中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置，其技术特点是：包括信号处理主模块、变频电源模块、PT二次侧辅助测量模块、信号预处理与传输模块和输出显示模块，所述的变频电源模块的输入端与220V交流电源相连接并在信号处理主模块控制下向PT二次侧辅助测量模块输出方波信号，从PT二次侧辅助测量模块中的取样电阻及消弧线圈PT二次侧采集各自的端电压并通过信号预处理与传输模块送入信号处理主模块，信号处理主模块计算出电网对地电容和电容电流后通过输出显示模块进行显示输出。本实用新型专利技术实现了对中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量功能，具有测量精度高、实时性强、安全可靠、测量方便、成本低廉等特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于中压配电网领域，尤其是一种中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置。
技术介绍
中性点经消弧线圈接地(也叫谐振接地)，是国内外中压电网大量采用的一种中性点接地方式。当采用这种接地方式的电网发生单相接地故障时，消弧线圈提供一电感电流，可补偿电网三相传输线对地电容产生的电流，使接地残流减小，并使故障相接地电弧两端的电压迅速降低，从而使电弧易于自熄。熄弧效果取决于消弧线圈的调谐程度，也就是消弧线圈产生的感性电流对电网电容电流的补偿程度，感性电流与容性电流越接近，熄弧效果越好，因此，电网电容电流是消弧线圈调谐的重要依据。目前，电容电流的测量方法主要有直接接地测量法、间接测量法和在线测量法。直接接地法操作及接线复杂，有可能危及非接地相绝缘薄弱处的绝缘而造成两相短路，所以现在很少采用。间接测量法主要包括中性点外加电容法、外加电压法和调谐法等，这些方法不仅不能完全实现在线测量，而且测量过程仍然比较复杂，另外其中有些方法需要增加造价较高的辅助测量设备(如外加电容法，需要提供容量不等的电容器组)而增加了测量成本，有些方法则需要消弧线圈的配合动作(如调谐法，需要两次对消弧线圈进行调谐才能完成测量)而增加了电力系统的不安全因素，干扰了电网的正常运行。电网电容电流在线测量方法可以概括为两类第一类是从电压互感器(TV) 二次侧注入信号的三频率注入法、两频率注入法、相量法和谐振法，第二类是从中性点或者母线PT(消弧线圈)二次侧注入信号的扫频法和变频法，现有的两类在线测量方法存在的问题是第一类方法在实际情况中实用性较差，第二类方法中，扫频法的测量时间较长，实时性不好；变频法的显著缺点是选择注入信号频率的复杂性，频率过高或过低都会影响测量精度。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量精度高、实时性强且不干扰电网正常运行的中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置，包括信号处理主模块、变频电源模块、PT 二次侧辅助测量模块、信号预处理与传输模块和输出显示模块，所述的变频电源模块的输入端与220V交流电源相连接并在信号处理主模块控制下向PT 二次侧辅助测量电路输出方波信号，从PT 二次侧辅助测量模块中的取样电阻及消弧线圈PT 二次侧采集各自的端电压并通过信号预处理与传输模块送入信号处理主模块，信号处理主模块计算出电网对地电容和电容电流后通过输出显示模块进行显示输出。而且，所述的变频电源模块由电源电路和方波信号发生电路连接构成，该电源电路由变压器、全波桥式整流电路及RC电路连接构成；该方波信号发生电路由四个反相器和四个MOSFET管及其辅助电路连接构成，四个反相器与信号处理主模块的四个控制接口相连接，四个MOSFET管及其辅助电路在信号处理主模块的控制下分成两组定时导通和截止以输出方波信号。而且，所述的信号预处理与传输模块由滤波电路、整形电路和光电隔离电路依次连接构成，该光电隔离电路的输出端与信号处理主模块相连接。而且，所述的显示输出模块由一组八段数码管构成。而且，所述的信号处理主模块为基于单片机的信号处理电路。本技术的优点和积极效果是I、本在线测量装置通过变频电源模块并采集消弧线圈PT的二次侧的电压及取样电阻的电压，由信号处理主模块进行分析计算得到电网对地电容和电容电流，其测量过程完全在线进行，不需要调谐消弧线圈，实现了测量过程与电网运行的双向无扰功能。 2、本在线测量装置测量工作完全在PT 二次侧进行，对测试现场工作人员、电力系统以及本测量装置自身来说都具有安全性好的特点。3、本在线测量装置在测量过程中，不需要任何辅助测试设备，本装置自身的成本也不高，节省了不必要的开支。