一种配电网单相接地故障选相装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种配电网单相接地故障选相装置，包括以下模块：包括中性点电压监测模块、相电压采集模块、电压幅值比较模块、相位差检测模块、差值计算与比较模块和显示模块；电压幅值比较模块比较当前周期与上一周期中性点电压的幅值变化量和设定阈值的大小，控制相位差检测模块进行相位差检测；相位差检测模块检测当前周期与上一周期中性点电压的变化量和当前周期的相电压的初始相位差；差值计算与比较模块比较三相电压对应的初始相位差实际值与初始相位差理论值的差值大小，判定最小差值对应的一相为故障相，输出相应信号至显示模块，显示配电网单相接地故障选相结果。本实用新型专利技术能实现配电网的准确故障选相。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网单相接地故障选相装置
本技术属于配电网单相接地故障选相领域，尤其涉及一种配电网单相接地故障选相装置。
技术介绍
我国配电网普遍采用中性点不接地及经消弧线圈接地方式。配电网线路结构复杂，接地故障频发，若不快速清除故障会威胁人身设备及电网运行安全。因此国内外系列消弧装置在单相接地故障处理中得到了广泛应用，但是以上装置需要依靠准确的故障选相，一旦选相错误会导致更为严重的事故，因此准确判别接地故障相显得尤其重要。传统选相方法判据为消弧线圈过补偿时三相电压最高相的超前相为故障相，中性点不接地或消弧线圈欠补偿时电压最高相的滞后相为故障相。但是该方法忽略了线路泄漏电阻且未考虑三相不对称情况，实际中配电网线路参数一般不对称，当线路发生高阻接地故障时会导致选相错误。综上所述，亟需一种针对不对称配电网，且不受过渡电阻大小影响的配电网单相接地故障选相装置。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种配电网单相接地故障选相装置，能实现单相接地故障准确选相。本技术所提供的技术方案为：一种配电网单相接地故障选相装置，包括以下模块：包括中性点电压监测模块、相电压采集模块、电压幅值比较模块、相位差检测模块、差值计算与比较模块和显示模块；所述中性点电压监测模块，其输出端连接电压幅值比较模块和相位差检测模块的输入端，用于采集、处理和存储配电网中性点电压，并发送给电压幅值比较模块和相位差检测模块；所述相电压采集模块，其输出端连接相位差检测模块的输入端，用于采集、处理和存储配电网三相电压，并发送给位差计算模块；所述电压幅值比较模块，其输出端连接相位差检测模块的控制端(使能端)，用于比较当前周期与上一周期中性点电压的幅值变化量(当前周期的中性点电压幅值与上一周期的中性点电压幅值之差)与设定阈值的大小，并输出相应的控制信号给相位差检测模块的控制端；如所述电压幅值比较模块的输入端正脚接入中性点电压的幅值变化量，负脚接入设定阈值(可取3％额定相电压)，当中性点电压的幅值变化量大于设定阈值，判定发生单相接地故障，电压幅值比较模块会输出相应电平信号到相位差检测模块的控制端，使相位差检测模块开始工作，计算中性点电压的变化量与当前周期的三相电压的初始相位差，以进行故障选相；所述相位差检测模块，其输出端连接差值计算与比较模块的输入端，用于计算当前周期与上一周期中性点电压的变化量与当前周期的三相电压的初始相位差，得到三相初始相位差实际值；所述差值计算与比较模块，其输出端连接显示模块，用于获得三相初始相位差实际值与初始相位差理论值的差值，并比较差值大小，最小差值对应的相(初始相位差实际值最接近初始相位差理论值的一相)判定为故障相，输出相应信号至显示模块；显示模块，用于根据接收到的信号显示配电网单相接地故障选相结果。显示模块可为触摸屏或LED屏。所述中性点电压的幅值变化量和差值可通过减法器获得，所述中性点电压的变化量可通过差分放大器获得。进一步地，所述中性点电压监测模块包括安装于配电网中性线上的电压互感器；所述相电压采集模块包括安装于配电网三相线上电压互感器。进一步地，所述电压互感器的输出端连接有滤波器，用于对电压互感器采集的信号进行滤波后提取工频信号输出。进一步地，所述的配电网单相接地故障选相装置还包括幅值检测模块和减法器；所述幅值检测模块输入端与中性点电压监测模块相连，输出端与减法器的输入端相连；幅值检测模块用于检测中性点电压监测模块输出的各个周期的中性点电压的幅值；并将当前周期与上一周期中性点电压的幅值输入减法器，得到当前周期与上一周期中性点电压的幅值变化量。进一步地，所述的配电网单相接地故障选相装置还包括相位差理论值计算模块，其输入端与配电网管理系统相连，输出端连接差值计算与比较模块的输入端，用于从配电网管理系统中获取数据计算中性点电压的变化量与故障相电压的初始相位差理论值。进一步地，所述相位差理论值计算模块包括反正切函数计算模块，将从配电网管理系统中获取的配电网阻尼率ν及脱谐度d，作为其两个输入信号，输出反正切函数计算结果(即)，即中性点电压的变化量与故障相电压的初始相位差理论值。关于反正切函数计算模块，现有技术中公开了可采用以MCS-51系列8031芯片作为核心的处理器实现，也可以在FPGA上实现，已有大量文献记载，如：文晓阳.在智能仪表中实现θ＝arctan,y/x实时计算[J].仪器仪表与分析监测,1989(4):41-42,40；曹剑英.基于CORDIC算法的正切余切函数的设计及FPGA实现[D].内蒙古大学,2012；因此该模块的结构及工作原理均属于成熟的现有技术，在此不进行赘述。进一步地，所述相位差理论值计算模块包括反正切函数计算模块，将从配电网管理系统中获取的和∑g作为其两个输入信号，输出反正切函数计算结果(即)，即中性点电压的变化量与故障相电压的初始相位差理论值；其中∑g和∑C为配电网对地绝缘参数，∑C＝CA+CB+CC，RA、RB和RC分别为配电网三相对地泄漏电阻，CA、CB和CC分别为配电网三相对地电容；ω为工频交流电的角频率；L为消弧线圈的等值电感。进一步地，所述相位差检测模块包括相位检测模块和减法器；所述相位差检测模块的输入端与中性点电压监测模块相连，输出端与减法器的输入端相连；所述相位检测模块用于检测中性点电压监测模块采集的中性点电压的变化量的初始相位θ，以及相电压采集模块采集的相电压的初始相位θK；所述减法器的两个输入端分别接入θ和θK，输出初始相位差实际值其中下标K＝A,B,C，表示相应变量分别对应A,B,C三相。关于幅值检测模块和相位检测模块，现有技术中公开了可以基于快速傅里叶变换算法等技术获得信号的幅值和相位，已有大量公开文献(包括专利文献)记载，如申请号为CN201621314280.4的技术公开了一种测量基波电压、电流幅值与相位的装置，申请号为CN201611218684.8的专利技术公开了一种电压互感器二次电压核相方法、装置及检测装置，其中包括电压幅值与相位确定单元，用于确定电压幅值与相位，因此这两个模块的结构及工作原理均属于成熟的现有技术，在此不进行赘述。进一步地，所述相位差检测模块包括数字式相位差测量单元，其输入端接入中性点电压监测模块和相电压采集模块输出的中性点电压的变化量与相电压输出相应的初始相位差实际值数字式相位差测量单元的结构及工作原理均属于成熟的现有技术，可以以STM32F103芯片作为核心部件搭建，将经滤波及A/D采样后得到的中性点电压的变化量和相电压输入至STM32F103芯片进行两相量的初始相位差计算，得到初始相位差实际值进一步地，所述差值计算与比较模块包括三个减法器和三组比较器；每个减法器的两个输入端分别接入相位差检测模块输出的某一相初始相位差实际值与初始相位差理论值，输出该相对应的差值；每组比较器包括两个比较器和一个或门；第K组比较器中的两个比较器用于比较第K相与另外两相对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网单相接地故障选相装置，其特征在于，包括以下模块：包括中性点电压监测模块、相电压采集模块、电压幅值比较模块、相位差检测模块、差值计算与比较模块和显示模块；/n所述中性点电压监测模块，其输出端连接电压幅值比较模块和相位差检测模块的输入端；/n所述相电压采集模块，其输出端连接相位差检测模块的输入端；/n所述电压幅值比较模块，其两个输入端分别接入当前周期与上一周期中性点电压的幅值变化量和设定阈值，输出端连接相位差检测模块的控制端；/n所述相位差检测模块，其两个输入端分别接入当前周期与上一周期中性点电压的变化量

