一种零序电流载波信号发生装置及信号传输方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力系统单相接地故障检测技术，具体涉及一种零序电流载波信号发生装置及信号传输方法，包括配电网和变电站母线，还包括零序电流载波信号源和母线信号接收器；零序电流载波信号源安装在配电网出线节点处，用于将该节点处提取的零序电流信号转化为高频载波信号；零序电流载波信号源与配电网、故障点、大地、变电站母线形成回路；由母线信号接收器通过提取高频载波信号，获取零序电流的幅值和相位信息。在配电网线路上通过零序电流载波信号源将工频零序电流信号转化为包含零序电流幅值、相位信息的高频载波信号，母线信号接收器提取高频载波信号，实现电网零序电流远程传输与检测，为故障定位提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统单相接地故障检测
，尤其涉及一种零序电流载波信号发生装置及信号传输方法。
技术介绍
在10kV/35kV配电网中，单相接地故障是配电系统最常见的故障占，线路总故障的70％～80％。单相接地不仅影响了用户的正常供电，而且可能产生过电压，烧坏设备，甚至引起相间短路而扩大事故。及时找出故障点并对故障点进行隔离是十分必要的，一方面可以提高对用户供电的可靠性，另一方面可保证电网设备的安全运行。在配电网发生单相接地故障时，其中一个重要特征就是会产生零序电流，大多数故障定位方法也是基于对零序电流特征的分析，因此准确的检测零序电流并将这个零序电流信息传输至变电站，是十分必要的。目前国内采用的方法主要分为两种：第一种是通过无线传输方式，将零序电流互感器提取的零序电流信号通过传感器转化为电磁信号，再通过无线传输方式传输至基站内，其缺点是信号衰减和畸变很严重，较难准确还原原始零序电路信号。第二种是通过光电传感器，将零序电流互感器提取的零序电流信号转化为光信号，再通过光纤传输至变电站读取，此种方式十分复杂，且成本极高，无法大规模实用。目前两种典型的配电网零序电流检测及传输方法，分别存在检测精度不高、方式复杂、成本高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种能准确的对配电网零序电流进行检测，并可靠的将该零序电流信号的幅值、相位信息传输至变电站母线处的装置。本专利技术的目的之二是提供一种利用配电网零序电流信号源传输信号的方法，准确可靠地实现配电网零序电流检测，为故障定位提供依据。为实现本专利技术目的之一，本专利技术采用的技术方案是：一种零序电流载波信号发生装置，包括配电网和变电站母线，还包括零序电流载波信号源和母线信号接收器；所述零序电流载波信号源安装在配电网出线节点处，用于将该节点处提取的零序电流信号转化为高频载波信号；所述零序电流载波信号源与配电网、故障点、大地、变电站母线形成回路；安装在变电站母线处的母线信号接收器通过提取所述高频载波信号，获取零序电流的幅值和相位信息。在上述的零序电流载波信号发生装置中，所述零序电流载波信号源包括接入所述配电网线路的电流互感器，并联在所述电流互感器两端的电阻，以及并联在电阻两端的双向电力电子开关；通过高频方波信号控制所述双向电力电子开关的通断。在上述的零序电流载波信号发生装置中，所述母线信号接收器包括一个电阻和三个电容，所述三个电容接入变电站母线再与一个电阻相连，且所述电阻接地。在上述的零序电流载波信号发生装置中，所述高频方波信号频率范围在几十kHz到数百kHz。为实现本专利技术目的之二，采用的技术方案是：一种利用零序电流载波信号发生装置传输信号的方法，包括以下步骤：步骤1、通过电流互感器二次侧并入电阻提取配电网线路的零序电流信号，并在该电阻两端并入双向电力电子开关；步骤2、用频带范围数十kHz到数百kHz的高频方波信号控制双向电力电子开关的开通与关断，从而对电阻两端与零序电流成正比的工频电压信号进行高频载波调制，形成零序电流高频载波信号；步骤3、所述高频载波信号经电流互感器耦合至一次侧，加至输电线；步骤4、所述高频载波信号包含了零序电流的幅值和相位信息，并与线路、大地形成回路，传至变电站母线；步骤5.通过装设在变电站母线的母线信号接收器提取高频载波信号，并对高频载波信号进行处理，获取线路零序电流的幅值和相位信息，准确检测配电网零序电流。在上述的利用零序电流载波信号发生装置传输信号的方法中，所述加至输电线的高频载波信号电压为1V以内，频率在几十kHZ以上，对电网的影响小，能够实现配电网零序电流远程传输与检测。