專利名稱：小電流接地故障選線裝置的制作方法
技術領域：
本 實用新型涉及一種用于從連接在中性點非有效接地系統(tǒng)同一母線的多條線路中檢測出發(fā)生接地故障線路的裝置，屬測試技術領域。
背景技術：
3kV-60kV配電網(wǎng)廣泛采用中性點非有效接地系統(tǒng),又稱作小電流接地系統(tǒng),該類電網(wǎng)的絕大多數(shù)故障是單相接地故障。非有效接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，其它兩相對地電壓升高為線電壓，使系統(tǒng)絕緣受到威脅，特別是發(fā)生間歇性弧光接地時，由于中性點沒有電荷釋放通路，會引起弧光接地過電壓，進而導致相間短路。因此，必須盡快找出故障線路并排除故障。由于中壓電網(wǎng)接線復雜，分支眾多，人工巡線效率低，而且會延長停電時間，影響供電安全，因此需要使用選線裝置對故障區(qū)間進行定位。現(xiàn)有選線裝置所采用的故障定位方法有兩種，一種是信號注入法，包括“S，，注入法和工頻量注入法，該類方法不利用故障自身提供的故障信息進行被動式選線，而是主動地注入一個選線信號，其存在的缺點主要有三個，首先，由于注入信號的功率不夠大，變換到高壓側的注入信號非常微弱，很難準確測量；其次，注入信號會在非故障線路中產生充電電流，要占用注入電源的容量，而且當故障電阻較大時，故障線路與非故障線路上的信號差異不明顯；第三，需要附加信號裝置，操作較復雜，可靠性較低。第二種方法是通過測量線路的故障電流進行定位，但是這種方法測量的是相電流，由于單相接地電流遠小于負荷電流，因此無法準確提取故障信息，導致定位不準確?？傊?，現(xiàn)有的選線裝置不能快速、準確地從連接在同一母線的多條線路中檢測出發(fā)生小電流接地故障的線路，還需要研究性能更加優(yōu)越的選線裝置。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足、提供一種能夠能快速、準確地從連接在同一母線的多條線路中檢測出發(fā)生小電流接地故障線路的選線裝置。本實用新型所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的一種小電流接地故障選線裝置，由二次互感器、限幅電路、零序調整電路、STM32開發(fā)板、GPS模塊、GPRS模塊和液晶顯示器組成，所述二次互感器的輸入端接某線路零序電流或母線零序電壓信號，輸出端依次經限幅電路和零序調整電路接STM32開發(fā)板的PBO端口 ；所述STM32開發(fā)板通過串口與GPRS模塊和GPS模塊相連，其DO D15端接液晶顯示器，STM32開發(fā)板的PBll端口接GPS模塊的IPPS端口。上述小電流接地故障選線裝置，所述限幅電路由二極管、電阻和電容組成，四個二極管接成橋式限幅電路，電源輸出的正電壓經第一電阻與第二電阻分壓后經第三電阻給橋式限幅電路提供上限電壓，電源輸出的負電壓經第四電阻與第五電阻分壓后經第六電阻給橋式限幅電路提供下限電壓，橋式限幅電路的輸入端接二次互感器的信號輸出端，輸出信號經第七電阻和第八電阻分壓并由電容濾波后接零序調整電路的輸入端。[0008]上述小電流接地故障選線裝置，所述零序調整電路由運算放大器、可調電阻和電位器組成，運算放大器的同相輸入端接限幅電路的輸出端，反相輸入端接地，輸出端接STM32開發(fā)板的PBO端口 ；所述可調電阻的兩端分別接運算放大器的兩個RG端；所述電位器的兩端接直流電壓，滑動端接運算放大器的REF端。本實用新型可以方便地測量母線零序電壓和各線路上的零序電流，通過分析母線零序電壓和各線路上零序電流的幅值及相位就可以準確判斷發(fā)生小電流接地故障的線路。該裝置充分利用了系統(tǒng)在故障情況下的有效信息，不僅極大地提高了小電流接地故障定位的準確性，而且不受接地故障類型的影響，也不需要附加信號裝置，操作簡單，具有很高的
可靠性。本實用新型可在不停電的情況下快速、準確地確定小電流接地故障線路，有利于維修人員及時排除故障。本裝置適用于金屬性接地、經電弧接地、經過渡電阻接地等多種故障情況。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。圖I是本實用新型的電原理圖；圖2是存在單相接地故障時線路中的電流流向；圖3是選線原理不意圖。圖中各標號為T、二次互感器；U1、運算放大器；U2、STM32開發(fā)板；IXD、液晶顯示器；Rl R9、電阻；D1 D4、二極管；W、電位器；C、電容。
具體實施方式
參看
