补偿电网对地电容电流测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种补偿电网对地电容电流测量系统，其主要特点是：包括控制与信号处理电路、扫频信号源电路、PT二次侧辅助测量电路、电压电流测取电路和显示电路；控制与信号处理电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路、显示电路以及补偿电网中的消弧线圈相连接，PT二次侧辅助测量电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路相连接。本测量系统将设计合理，能够在不同条件下均可准确测量出补偿电网的对地电容电流，保证了保证在不同条件下测量结果的准确性，有效地加快了扫频速度，提高了系统的效率；同时，所有的测量过程均在PT低压侧进行，具有安全性好的特点，也便于工作人员进行维护与调试。

【技术实现步骤摘要】
补偿电网对地电容电流测量系统
本技术属于中压配电网
，尤其是一种补偿电网对地电容电流测量系统。
技术介绍
所谓补偿电网就是中性点经消弧线圈接地的电网，这种中性点接地方式在我国中压电网中占有很大比例。随着我国工业规模的扩大和城市扩容，电网也在逐步扩张，电缆出线增多，随之而来的问题就是电网对地电容电流的快速增长。当单相接地电流过大时，接地电弧无法自熄，就易产生间歇性弧光接地过电压，对电网造成危害，为了避免这种现象的发生，就需要采用补偿电网，即在电网中性点与地之间加一消弧线圈来对电容电流进行补偿。需要多大的补偿电流，如何调节消弧线圈都需要知道电容电流的大小，所以电网对地电容电流的测量就显得尤为重要。 目前，电容电流的测量方法主要有直接测量法和间接测量法。直接测量法较典型的是单相金属接地法，将线路进行人为的单相接地，利用电流互感器直接测量电容电流，虽然这种方法测量较为准确，但接线复杂，对电网和操作人员具有很高的危险性，所以现在基本不采用这种方法。间接测量法包含两类方法，第一类包括中性点外加电容法、中性点位移电压法、两点法、三点法等，第二类为注入信号法。第一类方法是利用中性点位移电压、中性点电流和消弧线圈电感值等参数，来计算电网的对地总容抗值，然后由单相故障时的零序回路来计算电容电流，这一类方法适用于不平衡度较大的电网。信号注入法分为变频信号法和扫频信号法，其通过从系统外注入异频电流的反馈信号，根据相应等值电路计算得到电网对地电容电流，适用于平衡度高的电网。随着电力电缆的大面积使用，现在电网的平衡度越来越高，不平衡电压越来越小，所以注入信号法成为现在最具优势的方法，但是它也存在一些不足之处，当系统处于过补偿状态时，测量得到的f0值会偏大，扫频时间也会比较长，而如果系统的不平衡度较大时，测量结果就会不准确。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种准确可靠、快速有效且使用方便的补偿电网对地电容电流测量系统。 本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的: 一种补偿电网对地电容电流测量系统，包括控制与信号处理电路、扫频信号源电路、PT 二次侧辅助测量电路、电压电流测取电路和显示电路；控制与信号处理电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路、显示电路以及补偿电网中的消弧线圈相连接，PT 二次侦_助测量电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路相连接。 而且，所述的控制与信号处理电路由单片机及其外围电路连接构成。 而且，所述的扫频信号源电路由电源电路、方波发生电路连接组成，该电源电路向方波发生电路提供300V的直流电压，该方波发生电路输出幅值为300V且频率变化的方波信号，提供给PT 二次侧辅助测量电路。 而且，所述的方波发生电路由四个IGBT及其驱动电路联接构成，四个驱动电路分别连接四个IGBT的门极，IGBTU IGBT2的漏极连接到直流电压的正极，IGBTU IGBT2的源极分别与IGBT3、IGBT4的漏极相连接，IGBT3、IGBT4的源极分别接地，GBTU IGBT2的源极与PT 二次侧辅助测量电路相连接。 而且，所述的电压电流测取电路包括两组相同的电路，每一组均由运算放大器、滤波电路、施密特整形电路和光耦电路连接。 而且，所述的滤波电路采用工频陷波器电路，该工频陷波器陷波带宽为49.5Hz?50.5Hz0 而且，所述的显示电路采用1602液晶显示屏，其与控制与信号处理电路的I/O接口相连。 本技术的优点和积极效果是: 1、本测量系统将扫频信号法与三点法相结合，从而取得取长补短的效果，能够在不同条件下均可准确测量出补偿电网的对地电容电流，保证了在不同条件下测量结果的准确性，有效地加快了扫频速度，提高了系统的效率；同时，所有的测量过程均在PT低压侧进行，具有安全性好的特点，也便于工作人员进行维护与调试。 2、本测量系统电路较为简单，使用也十分简便，且成本较低。 