本专利技术的有益效果是：能实现配电网零序电流远程传输与检测，方法简单，成本较低。通过准确、可靠的配电网零序电流检测，为故障定位提供依据。附图说明图1为本专利技术一个实施例零序电流载波信号发生装置结构示意图；图2为本专利技术一个实施例零序电流载波信号源拓扑结构图；图3为本专利技术一个实施例电力电子开关的PWM控制信号示意图；图4为本专利技术一个实施例零序电压调制系数S(t)示意图；图5为本专利技术一个实施例原始零序电压信号U0(t)示意图；图6为本专利技术一个实施例电力电子开关调制后的零序电压信号U0'(t)＝S(t)U0(t)示意图；图7为本专利技术一个实施例注入到线路中的高频零序电压信号Us(t)示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接\应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本专利技术实施例采用如下技术方案：一种零序电流载波信号发生装置，包括配电网和变电站母线，还包括零序电流载波信号源和母线信号接收器；所述零序电流载波信号源安装在配电网出线节点处，用于将该节点处提取的零序电流信号转化为高频载波信号；所述零序电流载波信号源与配电网、故障点、大地、变电站母线形成回路；安装在变电站母线处的母线信号接收器通过提取所述高频载波信号，获取零序电流的幅值和相位信息。进一步，所述零序电流载波信号源包括接入所述配电网线路的电流互感器，并联在所述电流互感器两端的电阻，以及并联在电阻两端的双向电力电子开关；通过高频方波信号控制所述双向电力电子开关的通断。进一步，所述母线信号接收器包括一个电阻和三个电容，所述三个电容接入变电站母线再与一个电阻相连，且所述电阻接地。更进一步，所述高频方波信号频率范围在几十kHz到数百kHz。一种利用零序电流载波信号发生装置传输信号的方法，包括以下步骤：步骤1、通过电流互感器二次侧并入电阻提取配电网线路的零序电流信号，并在该电阻两端并入双向电力电子开关；步骤2、用频带范围数十kHz到数百kHz的高频方波信号控制双向电力电子开关的开通与关断，从而对电阻两端与零序电流成正比的工频电压信号进行高频载波调制，形成零序电流高频载波信号；步骤3、所述高频载波信号经电流互感器耦合至一次侧，加至输电线；步骤4、所述高频载波信号包含了零序电流的幅值和相位信息，并与线路、大地形成回路，传至变电站母线；步骤5.通过装设在变电站母线的母线信号接收器提取高频载波信号，并对高频载波信号进行处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零序电流载波信号发生装置，包括配电网和变电站母线，其特征是，还包括零序电流载波信号源和母线信号接收器；所述零序电流载波信号源安装在配电网出线节点处，用于将该节点处提取的零序电流信号转化为高频载波信号；所述零序电流载波信号源与配电网、故障点、大地、变电站母线形成回路; 安装在变电站母线处的母线信号接收器通过提取所述高频载波信号，获取零序电流的幅值和相位信息。

【技术特征摘要】
1.一种零序电流载波信号发生装置，包括配电网和变电站母线，其特征是，还包括零序电流载波信号源和母线信号接收器；所述零序电流载波信号源安装在配电网出线节点处，用于将该节点处提取的零序电流信号转化为高频载波信号；所述零序电流载波信号源与配电网、故障点、大地、变电站母线形成回路;安装在变电站母线处的母线信号接收器通过提取所述高频载波信号，获取零序电流的幅值和相位信息。2.如权利要求1所述的零序电流载波信号发生装置，其特征是，所述零序电流载波信号源包括接入所述配电网线路的电流互感器，并联在所述电流互感器两端的电阻，以及并联在电阻两端的双向电力电子开关；通过高频方波信号控制所述双向电力电子开关的通断。3.如权利要求1所述的零序电流载波信号发生装置，其特征是，所述母线信号接收器包括一个电阻和三个电容，所述三个电容接入变电站母线再与一个电阻相连，且所述电阻接地。4.如权利要求2所述的零序电流载波信号发生装置，其特征是，所述高频方波信号频率范围在几十kHz到数百kHz。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，刘毅敏，陈柏超，费雯丽，
申请(专利权)人：武汉科技大学，武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42