一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，包括零序电压回路、零序电流回路以及控制终端，零序电压回路包括电压互感器、整流滤波电路、中断产生电路以及V/F变换电路，零序电流回路包括电流互感器、五次谐波提取电路、放大电路以及幅值相位比较电路；电压互感器通过整流滤波电路与中断产生电路电连接，整流滤波电路与V/F变换电路电连接，中断产生电路以及V/F变换电路分别与控制终端电连接，电流互感器通过五次谐波提取电路与放大电路电连接，放大电路通过幅值相位比较电路与控制终端电连接。本实用新型专利技术提供的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统具有可靠性高、灵敏性高的技术效果。

A selective leakage detection system for high voltage grid with Harmonic Direction

【技术实现步骤摘要】
一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统
本技术涉及选择性漏电检测
，具体涉及一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统。
技术介绍
高压电网选择性漏电检测系统需适应于生产条件和工作环境十分恶劣的环境，如煤矿井下。由于煤矿井下工作环境恶劣，负荷波动大，工况很不稳定，瓦斯煤尘积聚，滴水冒顶事故等会使电气设备绝缘强度逐渐降低；同时由于操作人员维护不当或操作错误、输电线路的导线断裂等原因，经常会出现漏电及单相接地故障。接地故障若不及时排除，电网各相线会运行在线电压下，长期运行将导致绝缘击穿，甚至发生三相或两相短路事故。单相接地、相间短路故障发生时产生的电弧能量会引起瓦斯、煤尘爆炸，直接危及人身安全和矿井生产。为了避免事故的发生，保障人身安全，有效减小事故范围，研究高性能的矿井高压电网选择性漏电检测系统具有重要的现实意义和重大的经济价值。现有的高压电网选择性漏电检测系统其灵敏度和可靠性仍较低。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，解决现有技术中高压电网选择性漏电检测系统灵敏度和可靠性低的技术问题。为达到上述技术目的，本技术的技术方案提供一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，包括零序电压回路、零序电流回路以及控制终端，所述零序电压回路包括电压互感器、整流滤波电路、中断产生电路以及V/F变换电路，所述零序电流回路包括电流互感器、五次谐波提取电路、放大电路以及幅值相位比较电路；所述电压互感器通过所述整流滤波电路与所述中断产生电路电连接，所述整流滤波电路与所述V/F变换电路电连接，所述中断产生电路以及所述V/F变换电路分别与所述控制终端电连接，所述电流互感器通过所述五次谐波提取电路与所述放大电路电连接，所述放大电路通过所述幅值相位比较电路与所述控制终端电连接。与现有技术相比，本技术的有益效果包括：本技术提供算的漏电检测系统具有高可行性、高灵敏度、选线准确、且不受中性点接地方式影响的技术效果。附图说明图1是本技术提供的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统的电路原理图；图2是本技术提供的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统的零序电压回路的电路图；图3是本技术提供的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统的零序电流回路的电路图；图4是本技术提供的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统的控制终端的电路原理图。附图标记：11、电压互感器，12、整流滤波电路，13、中断产生电路，14、V/F变换电路，21、电流互感器，22、五次谐波提取电路，221、带阻滤波器，222、带通滤波器，223、选频放大器，23、放大电路，24、幅值相位比较电路，3、控制终端，31、单片机，32、时钟电路，33、ROM存储器，34、RAM存储器，35、显示器，36、键盘，37、开关量输出接口，4、光电隔离电路。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1：如图1所示，本技术的实施例1提供了一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，以下简称检测系统，包括零序电压回路、零序电流回路以及控制终端3，所述零序电压回路包括电压互感器11、整流滤波电路12、中断产生电路13以及V/F变换电路14，所述零序电流回路包括电流互感器21、五次谐波提取电路22、放大电路23以及幅值相位比较电路24；所述电压互感器11通过所述整流滤波电路12与所述中断产生电路13电连接，所述整流滤波电路12与所述V/F变换电路14电连接，所述中断产生电路13以及所述V/F变换电路14分别与所述控制终端3电连接，所述电流互感器21通过所述五次谐波提取电路22与所述放大电路23电连接，所述放大电路23通过所述幅值相位比较电路24与所述控制终端3电连接。谐波是高压电网中固有的成分，在电网发生接地故障后，零序电压和零序电流中均含有一定量的谐波成分，而各次谐波在大小和相位关系上仍具有工频成分的特点。由于五次谐波不受变压器接线组别的影响，且谐波中五次谐波含量较大，所以提取五次谐波较为理想。谐波方向型选择性漏电检测系统能够工作的最基本条件是电网中必须有谐波存在，而电网的实际情况也刚好能正确满足这个要求。电网中之所以有高次谐波存在，主要是由于交流发电机定子和转子之间气隙的磁感应强度不可能做到严格按照正弦分布，致使在发电机绕组中感应出的电动势也不可能是严格的正弦波，其中含有一定的谐波成分。此外，变压器的铁芯属于非线性电感元件，即使加在线圈两端的电压是固定频率的正弦波，因受到铁芯磁饱和的影响，变压器的励磁电流中也包含高次谐波分量。这些高次谐波电流流经电机绕组和线路阻抗，就产生了高次谐波电压，显然，谐波是电网中所故有的现象。其中以三次、五次谐波成分较大，由于三次谐波受变压器接线组别的影响，更因其方向一致，使得相间没有三次谐波电压，而五次谐波不受此影响。当发生漏电故障时，电网中零序电压和零序电流的五次谐波成分同样具有高压电网漏电故障的电气特征。本技术提供的检测系统采用“启动于零序电压及其突变量，选择性动作于零序电流五次谐波比幅比相”的检测方法。具体来说，是利用零序电压越限和零序电压突变量越限判断电网是否漏电；然后提取漏电故障特征信号中的五次谐波信号，通过其幅值和相位的变化特征构成选线判据，根据选线判据准确、灵敏的切除漏电故障，提高了目前选线的灵敏度和可靠性。本技术提供的检测系统是，工作原理为：当电网发生单相接地故障时，首先检测由零序电压互感器11检测出来的零序电压幅值是否超出硬件电路整定值，超过就由中断产生电路13向控制终端3送中断信号，控制终端3接收到中断信号后，将零序电压幅值与零序电压软件整定值相比较，当超过软件整定值时就转幅值相位比较电路24进行检测，以确定是否为漏电支路以及哪条支路发生了漏电故障。经五次谐波提取的零序电流信号经放大电路23后通过幅值相位比较电路24选取幅值最大的前三个电流信号进行相位比较，若其中一条支路与其它两支的方向相反，则可判断该线路发生故障；若三条支路同相位，则可判断母线发生故障，这样即可判断发生漏电故障的支路号数。本技术可以灵敏可靠的检测零序电压及其突变量的变化情况；准确的提取零序电压和零序电流的五次谐波；正确可靠的实现零序电流五次谐波的幅值、相位比较，最后确定漏电故障的支路。本技术具有可行性，灵敏度较高、选线准确，且不受中性点接地方式影响等优点。优选的，如图2示，所述整流滤波电路12包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、三极管TV1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及滑动变阻器R8；所述电压互感器11通过所述电阻R1与所述运算放大器OP2的同相输入端电连接，所述运算放大器OP2的反相输入端接地，所述运算放大器OP2的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，其特征在于，包括零序电压回路、零序电流回路以及控制终端，所述零序电压回路包括电压互感器、整流滤波电路、中断产生电路以及V/F变换电路，所述零序电流回路包括电流互感器、五次谐波提取电路、放大电路以及幅值相位比较电路；所述电压互感器通过所述整流滤波电路与所述中断产生电路电连接，所述整流滤波电路与所述V/F变换电路电连接，所述中断产生电路以及所述V/F变换电路分别与所述控制终端电连接；所述电流互感器通过所述五次谐波提取电路与所述放大电路电连接，所述放大电路通过所述幅值相位比较电路与所述控制终端电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，其特征在于，包括零序电压回路、零序电流回路以及控制终端，所述零序电压回路包括电压互感器、整流滤波电路、中断产生电路以及V/F变换电路，所述零序电流回路包括电流互感器、五次谐波提取电路、放大电路以及幅值相位比较电路；所述电压互感器通过所述整流滤波电路与所述中断产生电路电连接，所述整流滤波电路与所述V/F变换电路电连接，所述中断产生电路以及所述V/F变换电路分别与所述控制终端电连接；所述电流互感器通过所述五次谐波提取电路与所述放大电路电连接，所述放大电路通过所述幅值相位比较电路与所述控制终端电连接。


