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制造方法及图纸

本发明专利技术公开了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，包括三路信号处理支路，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，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。本发明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；同时以电压和频率相结合来判断分频谐振与高频谐振，可以获得更为精确的结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于配电网控制保护
，具体涉及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。
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
针对上述问题，本专利技术提出了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，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。根据故障类型发出不同的动作指令，并将判断结果传输的终端保存。本专利技术解决其问题主要通过如下的技术方案实现：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，包括三路信号处理支路，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，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，后端连接所述电压跟随器，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；所述小型变压器1将PT二次侧的三相电压的降压至A/D转换器工作范围，所述电压跟随器起到阻抗变换的作用，所述低通滤波器1滤除电压信号中的高频信号的干扰。所述模数转换模块连接至中央处理单元，采用4通道12位的逐次逼近的模数转换芯片，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。所述信号采集PT开口三角电压一带通滤波器，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，所述带通滤波器滤除非所述电流恒流模块的电流信号产生的固定频率的电压反馈信号。所述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波形为测试通道，以直读式数字相位计法得到时间间隔t，由中央处理器换算为相位差。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。所述小型变压器2将PT开口三角形开口电压降低至所述过零比较器的工作范围，所述低通滤波器滤除高频信号干扰。所述过零比较器连接至中央处理模块，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。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为工频频率，则判断发生基频谐振或单相接地故障；其次，若判断发生基频谐振或单相接地故障则启动恒流电流源，通过恒流电流源向PT开口三角绕组通入频率较高且不是工频频率的整数倍的固定频率电流，测量此时开口三角绕组的电压，滤波后得到固定频率的电压。简化电路模型，由图4可知，忽略线路的相关电阻值，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θ，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，得出判据如下：若相角变化值大于阈值，判定为单相接地故障；若相角变化值小于阈值且θ>0，判定为单相接地故障。若相角变化值小于阈值且θ<0，判定为基频谐振故障。本专利技术配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析方法及装置的优点为：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。附图说明为了更加清楚的描述本专利技术实施例的技术方案，给出了介绍本专利技术所需的附图。图1为本专利技术的结构示意图；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；具体实现方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细的阐述。本专利技术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；同时以电压和频率相结合来判断分频谐振与高频谐振，可以获得更为精确的结果如图1所示，一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析装置，包括三路信号处理支路，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，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。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方法及装置，其特征在于包括三路信号处理支路，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，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。

【技术特征摘要】
1.一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析方法及装置，其特征在于包括三路信号处理支路，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，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。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述采集PT开口三角电压支路包括一带通滤波器，所述带通滤波器用来滤除非所述电流恒流源模块的电流信号产生的固定频率的电压反馈信号。4.根据权利要求1所述的一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析方法...

【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：发明
国别省市：江苏;32