一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置，包括三路信号处理支路，模数转换模块，相位差测量模块，过零比较器模块，中央处理器模块，电流恒流源模块。本实用新型专利技术的优点在于：可以准确的区分出分频谐振，高频谐振，基频谐振与单相接地故障，并根据故障类型发送不同指令到终端，根据指令选择谐振抑制支路或选线支路；同时以电压和频率判断分频谐振与高频谐振，可以获得更为精确的结果；根据单相接地与基频谐振的对地阻抗的不同，通入电流产生的电压不同来判断单相接地与基频谐振，判断更加准确，并且十分实用。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置
本专利技术涉及配电网控制保护
，特别涉及一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置。
技术介绍
在配电网中，系统中性点一般是不接地系统，在系统母线上接有用于测量和监视的电压互感器(PT)，当电压互感器出现饱和时，电感不再是常数，会随着电流或磁通的变化而变化，与三相导线的对地电容之间在母线开关合闸操作、线路单相弧光接地自动消失、系统负荷剧烈变化时产生铁磁谐振现象，会造成系统过电压和PT过电流，使PT熔丝熔断，甚至烧毁PT。电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振包括：基频谐振，高频谐振，分频谐振。其中基频谐振会出现三相电压一相降低，两相升高的现象。这与单相接地故障很相似，但实际上并不存在接地的现象，所以基频谐振又被称为虚幻接地。现有的铁磁谐振与抑制装置与单相接地故障选线装置都是通过检测PT开口三角形的零序电压进行工作的，然而基频谐振与单相接地故障的现象十分的相似，就会导致铁磁谐振抑制装置或单相接地选线装置误动作，造成事故。此外，现有的装置不能准确区分基频谐振、高频谐振、分频谐振与单相接地故障，甚至会造成误判断，不利于对系统采取合适的抑制措施和检修维护人员的处理。所以，必须研发一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析方法及装置，能够准确的区分出基频谐振、高频谐振、分频谐振与单相接地故障，用以相应的保护装置动作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置，可以准确的区分出基频谐振、高频谐振、分频谐振与单相接地故障。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置，其创新点在于：包括三路信号处理支路，模数转换模块，相位差测量模块，过零比较器模块，中央处理器模块，电流恒流源模块；所述三路信号处理支路分别为采集ABC三相电压支路，采集PT开口三角频率支路及采集PT开口三角电压支路，所述采集ABC三相电压支路包括一小型变压器1，一电压跟随器，一低通滤波器1，所述小型变压器1前端连接PT二次侧，后端连接电压跟随器，所述电压跟随器连接至所述低通滤波器1，所述低通滤波器1连接所述模数转换模块，所述模数转换模块连接至中央处理单元；所述采集PT开口三角电压支路包括一带通滤波器，带通滤波器输入端连接至PT二次侧的末端，带通滤波器输出端连接至所述相位差测量模块，所述相位差测量模块连接至中央处理单元；所述采集PT开口三角频率支路包括一小型变压器2，低通滤波器2，所述小型变压器2输入端连接至PT开口三角形，输出端连接至所述低通滤波器2输入端，所述低通滤波器2输出端连接至所述过零比较器模块，所述过零比较器连接至中央处理模块。本专利技术的优点在于：可以准确的区分出分频谐振，高频谐振，基频谐振与单相接地故障，并根据故障类型发送不同指令到终端，根据指令选择谐振抑制支路或选线支路；同时以电压和频率判断分频谐振与高频谐振，可以获得更为精确的结果；根据单相接地与基频谐振的对地阻抗的不同，通入电流产生的电压不同来判断单相接地与基频谐振，判断更加准确，并且十分实用。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置的结构示意图。图2为相位差测量模块的实现示意图。图3为注入电流电路图。图4为电路等效图。图5为恒定电流的波形。图6为基频谐振时通入固定电流得到的电压波形。图7为单相接地(经过渡电阻接地)时通入固定电流得到的电压波形。图8为单相接地(金属性接地)时通入固定电流得到的电压波形；图9为本专利技术工作流程图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。如图1所示的一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置，包括三路信号处理支路，模数转换模块，相位差测量模块，过零比较器模块，中央处理器模块，电流恒流源模块。三路信号处理支路分别为采集ABC三相电压支路，采集PT开口三角频率支路及采集PT开口三角电压支路。