本發(fā)明涉及檢測(cè)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種基于π型濾波器濾波設(shè)計(jì)供電的接地故障檢測(cè)電路。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置(主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等)轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲(chǔ)存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都在同一時(shí)間內(nèi)完成，并在同一地域內(nèi)有機(jī)地組成一個(gè)整體，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對(duì)電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。

電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使用高效、無污染、使用方便、易于控制的電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時(shí)代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)高低已成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。

故障接地(fault earthing)又稱為接地故障，指導(dǎo)體與大地的意外連接。電線路所設(shè)置的過電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)；利用零序電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；利用剩余電流實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)。

當(dāng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，存在如下幾種接地故障：

(1)當(dāng)發(fā)生一相(如A相)不完全接地時(shí)，即通過高電阻或電弧接地，這時(shí)故障相的電壓降低，非故障相的電壓升高，它們大于相電壓，但達(dá)不到線電壓。電壓互感器開口三角處的電壓達(dá)到整定值，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。

(2)如果發(fā)生某相完全接地，則故障相的電壓降到零，非故障相的電壓升高到線電壓。此時(shí)電壓互感器開口三角處出現(xiàn)100V電壓，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。

(3)電壓互感器高壓側(cè)出現(xiàn)一相(A相)斷線或熔斷件熔斷，此時(shí)故障相的指示不為零，這是由于此相電壓表在二次回路中經(jīng)互感器線圈和其他兩相電壓表形成串聯(lián)回路，出現(xiàn)比較小的電壓指示，但不是該相實(shí)際電壓，非故障相仍為相電壓?；ジ衅鏖_口三角處會(huì)出現(xiàn)35V左右電壓值，并啟動(dòng)繼電器，發(fā)出接地信號(hào)。

(4)由于系統(tǒng)中存在容性和感性參數(shù)的元件，特別是帶有鐵芯的鐵磁電感元件，在參數(shù)組合不匹配時(shí)會(huì)引起鐵磁諧振，并且繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。

(5)空載母線虛假接地現(xiàn)象。在母線空載運(yùn)行時(shí)，也可能會(huì)出現(xiàn)三相電壓不平衡，并且發(fā)出接地信號(hào)。但當(dāng)送上一條線路后接地現(xiàn)象會(huì)自行消失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于π型濾波器濾波設(shè)計(jì)供電的接地故障檢測(cè)電路，采用π型RC濾波電路進(jìn)行整流后的直流電源濾波處理，并利用穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓為故障檢測(cè)處理電路提供穩(wěn)定的工作電壓，避免在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，由于電壓波動(dòng)不穩(wěn)定而造成檢測(cè)不準(zhǔn)確的情況發(fā)生。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于π型濾波器濾波設(shè)計(jì)供電的接地故障檢測(cè)電路，設(shè)置有順次連接的降壓變壓器T、整流電路、π型RC濾波電路、穩(wěn)壓管Z1及故障檢測(cè)處理電路，在整流電路內(nèi)設(shè)置有橋式整流器，且橋式整流器的交流輸入端與降壓變壓器T的次級(jí)端相連接，橋式整流器的直流輸出端與π型RC濾波電路的輸入端相連接；在π型RC濾波電路內(nèi)設(shè)置有電容C3、電阻R16及電容C4，電容C3連接在橋式整流器的直流輸出端上，電容C3的第一端與電阻R16的第一端相連接，電阻R16的第二端與電容C4的第一端相連接，電容C4的第二端與電容C3的第二端相連接；穩(wěn)壓管Z1與電容C4相并聯(lián)，且穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極與電阻R16的第二端相連接，穩(wěn)壓管Z1的正極與電容C4的第二端相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述故障檢測(cè)處理電路內(nèi)設(shè)置有三相矢量輸入電路、加法器電路、第一窗口比較電路、第二窗口比較電路、檢測(cè)報(bào)警處理電路，所述三相矢量輸入電路與加法器電路相連接，加法器電路分別與第一窗口比較電路和第二窗口比較電路相連接，第一窗口比較電路和第二窗口比較電路皆與檢測(cè)報(bào)警處理電路相連接，所述穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極與第一窗口比較電路相連接，穩(wěn)壓管Z1的正極與第二窗口比較電路相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述加法器電路內(nèi)設(shè)置有集成運(yùn)放U1、電阻R4、電阻R5、電阻R6及電容C1，電阻R4、電阻R5及電容C1相互并聯(lián)，且并聯(lián)后的一個(gè)共接端與集成運(yùn)放U1的9腳相連接，并聯(lián)后的另一個(gè)共接端通過電阻R6與第二窗口比較電路相連接，集成運(yùn)放U1的10腳通過電阻R6接地，集成運(yùn)放U1的8腳與第一窗口比較電路相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述第一窗口比較電路內(nèi)設(shè)置有電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、二極管D2及集成運(yùn)放U2，所述集成運(yùn)放U1的8腳與集成運(yùn)放U2的8腳相連接，電阻R11的第一端與電阻R12的第二端相連接，電阻R12的第一端和電阻R13的第一端相連接，電阻R13的第二端分別和二極管D2的負(fù)極、檢測(cè)報(bào)警處理電路及集成運(yùn)放U2的14腳相連接，二極管D2的正極與電阻R11的第二端相連接，集成運(yùn)放U2的9腳通過電阻R10接地。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述電阻R12的第一腳還與穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述第二窗口比較電路內(nèi)設(shè)置有集成運(yùn)放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9及二極管D1，集成運(yùn)放U3的11腳分別與電阻R6和電阻R9的第一端相連接，電阻R9的第二端與二極管D1的正極相連接，二極管D1的負(fù)極分別與檢測(cè)報(bào)警處理電路和集成運(yùn)放U3的13腳相連接；集成運(yùn)放U3的10腳通過電阻R8接地，且集成運(yùn)放U3的10腳還通過電阻R7與穩(wěn)壓管Z1的正極相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述檢測(cè)報(bào)警處理電路內(nèi)設(shè)置有電阻R14、電阻R15、二極管D3、二極管D4、二極管D5及電容C2，電阻R14的第一端和二極管D3的正極相連接且與集成運(yùn)放U2的14腳和集成運(yùn)放U3的13腳相連接；電阻R14的第二端和二極管D13的負(fù)極相連接且分別與電容C2的第一端、電阻R15的第一端、二極管D4的正極和二極管D5的負(fù)極相連接，電容C2的第二端和二極管D5的正極相連接且接地，所述電阻R15的第二端與后級(jí)的報(bào)警電路相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述二極管D4的負(fù)極還有+5V電源相連接。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述三相矢量輸入電路與集成運(yùn)放U1的9腳相連接，且三相矢量輸入電路內(nèi)設(shè)置有呈并聯(lián)連接的電阻R1、電阻R2及電阻R3。