【附图说明】 图1是本技术的电路方框图； 图2是本技术的电路图； 图3是工频陷波器电路图； 图4是单片机与显示电路的连接电路图； 图5是本技术与补偿电网的接线图。 【具体实施方式】 以下结合附图对本技术实施例做进一步详述: 一种补偿电网对地电容电流测量系统，如图1所示，包括控制与信号处理电路、扫频信号源电路、PT 二次侧辅助测量电路、电压电流测取电路和显示电路。控制与信号处理电路分别与消弧线圈、扫频信号源电路、电压电流测取电路和显示电路相连接，PT 二次侧辅助测量电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路相连接。所述的控制与信号处理电路由单片机AT89C51及其外围电路连接构成，完成调节扫频的频率、计算电容电流、控制显示电路显示数据等功能。所述的扫频信号源电路由电源电路、方波发生电路连接组成，电源电路向方波发生电路提供300V的直流电压，再经由方波发生电路输出幅值为300V，频率变化的方波信号，提供给PT 二次侧辅助测量电路。所述的电压电流测取电路用于测量取样电阻电压及PT低压侧电压，该电压电流测取电路包括两组，每一组均由运算放大器、滤波器、施密特整形和光耦电路连接。所述的显示电路采用1602液晶显示屏，其与控制与信号处理电路的I/O接口相连用来显示测量的电容电流。 图2给出了本测量系统的电路图，从中可以看出各部分所包含的电路和元器件。图中的300V直流电压是由扫频信号源电路中的电源电路所产生，该300V直流电压送到方波发生电路。方波发生电路由四组IGBT驱动电路Dl?D4和两组IGBT组成，四个驱动电路分别连接四个IGBT的门极，IGBTU IGBT2的漏极连接到直流电压的正极，IGBTU IGBT2的源极分别与IGBT3、IGBT4的漏极相连接，IGBT3、IGBT4的源极分别接地，GBTU IGBT2的源极与PT 二次侧辅助测量电路相连接。Dl?D4连接单片机Pl.1?Pl.4引脚，驱动电路的作用是控制两组IGBT的通断，IGBTl和IGBT4为一组，IGBT2和IGBT3为一组，一组导通时，另一组便会截止，由单片机控制其导通与截止的时间，改变导通与截止的时间，就可以改变防波信号的周期。在IGBT驱动电路中还设有光耦，可以进行光电隔离。图中，L'、R'、C'分别为消弧线圈电感L、阻尼电阻RZ、电网对地等效电容C折算到PT低压侧的值。运放Al、A2以及整形电路、滤波电路、光耦电路包含在电压电流测取电路中，A1、A2可将测量的两个电压信号方波化，再通过施密特整形电路进行整形，得到方波化程度更好的波形。滤波电路的作用就是将工频信号滤除，使测量不受电网运行的影响。最后利用光耦进行光电隔离，送入单片机Pl.5和Pl.6引脚。 电压电流测取电路中的滤波电路采用工频陷波器电路，如图3所示，采用工频陷波器电路是本技术的重要组成部分，能否良好的滤除工频信号，决定着测量结果是否准确。在已有工频信号陷波器中，陷波频率为50Hz，而实际电网频率通常会在49.5Hz?50.5Hz范围内波动，本系统中应用的陷波器陷波带宽为49.5Hz?50.5Hz，可以更好地滤除电网工频的干扰信号，提高测量的准确性。 本测量系统中的显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种补偿电网对地电容电流测量系统，其特征在于：包括控制与信号处理电路、扫频信号源电路、PT二次侧辅助测量电路、电压电流测取电路和显示电路；控制与信号处理电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路、显示电路以及补偿电网中的消弧线圈相连接，PT二次侧辅助测量电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路相连接。

【技术特征摘要】
1.一种补偿电网对地电容电流测量系统，其特征在于:包括控制与信号处理电路、扫频信号源电路、PT 二次侧辅助测量电路、电压电流测取电路和显示电路；控制与信号处理电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路、显示电路以及补偿电网中的消弧线圈相连接，PT 二次侧辅助测量电路分别与扫频信号源电路、电压电流测取电路相连接。2.根据权利要求1所述的补偿电网对地电容电流测量系统，其特征在于:所述的控制与信号处理电路由单片机及其外围电路连接构成。3.根据权利要求1所述的补偿电网对地电容电流测量系统，其特征在于:所述的扫频信号源电路由电源电路、方波发生电路连接组成，该电源电路向方波发生电路提供300V的直流电压，该方波发生电路输出幅值为300V且频率变化的方波信号，提供给PT 二次侧辅助测量电路。4.根据权利要求3所述的补偿电网对地电容电流测量系统，其特征在于:所述的方波发...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲玲，董浩，刘伯颖，刘博豪，孟泽皓，夏莘媛，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12