I10A流向IIN，PULSE為中央處理器發(fā)出的不連續(xù)脈沖信號，當(dāng)PULSE為高時，M1導(dǎo)通，恒流源流過M1，當(dāng)PULSE為低時，M2導(dǎo)通，恒流源流過M2，這使得T1的另一端輸出與PULSE交流信號一致的恒流信號。注入信號選擇開關(guān)如圖8所示，其中S1、S2、S3為電子式的注入開關(guān)，如繼電器等。如果要為A’相注入信號，則打開S1，關(guān)閉其它兩只開關(guān)，同理要為B’相注入信號，則打開S2，關(guān)閉其它開關(guān)。如果不注入信號，則三只開關(guān)均不打開。中央處理器采用帶AD轉(zhuǎn)換的高檔單片機(jī)，如ATMEGA16，ATMEGA32等。均為普遍采用的常規(guī)技術(shù)，在此不再贅述。
參見圖9，信號探測器3通過一個安裝架1安裝在架空電線2上，圖中5為安裝架的旋轉(zhuǎn)柱。探測器的電源部分如圖10所示，包括感應(yīng)線圈L1為兩只C型軟磁材料閉合組成，(圖9中的9)、與感應(yīng)線圈相接的整流電路D2、由ISL6292及外圍元件電阻R63、R64、R65、R66、R70，電容C33、C34、C35、C36構(gòu)成的充電電路和與充電電路相接的充電電池E。架空電線從信號探測器的感應(yīng)電圈9中間穿過。中繼式無線收發(fā)器與信號注入機(jī)的無線收發(fā)器一樣。信號感應(yīng)單元(圖9中的8)為感應(yīng)磁棒，信號探測器的其它部分如多級帶通濾波放大電路，信號解調(diào)器，中央處理器均可沿用原有結(jié)構(gòu)。圖9中的3為探測器殼體，6為電路板，7為充電電池。當(dāng)架空線路上有工頻電流流過時，其周圍就會產(chǎn)生交變磁場，從而繞在C型鐵芯的上的線圈L1中就會產(chǎn)生工頻電流。經(jīng)D2整流后輸給充電回路為充電電池E充電。由電池放電為信號探測器的其它電路供電。信號感應(yīng)單元的感應(yīng)磁棒的安裝位置垂直于架空線路，當(dāng)有注入信號流過時，信號感應(yīng)單元的感應(yīng)磁棒能采集到此信號送給多級帶通濾波放大電路，多級帶通濾波放大電路再將過濾出來的信號送給信號解調(diào)器，信號解調(diào)器將解調(diào)出來的信號送給中央處理器進(jìn)行處理。
考慮到感應(yīng)電源在線路上感應(yīng)到的電能可能過大而燒毀元件這一因素，可在充電電路輸入端并接一散能器。由穩(wěn)壓二極管D7、D8并聯(lián)后再與R75串聯(lián)組成。當(dāng)感應(yīng)電源輸入電壓值達(dá)到一定值時，功率穩(wěn)壓管D7、D8會自動導(dǎo)通，使穩(wěn)壓管與功率電組R75一起將電能量以熱能方式散發(fā)出去，從而保護(hù)了電路中其它部件不被燒壞。可設(shè)置多組散能器，圖示為四組。
權(quán)利要求1.通用小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置，由主機(jī)和信號探測器組成，其特征是所述的主機(jī)由工控機(jī)和信號注入機(jī)組成，工控機(jī)與信號注入機(jī)之間用串行接口相接，信號注入機(jī)由電源電路、無線收發(fā)器、隔離輸出電路、恒流電源、頻率合成器、注入信號選擇開關(guān)、電壓采集電路、中央處理器、串行接口組成，其中，隔離輸出電路與電壓采集電路和注入信號選擇開關(guān)并聯(lián)連接，恒流電源與頻率合成器相接，頻率合成器與注入信號選擇開關(guān)相接，中央處理器分別與電壓采集電路、串行接口、無線收發(fā)器、頻率合成器相接，電源電路與上述各部分相接，所述的信號探測器由若干個相隔一定距離逐一掛接在各條回路的ABC三相上的探測器共同擔(dān)任，每個探測器由感應(yīng)電源，充電電路、充電電池、信號感應(yīng)單元、多級帶通濾波放大電路、信號調(diào)解器、中央處理器、中繼式無線收發(fā)器組成，其中，感應(yīng)電源與充電電路相接，充電電路與充電電池相接，充電電池與其它各部分電路相接，信號感應(yīng)單元與多級帶通濾波放大電路相接，多級帶通濾波放大電路與信號解調(diào)器相接，中央處理器與信號解調(diào)器、中繼式無線收發(fā)器相接。
2.如權(quán)利要求1所述的通用小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置，其特征是在所述的充電電路輸入端并接有一散能器。
專利摘要通用小接地電流系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置，屬配電網(wǎng)線路故障檢測技術(shù)領(lǐng)域。由主機(jī)和多個信號探測器組成，主機(jī)由工控機(jī)和信號注入機(jī)組成，信號注入機(jī)由電源電路、無線收發(fā)器、隔離輸出電路、恒流電源、頻率合成器、注入信號選擇開關(guān)、電壓采集電路、中央處理器、串行接口組成，所述的信號探測器由若干個相隔一定距離逐一掛接安裝在各條回路的ABC三相上的探測器共同擔(dān)任，每個探測器由感應(yīng)電源，充電電路、充電電池、信號感應(yīng)單元、多級帶通濾波放大電路、信號調(diào)解器、中央處理器、中繼式無線收發(fā)器組成。技術(shù)成熟、可靠性高。適用于變電站6～35KV系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng)。
文檔編號G01R31/08GK2874522SQ200620033060
公開日2007年2月28日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者龍方彥, 鄭聲友 申請人:成都市科仁特科技有限責(zé)任公司