進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述集成運(yùn)放U2和U3采用同一片集成運(yùn)放芯片，且集成運(yùn)放U2和集成運(yùn)放U3的芯片型號(hào)為LM339；所述集成運(yùn)放U1采用LF347。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明采用π型RC濾波電路進(jìn)行整流后的直流電源濾波處理，并利用穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓為故障檢測(cè)處理電路提供穩(wěn)定的工作電壓，避免在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，由于電壓波動(dòng)不穩(wěn)定而造成檢測(cè)不準(zhǔn)確的情況發(fā)生。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)進(jìn)行接地故障檢測(cè)、分析而設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，具有操作簡(jiǎn)單，使用靈敏等特性。

本發(fā)明采用集成運(yùn)放構(gòu)建加法器電路，用來進(jìn)行故障信號(hào)的判斷，而后根據(jù)判斷結(jié)果輸送至后級(jí)的報(bào)警電路，以便達(dá)到報(bào)警的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

一種基于π型濾波器濾波設(shè)計(jì)供電的接地故障檢測(cè)電路，采用π型RC濾波電路進(jìn)行整流后的直流電源濾波處理，并利用穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓為故障檢測(cè)處理電路提供穩(wěn)定的工作電壓，避免在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，由于電壓波動(dòng)不穩(wěn)定而造成檢測(cè)不準(zhǔn)確的情況發(fā)生，如圖1所示，特別設(shè)置成下述結(jié)構(gòu)：設(shè)置有順次連接的降壓變壓器T、整流電路、π型RC濾波電路、穩(wěn)壓管Z1及故障檢測(cè)處理電路，在整流電路內(nèi)設(shè)置有橋式整流器，且橋式整流器的交流輸入端與降壓變壓器T的次級(jí)端相連接，橋式整流器的直流輸出端與π型RC濾波電路的輸入端相連接；在π型RC濾波電路內(nèi)設(shè)置有電容C3、電阻R16及電容C4，電容C3連接在橋式整流器的直流輸出端上，電容C3的第一端與電阻R16的第一端相連接，電阻R16的第二端與電容C4的第一端相連接，電容C4的第二端與電容C3的第二端相連接；穩(wěn)壓管Z1與電容C4相并聯(lián)，且穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極與電阻R16的第二端相連接，穩(wěn)壓管Z1的正極與電容C4的第二端相連接。