2.根据权利要求1所述的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，其特征在于，所述整流滤波电路包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、三极管TV1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及滑动变阻器R8；
所述电压互感器通过所述电阻R1与所述运算放大器OP2的同相输入端电连接，所述运算放大器OP2的反相输入端接地，所述运算放大器OP2的输出端通过所述电阻R5与所述三极管TV1的基极电连接，所述三极管TV1的基极通过所述电阻R6接地，所述三极管TV1的发射极接地，所述三极管TV1的集电极与所述运算放大器OP1的反相输入端电连接，所述电压互感器通过所述电阻R3与所述运算放大器OP1的反相输入端电连接，所述电压互感器通过所述电阻R2与所述运算放大器OP1的同相输入端电连接，所述运算放大器OP1的同相输入端通过所述电阻R4与所述运算放大器OP1的输出端电连接，所述运算放大器OP1的输出端与所述中断产生电路电连接，所述运算放大器OP1的输出端依次通过所述滑动变阻器R8以及所述电阻R7接地，所述滑动变阻器R8与所述电阻R7的公共端与所述滑动变阻器R8的滑动端电连接，所述滑动变阻器R8的滑动端与所述V/F变换电路电连接。


3.根据权利要求2所述的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，其特征在于，所述中断产生电路包括比较器CP10、电阻R9、电阻R14、电位器R12、电位器R13、选择开关K1以及电容C1；
所述运算放大器OP1的输出端与所述比较器CP10的同相输入端电连接，所述比较器CP10的同相输入端通过所述电容C1接地，所述电阻R9与所述电容C1并联，所述比较器CP10的反相输入端通过所述电阻R14接电源，所述比较器CP10的反相输入端通过所述选择开关K1的一对触点与所述电位器R13电连接，所述电位器R13接地，所述比较器CP10的反相输入端通过所述选择开关K1的另一对触点与所述电位器R12电连接，所述电位器R12接地,所述比较器CP10的输出端与所述控制终端电连接。


4.根据权利要求2所述的谐波方向型高压电网选择性漏电检测系统，其特征在于，所述V/F变换电路包括型号为LM331的变换芯片U1、光耦隔离器OPT1、电阻R10、电阻R20、电阻R30、电阻R40、电阻R50、电阻RL、电位器RS、电容C10、电容C20以及电容CL；
所述滑动变阻器R8的滑动端通过所述电阻R10与所述变换芯片U1的第七引脚，所述变换芯片U1的第七引脚通过所述电容C10接地，所述变换芯片U1的第一引脚与所述变换芯片U1的第六引脚电连接，所述变换芯片U1的第六引脚通过所述电阻RL接地，所述电容CL与所述电阻RL并联，所述变换芯片U1的第四引脚接地，所述变换芯片U...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂建，
申请(专利权)人：湖北师范大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42