圖1，零序電壓、零序電流信號經過二次互感器T后轉變?yōu)?5V到+5V之間的低壓模擬量信號，然后經過由二極管Dl D4和電阻Rl R6組成的橋式限幅電路(限幅電路可防止沖擊電壓對系統(tǒng)的沖擊)，經過限幅后的模擬信號進入零序調整電路，此電路由高精度運算放大器Ul (AD620)、電阻R9、電位器W和電容C組成。AD620僅需要一個外部電阻來設置增益，增益范圍為I至10，000,電阻R7和R8對橋式限幅電路輸出的模擬信號分壓，電容C對模擬信號濾波，可調電阻R9控制AD620的增益大小，將信號調整到一個合適的幅值范圍。電位器W控制AD620的偏置電壓，可將輸出模擬信號全部調整到OV以上。經過調整后的模擬信號連接至STM32F103ZE開發(fā)板的PBO端口，PBO端口在STM32F103ZE開發(fā)板內連接到ADC控制器，并和處理器ARM Cortex-M3相連。STM32F103ZE開發(fā)板通過串口與GPRS模塊和GPS模塊相連，此外GPS模塊的秒脈沖信號經過PBll端口直接連接至ARMCortex-M3處理器。當GPS接收到衛(wèi)星信號就會提供秒脈沖，這時NVIC中斷控制器相應中斷使得ARM Cortex-M3處理器運行中斷程序。中斷程序控制定時器對ADC控制器定時，使得ADC控制器連續(xù)等時差采集模擬信號并將轉換后的數(shù)字信號發(fā)送至ARM Cortex-M3處理器。接收完信息后ARM Cortex-M3處理器將所有數(shù)據(jù)經過FFT運算，得出采集時刻的零序信息。并且ARM Cortex-M3處理器由串口 I讀取GPS衛(wèi)星時間，然后將零序信息加上讀取的衛(wèi)星時間，再由串口 2將數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS模塊及Internet。最后ARM Cortex_M3處理器通過IXD液晶屏顯示出零序信息以及GPS衛(wèi)星時間，并退出中斷程序。[0017]選線裝置測取線路零序電壓的數(shù)據(jù)通道由開口三角接線電路和兩級PT實現(xiàn)。對于中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障線路的零序網(wǎng)絡阻抗僅由線路的對地電容成分構成，零序電壓在線路上產生零序容性電流(參看圖2)。 現(xiàn)將母線指向負荷終端的方向定義為該網(wǎng)絡各分支的正方向。如圖2所示，線路I出現(xiàn)單相接地故障時，線路I零序電流相位滯后母線零序電壓相位90°。而對于線路2和線路3，由于沒有單相接地故障，零序電流相位超前母線零序電壓相位90°。參看圖3，從連接在同一母線的多條線路中檢測發(fā)生小電流接地故障的線路時，需要使用多個選線裝置同時測量母線零序電壓和各線路上的零序電流，測量母線零序電壓的選線裝置安裝在變電站，因此可以直接利用站內220v電壓源對裝置供電，裝置內部采用220V/±12V電源轉換模塊，作為裝置的供電電源。各選線裝置將測量數(shù)據(jù)發(fā)送的后臺監(jiān)測服務器，服務器通過分析母線零序電壓和各線路上零序電流的幅值及相位就可以準確判斷發(fā)生小電流接地故障的線路。
權利要求1.一種小電流接地故障選線裝置，其特征是，它由二次互感器(T)、限幅電路、零序調整電路、STM32開發(fā)板(U2)、GPS模塊、GPRS模塊和液晶顯示器(IXD)組成，所述二次互感器(T)的輸入端接某線路零序電流或母線零序電壓信號，輸出端依次經限幅電路和零序調整電路接STM32開發(fā)板(U2)的PBO端口 ；所述STM32開發(fā)板(U2)通過串口與GPRS模塊和GPS模塊相連，其DO D15端接液晶顯示器(LCD)，STM32開發(fā)板(U2)的PBll端口接GPS模塊的IPPS端口。
2.根據(jù)權利要求I所述的小電流接地故障選線裝置，其特征是，所述限幅電路由二極管、電阻和電容(C)組成，四個二極管接成橋式限幅電路，電源輸出的正電壓經第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)分壓后經第三電阻(R3)給橋式限幅電路提供上限電壓，電源輸出的負電壓經第四電阻(R4)與第五電阻(R5)分壓后經第六電阻(R6)給橋式限幅電路提供下限電壓，橋式限幅電路的輸入端接二次互感器(T)的信號輸出端，輸出信號經第七電阻(R7)和第八電阻(R8)分壓并由電容(C)濾波后接零序調整電路的輸入端。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的小電流接地故障選線裝置，其特征是，所述零序調整電路由運算放大器(U1)、可調電阻(R9)和電位器(W)組成，運算放大器(Ul)的同相輸入端接限幅電路的輸出端，反相輸入端接地，輸出端接STM32開發(fā)板(U2)的PBO端口 ；所述可調電阻(R9)的兩端分別接運算放大器(Ul)的兩個RG端；所述電位器(W)的兩端接直流電壓，滑動端接運算放大器(Ul)的REF端。
專利摘要一種小電流接地故障選線裝置，它由二次互感器、限幅電路、零序調整電路、STM32開發(fā)板、GPS模塊、GPRS模塊和液晶顯示器組成，所述二次互感器的輸入端接某線路零序電流或母線零序電壓信號，輸出端依次經限幅電路和零序調整電路接STM32開發(fā)板的PB0端口；所述STM32開發(fā)板通過串口與GPRS模塊和GPS模塊相連，其D0～D15端接液晶顯示器，STM32開發(fā)板的PB11端口接GPS模塊的1PPS端口。本實用新型可在不停電的情況下快速、準確地確定小電流接地故障線路，有利于維修人員及時排除故障。本裝置適用于金屬性接地、經電弧接地、經過渡電阻接地等多種故障情況。
文檔編號G01R31/08GK202522654SQ20122005026
公開日2012年11月7日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權日2012年2月16日
發(fā)明者李剛, 楊以涵, 田永超, 鄭顧平, 齊鄭 申請人:華北電力大學(保定)