一种输电线路故障电流精确采样装置制造方法及图纸

一种输电线路故障电流精确采样装置，由正常、故障各三个通道，每个通道按信号走向依顺序从电流前置处理模块、信号调理模块、模数转换模块、通道切换模块、数据处理模块、数据存储模块，外围的时钟控制模块和通信模块连接组成。本装置通过信号采集通道切换，有针对性地采集不同状态下的电流信号，扩宽了采集信号的频谱范围，避免了高频暂态故障电流信号失真，实现了工频故障电流信息的完整采集。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及变电站故障电流监测领域，具体是一种输电线路故障电流精确采样装置。
技术介绍
在高压远距离输电线路上，为了保证电力系统的稳定运行，要求对线路故障信号能够精确采集。在电感性元件组成的电力系统中发生短路时，短路暂态过程中将出现随时间衰减的非周期性自由分量。输电线路不仅有电感，而且线与线之间、线与地之间有电容，且这些参数是沿线路均匀分布的。因此，高压工频故障时，有无穷多个随时间衰减的周期性自由分量，并且它们的频率都高于工频。 高压输电线路工频故障时的高频暂态分量包含大量的故障信息，其中包括故障类型、方向、位置、持续时间等，如若能够采集到完整的故障信号，则对于故障判断乃至输电线路继电保护都有极大的意义。但是传统基于工频量的保护，信号采集过程中高频分量通常都会被作为干扰而被滤掉，造成故障电流信号的失真，不利于变电站有效运行。
技术实现思路
为了采集工频故障电流时高频暂态分量，同时在不降低正常工频电流信号前提下，本技术提供一种输电线路故障电流精确采样装置，有针对性地采集工频正常电流和故障电流信号，实现对故障信号的完整采样。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种输电线路故障电流精确采样装置，该装置由正常、故障各三个通道，每个通道按信号走向依顺序从电流前置处理模块、信号调理模块、模数转换模块、通道切换模块、数据处理模块、数据存储模块，外围的时钟控制模块和通信模块连接组成，输电线路耦合的电流信号经电流前置处理模块、信号调理模块转化为模数转换模块可识别的单极性电压信号，然后模数转换模块将输出的数字信号送至通道切换模块，通道切换模块响应信号并发出切换信号通道开关状态的命令，最后被选择通过信号通路的信号被传至数据处理模块，然后存储于数据存储模块中，数据存储模块一旦发现故障情况，可通过通信模块向局方传递实时故障信息，外围时钟控制模块控制模数转换模块的采样频率。所述正常三个通道的电流前置处理模块包括一罗氏线圈，一积分电路，一低通滤波电路，各结构特征如下一罗氏线圈，其直接从是线路上耦合电流信号；一积分电路，其反向输入端串联电阻R1，同向输入端并联积分电容Cl和积分电阻R2，积分器电源为5V电源，正负两端分别并联第一等值电容C2和第二等值电容C3，积分器输出端并联二极管D1，并通过电容C4反馈信号；一低通滤波电路，其为二阶有源低通滤波结构，同向输入端串联第一低通滤波电阻R3、第二低通滤波电阻R4,并联第一低通滤波电容C5、第二低通滤波电容C6,其中第一低通滤波电容C5接至输出端，第二低通滤波电容C6接地，反向输出端并联第一同相比例放大电阻R5、第二同相比例放大电阻R6。所述故障三个通道的电流前置处理模块包括ー罗氏线圈，ー积分电路，一高通滤波电路，各结构特征如下ー罗氏线圈，其直接从是线路上耦合电流信号；ー积分电路，其反向输入端串联电阻R7，同向输入端并联积分电容C7和积分电阻R8，积分器电源为5V电源，正负两端分别并联第三等值电容CS和第四等值电容C9，积分器输出端并联ニ极管D2，并通过电容ClO反馈信号；一高通滤波电路，其为ニ阶有源高通滤波结构，同向输入端串联第一高通滤波电容Cl I、第二高通滤波电容C12，并联第一高通滤波电阻R9、第二高通滤波电阻R10，其中第 一高通滤波电阻R接至输出端，第二高通滤波电阻RlO接地，反向输出端并联第一同相比例放大电阻Rl I、第二同相比例放大电阻Rl2。所述信号调理模块是采用双输入单输出的差分结构，运放电源为5V，正负两端分别并联第五等值电容C13和第六等值电容C14，两输入端串联第一等值电阻R13和第二等值电阻R14，同向输入端串联双向TVS瞬态抑制ニ极管D2，输出端串联电阻R16和并联电容C15，运放通过电阻R13反馈信号。所述通道切換模块为一集成电路，包括电压比较器、控制开关，其中电压比较器采用单极+5V电源，输入端串联第一电阻R18、第二电阻R19、第三电阻R20，且正、负输入端并联第一稳压ニ极管D4、第二稳压ニ极管D5、第三稳压ニ极管D6和第四稳压ニ极管D7，两个电压比较器共用外接电阻R21，当信号突变时，输出高电平；反之，则输出低电平，两个电压比较器输出端接控制开关，当开关接收高电平信号，则开关状态翻转一次。信号调理模块采用双输入单输出的差分结构，是为了将电流信号转换为模数转换模块可处理的单极性电压信号。正常状态下，通道切换模块集成电路电压比较器输出低电平，开关状态保持不变，正常通道采集的三相电流信号可以传至数据处理模块，而故障状态三相电流信号则不能通过并传到数据存储模块，完成数据存储；当エ频故障时，信号突变，比较器输出高电平脉冲，触发开关状态发生翻转，从而正常采集通道关闭，故障采集通道三相电流信号通过并传到数据存储模块，同时处理后的信号通过外围通信模块传送至局方。