采集ABC三相电压支路包括一小型变压器1，一电压跟随器，一低通滤波器1；小型变压器1前端连接PT二次侧，后端连接所述电压跟随器，小型变压器将PT二次侧的A、B、C三相电压降压至可供AD转换芯片采样的-5～+5V电压，电压跟随器连接至所述低通滤波器1，低通滤波器1连接所述AD转换器，电压跟随器起到阻抗变换的作用，降低AD转换芯片输入阻抗对信号的影响，所述低通滤波器滤除电压信号中的高频信号的干扰，本专利技术实施例将频率高于500HZ的信号滤除。模数转换模块连接至中央处理单元，本专利技术实施例采用ADS7824P模数转化芯片，将PT二次侧的三相电压转换为数字信号供中央处理模块处理。采集PT开口三角电压支路包括一带通滤波器，带通滤波器输入端连接至PT开口三角绕组，带通滤波器输出端连接至相位差测量模块，将通入固定频率电流后，PT二次侧反馈的电压信号通过带通滤波器，滤除工频电压信号，本专利技术的实施例的带通滤波器允许通过的频率范围为800～1200HZ。如图2所示，相位差测量模块连接至中央处理单元，以电流恒流源的电流波形作为参考通道，以其产生的反馈电压的波形为测试通道，两信号通过脉冲形成电路将正弦信号变成尖脉冲，来控制双稳态触发器，由此产出宽度为ΔT的闸门信号，使时间闸开启，时钟振荡器产生频率为50kHZ的标准脉冲，通过时间闸门连接至中央处理器，有中央处理器换算为相位差。采集PT开口三角频率支路包括一小型变压器2，低通滤波器2，小型变压器2输入端连接至PT开口三角形，输出端连接至所述低通滤波器2输入端，低通滤波器2输出端连接至所述过零比较器模块。小型变压器将开口三角形电压信号降低至本专利技术实施例的过零比较器LM339的工作电压范围，这里取-10～+10V，低通滤波器2滤除电压信号中的高频信号的干扰，本专利技术实施例将频率高于500HZ的信号滤除。过零比较器连接至中央处理模块，本专利技术的实施例采用LM339芯片，将PT开口三角形的电压频率信号形成脉冲，中央处理模块通过脉冲计数得到频率值。如图3所述，恒流电流源，通过中央处理器控制，通过向PT开口三角绕组通入固定电流。本专利技术的实施例产生频率为125Hz，幅值10A的，初相角为0的恒定电流。如图5所示，一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析装置的中央处理模块具体的判断流程为：首先，根据采集到的A、B、C三相电压和PT开口三角形电压频率判断：若三相电压均升高且电压频率的低于工频频率，则判断为发生分频谐振；若三相电压均升高且电压频率的高于工频频率，则判断为发生高频谐振；若一相电压降低、两相电压升高且频率的主要部分为工频频率，则判断发生基频谐振或单相接地故障；由图4可知，忽略了线路的电阻值R，n1、n2为PT高低压绕组匝数，注入固定频率电流后得到的反馈电压与电流的关系为，基频时：单相接地时：通入的固定电流的相位值设为0，得到电压的辐角θ：基频时：单相接地时：根据中央处理器得到的电压与电流的相位差，并与90°相角进行比较，得到电压与电流相角变化值ε＝90°-θ考虑到综合误差的影响，设定一个阈值，本专利技术设定为2°，得出判据如下：若相角变化值ε≥2°时，判定为单相接地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置，其特征在于：包括三路信号处理支路，模数转换模块，相位差测量模块，过零比较器模块，中央处理器模块，电流恒流源模块；所述三路信号处理支路分别为采集ABC三相电压支路，采集PT开口三角频率支路及采集PT开口三角电压支路，所述采集ABC三相电压支路包括一小型变压器1，一电压跟随器，一低通滤波器1，所述小型变压器1前端连接PT二次侧，后端连接电压跟随器，所述电压跟随器连接至所述低通滤波器1，所述低通滤波器1连接所述模数转换模块，所述模数转换模块连接至中央处理单元；所述采集PT开口三角电压支路包括一带通滤波器，带通滤波器输入端连接至PT二次侧的末端，带通滤波器输出端连接至所述相位差测量模块，所述相位差测量模块连接至中央处理单元；所述采集PT开口三角频率支路包括一小型变压器2，低通滤波器2，所述小型变压器2输入端连接至PT开口三角形，输出端连接至所述低通滤波器2输入端，所述低通滤波器2输出端连接至所述过零比较器模块，所述过零比较器连接至中央处理模块。

【技术特征摘要】
2016.04.15 CN 20162032044291.一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析专用装置，其特征在于：包括三路信号处理支路，模数转换模块，相位差测量模块，过零比较器模块，中央处理器模块，电流恒流源模块；所述三路信号处理支路分别为采集ABC三相电压支路，采集PT开口三角频率支路及采集PT开口三角电压支路，所述采集ABC三相电压支路包括一小型变压器1，一电压跟随器，一低通滤波器1，所述小型变压器1前端连接PT二次侧，后端连接电压跟随...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，王爱军，赵勇，陈亚东，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司盐城供电公司，国网江苏省电力公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32