在設(shè)計(jì)使用時(shí)，所述橋式整流器或采用全橋整流堆封裝件或采用二極管(D6-D9)構(gòu)成的全波整流橋，且二極管D6和二極管D8的正極相連接，并構(gòu)成直流輸出端的一端；二極管D7和二極管D9的負(fù)極相連接，并構(gòu)成直流輸出端的另一端；二極管D6的負(fù)極和待加工D7的正極相連接，并構(gòu)成交流輸入端的一端；二極管D8的負(fù)極和二極管D9的正極相連接，并構(gòu)成交流輸入端的另一端。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述故障檢測(cè)處理電路內(nèi)設(shè)置有三相矢量輸入電路、加法器電路、第一窗口比較電路、第二窗口比較電路、檢測(cè)報(bào)警處理電路，所述三相矢量輸入電路與加法器電路相連接，加法器電路分別與第一窗口比較電路和第二窗口比較電路相連接，第一窗口比較電路和第二窗口比較電路皆與檢測(cè)報(bào)警處理電路相連接，所述穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極與第一窗口比較電路相連接，穩(wěn)壓管Z1的正極與第二窗口比較電路相連接。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述加法器電路內(nèi)設(shè)置有集成運(yùn)放U1、電阻R4、電阻R5、電阻R6及電容C1，電阻R4、電阻R5及電容C1相互并聯(lián)，且并聯(lián)后的一個(gè)共接端與集成運(yùn)放U1的9腳相連接，并聯(lián)后的另一個(gè)共接端通過電阻R6與第二窗口比較電路相連接，集成運(yùn)放U1的10腳通過電阻R6接地，集成運(yùn)放U1的8腳與第一窗口比較電路相連接。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述第一窗口比較電路內(nèi)設(shè)置有電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、二極管D2及集成運(yùn)放U2，所述集成運(yùn)放U1的8腳與集成運(yùn)放U2的8腳相連接，電阻R11的第一端與電阻R12的第二端相連接，電阻R12的第一端和電阻R13的第一端相連接，電阻R13的第二端分別和二極管D2的負(fù)極、檢測(cè)報(bào)警處理電路及集成運(yùn)放U2的14腳相連接，二極管D2的正極與電阻R11的第二端相連接，集成運(yùn)放U2的9腳通過電阻R10接地。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述電阻R12的第一腳還與穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極相連接。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述第二窗口比較電路內(nèi)設(shè)置有集成運(yùn)放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9及二極管D1，集成運(yùn)放U3的11腳分別與電阻R6和電阻R9的第一端相連接，電阻R9的第二端與二極管D1的正極相連接，二極管D1的負(fù)極分別與檢測(cè)報(bào)警處理電路和集成運(yùn)放U3的13腳相連接；集成運(yùn)放U3的10腳通過電阻R8接地，且集成運(yùn)放U3的10腳還通過電阻R7與穩(wěn)壓管Z1的正極相連接。

實(shí)施例7：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：在所述檢測(cè)報(bào)警處理電路內(nèi)設(shè)置有電阻R14、電阻R15、二極管D3、二極管D4、二極管D5及電容C2，電阻R14的第一端和二極管D3的正極相連接且與集成運(yùn)放U2的14腳和集成運(yùn)放U3的13腳相連接；電阻R14的第二端和二極管D13的負(fù)極相連接且分別與電容C2的第一端、電阻R15的第一端、二極管D4的正極和二極管D5的負(fù)極相連接，電容C2的第二端和二極管D5的正極相連接且接地，所述電阻R15的第二端與后級(jí)的報(bào)警電路相連接。

實(shí)施例8：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述二極管D4的負(fù)極還有+5V電源相連接。

實(shí)施例9：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述三相矢量輸入電路與集成運(yùn)放U1的9腳相連接，且三相矢量輸入電路內(nèi)設(shè)置有呈并聯(lián)連接的電阻R1、電阻R2及電阻R3。

實(shí)施例10：

本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖1所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述集成運(yùn)放U2和U3采用同一片集成運(yùn)放芯片，且集成運(yùn)放U2和集成運(yùn)放U3的芯片型號(hào)為LM339；所述集成運(yùn)放U1采用LF347。

LM339電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，LM339是很常見的集成電路。利用lm339可以方便的組成各種電壓比較器電路和振蕩器電路。

LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：1)失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2)電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；3)對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；4)共模范圍很大，為0～(Ucc-1.5V)Vo；5)差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6)輸出端電位可靈活方便地選用。

LM339引腳配置見表1：

表1

LF347引腳配置見表2：

表2

本發(fā)明中所有電阻和電容皆采用貼片元件；本發(fā)明的第一級(jí)加法器電路為一個(gè)用于求和的加法器電路，輸出三相電流值具有矢量關(guān)系，當(dāng)三相電流平衡時(shí)，其矢量和為零，加法器U1的8腳輸出電壓應(yīng)接近0V；當(dāng)三相電流不平衡度增大，經(jīng)后級(jí)U2、U3構(gòu)成的窗口電壓比較器(鑒別正、負(fù)的失衡電流值)，輸出接地報(bào)警信號(hào)，并通過給后級(jí)的報(bào)警電路。

在應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，檢修過程如下。

(1)將本發(fā)明與變頻器連接，變頻器上電后，顯示正常?？蛰d，投入啟動(dòng)信號(hào)，運(yùn)行也正常；變頻器帶載后，啟動(dòng)過程中跳接地故障而停機(jī)。此時(shí)同步監(jiān)測(cè)到U2的14腳變?yōu)?15V-確定產(chǎn)生了接地信號(hào)輸出。

(2)電流互感器輸出的IU、IV、IW信號(hào)經(jīng)三相矢量輸入電路輸入，監(jiān)測(cè)電流互感器輸出的IU、IV、IW信號(hào)，都為0.25V，說明3只電流互感器輸出信號(hào)是對(duì)的，故障在U1、U2、U3等電路。

(3)因R2虛焊，使三相電流的矢量和不為零，運(yùn)行中產(chǎn)生接地信號(hào)輸出，使變頻器保護(hù)停機(jī)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。