【技术特征摘要】
1.一种配电网单相接地故障选相装置，其特征在于，包括以下模块：包括中性点电压监测模块、相电压采集模块、电压幅值比较模块、相位差检测模块、差值计算与比较模块和显示模块；
所述中性点电压监测模块，其输出端连接电压幅值比较模块和相位差检测模块的输入端；
所述相电压采集模块，其输出端连接相位差检测模块的输入端；
所述电压幅值比较模块，其两个输入端分别接入当前周期与上一周期中性点电压的幅值变化量和设定阈值，输出端连接相位差检测模块的控制端；
所述相位差检测模块，其两个输入端分别接入当前周期与上一周期中性点电压的变化量和当前周期的相电压输出端连接差值计算与比较模块的输入端；
所述差值计算与比较模块，其输入端接入相位差检测模块输出信号和初始相位差理论值输出端连接显示模块；
显示模块，用于根据接收到的信号显示配电网单相接地故障选相结果。


2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障选相装置，其特征在于，所述中性点电压监测模块包括安装于配电网中性线上的电压互感器；所述相电压采集模块包括安装于配电网三相线上电压互感器。


3.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障选相装置，其特征在于，所述电压互感器的输出端连接有滤波器。


4.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障选相装置，其特征在于，还包括幅值检测模块和减法器；所述幅值检测模块输入端与中性点电压监测模块相连，输出端与减法器的输入端相连。


5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正红，史泽兵，喻锟，曾祥君，余江，丁晓兵，郑茂然，张弛，陈宏山，高宏慧，陈朝晖，庞钦，倪砚茹，刘战磊，张静伟，万信书，吴江雄，孙铁鹏，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44