4、本技术设计合理，实现了对中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量功能，具有测量精度高、实时性强、安全可靠、测量方便、成本低廉等特点。附图说明图I是本技术的电路框图；图2是本技术的与中性点经消弧线圈接地电路的连接示意图；图3是变频电源模块的电路原理图，图中所有①点均相互连接；图4是信号预处理与传输模块的原理图；图5是输出显示模块的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详述。一种中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置，如图I所示，包括基于单片机的信号处理主模块、变频电源模块、PT 二次侧辅助测量模块、信号预处理与传输模块和输出显示模块，基于单片机的信号处理主模块是以AT89C51单片机芯片为核心的处理电路，该信号处理主模块分别与变频电源模块、信号预处理与传输模块和输出显示模块相连接。变频电源模块的输入端与220V交流电源相连接，其在信号处理主模块输出的频率控制信号的控制下输出一定频率的方波信号并输出到PT 二次侧辅助测量模块上，PT 二次侧辅助测量模块由限流电阻、取样电阻和PT 二次侧构成以采集取样电阻端电压及消弧线圈PT 二次侧电压并送入信号预处理与传输模块，信号预处理与传输模块对消弧线圈PT 二次侧和采样电阻上的电压经滤波、整形、光电隔离处理后送入信号处理主模块，信号处理主模块进行相位分析以测出或推算出电网谐振频率，进而算出电网对地电容和电容电流，同时通过输出显示模块来完成对测量结果C与1C的交替显示输出。如图2所示，本在线测量装置安装在消弧线圈PT的二次侧，信号处理主模块不仅控制变频电源模块的频率变化，而且通过对送入的电压 (与％进行相位分析以确定电网的谐振频率并计算电网对地电容和电容电流。图中为频率由信号处理主模块所控制的变频电源，q与％为需要取出的信号L力消弧线圈PT 二次侧电压， /2为取样电阻(ιω/iw)两端电压，G与电路中的电流/同相位；取样电阻的参数为ΙΩ/IW，限流电阻的参数为300 Ω /300W ;消弧线圈PT可视为一个理想变压器，设其变比为η，则变频电源对PT —次侧施加的影响相当于电压值为Df1的电压源作用在由消弧线圈L、消弧线圈的等值损耗电导gy电网对地电容C和电网对地漏电导gc四者并联构成的电路中，这里设电压源的参考方向为上正下负；当该并联电路发生GCL谐振时，电压^^与流过该电压源的电流巡是同相位的，这里设与为非关联参考方向；根据理想变压器的特性，可知电流./Z与图2中的电流/同相位，电压邮丨与 洞相位，因此当PT —次侧发生GCL并联谐振时，同相位，即M与G同相位；可见，只要在某一频率下检测到G与Z同相位，即证明PT —次侧发生了 GCL谐振,记此时变频电源&的频率为fci，则有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置，其特征在于：包括信号处理主模块、变频电源模块、PT二次侧辅助测量模块、信号预处理与传输模块和输出显示模块，所述的变频电源模块的输入端与220V交流电源相连接并在信号处理主模块控制下向PT二次侧辅助测量电路输出方波信号，从PT二次侧辅助测量模块中的取样电阻及消弧线圈PT二次侧采集各自的端电压并通过信号预处理与传输模块送入信号处理主模块，信号处理主模块计算出电网对地电容和电容电流后通过输出显示模块进行显示输出。

【技术特征摘要】
1.一种中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置，其特征在于包括信号处理主模块、变频电源模块、PT 二次侧辅助测量模块、信号预处理与传输模块和输出显示模块，所述的变频电源模块的输入端与220V交流电源相连接并在信号处理主模块控制下向PT 二次侧辅助测量电路输出方波信号，从PT 二次侧辅助测量模块中的取样电阻及消弧线圈PT 二次侧采集各自的端电压并通过信号预处理与传输模块送入信号处理主模块，信号处理主模块计算出电网对地电容和电容电流后通过输出显示模块进行显示输出。2.根据权利要求I所述的中性点经消弧线圈接地电网电容电流的在线测量装置，其特征在于所述的变频电源模块由电源电路和方波信号发生电路连接构成，该电源电路由变压器、全波桥式整流电路及RC电路连接构成；该方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渭澎，李玲玲，刘歆，张士暖，张云龙，金熙，杨立奎，高建森，
申请(专利权)人：天津市电力公司，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：