本技术的有益效果通过采集通道切換，有针对性地采集不同状态下的电流，扩宽了采集信号的频谱范围，避免了高频暂态故障电流信号失真，实现了エ频故障电流信息的完整采集。本实用型还可以通过数据存储模块与通道切换模块之间信息反馈，定期检查比较精度，如果发现精度有偏失，会发送报告给局方，及时修正精度。附图说明图I是输电线路故障电流精确采样装置的总体结构框图；图2是正常エ频单相采集通道电流前置处理模块；图3是故障エ频单相采集通道电流前置处理模块；图4是电流信号调理模块；图5是通道切换模块集成电路电压比较器部分。具体实施方式以下结合附图和实施方式对本技术进ー步说明。如图I所示，本技术所述的输电线路故障电流精确采样装置，由三个正常通道和三个故障通道组成，每个通道按信号走向依顺序从电流前置处理模块、信号调理模块、模数转换模块、通道切换模块、数据处理模块、数据存储模块、时钟控制模块和通信模块连接组成，输电线路耦合的电流信号经电流前置处理模块、信号调理模块，转化为模数转换模块可识别的单极性电压信号，然后模数转换模块将输出的数字信号送至通道切換模块，通道切换模块响应信号并发出切换信号通道开关状态的命令，最后被选择通过信号通路的信号被传至数据处理模块，然后存储于数据存储模块中；数据存储模块一旦发现故障情況，可通过通信模块向局方传递实时故障信息，外围时钟控制模块控制模数转换模块的采样频率。三个正常通道和三个故障通道分别采集正常、故障时刻A、B、C三相エ频电流。如图2所示，所述正常三个通道的电流前置处理模块包括ー罗氏线圈，其直接从线路上耦合电流信号；ー积分电路，将罗氏线圈耦合信号di/dt还原为电流信号，其反向输 入端串联电阻R1，同向输入端并联积分电容Cl和积分电阻R2，积分器电源为5V电源，电源正负两端分别并联第一等值电容C2和第二等值电容C3，过滤外界信号干扰，积分器输出端并联ニ极管D1，并通过电容C4反馈信号，可以稳定输出信号和防止输出信号漂移；一低通滤波电路，其为ニ阶有源低通滤波结构，同向输入端串联第一低通滤波电阻R3、第二低通滤波电阻R4，并联第一低通滤波电容C5、第二低通滤波电容C6，其中电容C5接至输出端，电容C6接地，四者构成ニ阶有源低通滤波结构的滤波结构部分，反向输出端并联第一同相比例放大电阻R5、第二同相比例放大电阻R6，二者构成ニ阶有源低通滤波结构同相比例放大结构部分。如图3所示，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路故障电流精确采样装置，其特征是：该装置由正常、故障各三个通道，每个通道按信号走向依顺序从电流前置处理模块、信号调理模块、模数转换模块、通道切换模块、数据处理模块、数据存储模块，外围的时钟控制模块和通信模块连接组成，输电线路耦合的电流信号经电流前置处理模块、信号调理模块转化为模数转换模块可识别的单极性电压信号，然后模数转换模块将输出的数字信号送至通道切换模块，通道切换模块响应信号并发出切换信号通道开关状态的命令，最后被选择通过信号通路的信号被传至数据处理模块，然后存储于数据存储模块中，外围时钟控制模块控制模数转换模块的采样频率。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路故障电流精确采样装置，其特征是该装置由正常、故障各三个通道，每个通道按信号走向依顺序从电流前置处理模块、信号调理模块、模数转换模块、通道切换模块、数据处理模块、数据存储模块，外围的时钟控制模块和通信模块连接组成，输电线路耦合的电流信号经电流前置处理模块、信号调理模块转化为模数转换模块可识别的单极性电压信号，然后模数转换模块将输出的数字信号送至通道切换模块，通道切换模块响应信号并发出切换信号通道开关状态的命令，最后被选择通过信号通路的信号被传至数据处理模块，然后存储于数据存储模块中，外围时钟控制模块控制模数转换模块的采样频率。2.根据权利要求I所述的输电线路故障电流精确采样装置，其特征是所述正常三个通道的电流前置处理模块包括一罗氏线圈，一积分电路，一低通滤波电路，各结构特征如下 一罗氏线圈，其直接从是线路上耦合电流信号； 一积分电路，其反向输入端串联电阻R1，同向输入端并联积分电容Cl和积分电阻R2,积分器电源为5V电源，正负两端分别并联第一等值电容C2和第二等值电容C3，积分器输出端并联二极管Dl，并通过电容C4反馈信号； 一低通滤波电路，其为二阶有源低通滤波结构，同向输入端串联第一低通滤波电阻R3、第二低通滤波电阻R4,并联第一低通滤波电容C5、第二低通滤波电容C6,其中第一低通滤波电容C5接至输出端，第二低通滤波电容C6接地，反向输出端并联第一同相比例放大电阻R5、第二同相比例放大电阻R6。3.根据权利要求I所述的输电线路故障电流精确采样装置，其特征是所述故障三个通道的电流前置处理模块包括一罗氏线圈，一积分电路，一高通滤波电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志都，邓雨荣，朱时阳，李明贵，邬蓉蓉，徐开仁，
申请(专利权)人：广西电网公司电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：