一种变电站配电系统中的对地电容测量仪技术方案

本实用新型专利技术公开了一种变电站配电系统中的对地电容测量仪，包括用于采集消弧线圈中的电流和电压信号的信号采集装置、具有控制和分析运算功能的主控制器、用于向电网提供换流信号的H桥逆变电路，所述信号采集装置、主控制器、H桥逆变电路依次相连，其中所述信号采集装置的输入端、H桥逆变电路的输出端连接于电网消弧线圈接地装置。本实用新型专利技术相比传统的单相金属接地法，无需故意制造接地故障，避免系统风险，而且针对目前消弧线圈有加装阻尼电阻的靠近谐振点运行模式和不加阻尼电阻的远离谐振点运行模式，分别设计出两点法与变频法两种不同测量方式。既保证了系统对地电容测量精度，同时不会给系统带来负面影响。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种变电站配电系统中的对地电容测量仪。
技术介绍
当电网发生单相接地故障时，采用消弧线圈接地可利用消弧线圈产生的电感电流补偿了接地点电容电流，降低了故障相电压恢复速度，使接地点电弧自动熄灭。因此，精确测量系统对地电容值，为消弧线圈产生的正确电感电流，从而补偿接地点电容电流，使接地点电弧自动熄灭，残余接地电流更小的重要条件。传统电容电流的测量，主要为单相金属接地法。此法在消弧线圈投入运行的条件下，可直接测出消弧线圈的补偿电流、有功损耗电流以及残余电流的有功和无功分量，从而得出电容电流。此法存在的问题是，故意制造接地故障，增加系统风险，如果测量时发生其他相的接地故障，则会演变为危害极大的相间短路，所以此法在实际中并不适用。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种应用于变电站配电系统中的对地电容测量仪器，无需故意制造接地故障，避免系统风险。本技术解决其问题所采用的技术方案是:一种变电站配电系统中的对地电容测量仪，包括用于采集消弧线圈中的电流和电压信号的信号采集装置、具有控制和分析运算功能的主控制器、用于向电网提供换流信号的H桥逆变电路，所述信号采集装置、主控制器、H桥逆变电路依次相连，其中所述信号采集装置的输入端、H桥逆变电路的输出端连接于电网消弧线圈接地装置。针对目前消弧线圈有加装阻尼电阻的靠近谐振点运行模式和不加阻尼电阻的远离谐振点运行模式，本技术的主控制器可根据消弧线圈的运行模式分别采用两点法与变频法两种测量方式来测量对地电容。本技术选用DSP芯片作为主控制器，完成检测和控制算法，并产生作用于H桥逆变电路的控制脉冲PWM波形，向系统注入工频和变频的正弦交流信号，分别实现两点法和变频法的对地电容测量。进一步，所述信号采集装置包括用于检测电压电流信号的传感器电路、用于将模拟信号转变为数字信号的信号调理电路，所述传感器电路的输出端连接于信号调理电路的输入端，所述的传感器电路的输入端连接于电网消弧线圈接地装置，所述信号调理电路的输出端连接于主控制器。所述传感器电路包括电压互感器和电流互感器，用于检测消弧线圈的电压、电流信号，所述信号经信号处理电路把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号，经过数/模转换后的信号输入主控制器中进行分析运算。作为上述技术方案的改进，所述主控制器连接有用于保证系统稳定运行的看门狗芯片。所述看门狗芯片用于监测主控制器芯片的运行状态，当主控制器芯片发生程序跑飞、死循环等系统崩溃状况时，看门狗芯片便在它和主控制器芯片复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使主控制器芯片复位。作为上述技术方案的改进，还包括用于设置参数的液晶键盘、用于显示测量数据的显示装置、用于打印测量数据的打印机、具有故障报警功能的报警装置，所述液晶键盘、显示装置、打印机、报警装置分别与主控制器连接。所述液晶键盘、显示装置、打印机、报警装置实现了系统的人机界面实现监控、参数设置、报警、显示及打印，自动化程度高。本技术的有益效果是:本技术采用的一种应用于变电站配电系统中的对地电容测量仪器，相比传统的单相金属接地法，无需故意制造接地故障，避免系统风险。而且针对目前消弧线圈有加装阻尼电阻的靠近谐振点运行模式和不加阻尼电阻的远离谐振点运行模式，分别设计出两点法与变频法两种不同测量方式。本技术既保证了系统对地电容测量精度，同时不会给系统带来负面影响。以下结合附图和实例对本技术作进一步说明。附图说明图1是本技术的工作原理图。图2是本技术主要结构的拓扑图。具体实施方式参照图1和图2，本技术的一种变电站配电系统中的对地电容测量仪，包括用于采集消弧线圈中的电流和电压信号的信号采集装置1、具有控制和分析运算功能的主控制器2、用于向电网提供换流信号的H桥逆变电路3，所述信号采集装置1、主控制器2、H桥逆变电路3依次相连，其中所述信号采集装置I的输入端、H桥逆变电路3的输出端连接于电网消弧线圈接地装置4。针对目前消弧线圈有加装阻尼电阻的靠近谐振点运行模式和不加阻尼电阻的远离谐振点运行模式，本技术的主控制器2可根据消弧线圈的运行模式分别采用两点法与变频法两种不同的测量方式测量对地电容。本技术选用DSP芯片作为主控制器2，完成检测和控制算法，并产生作用于H桥逆变电路3的控制脉冲PWM波形，向系统注入工频和变频的正弦交流信号，分别实现两点法和变频法的对地电容测量。进一步，所述信号采集装置I包括用于检测电压电流信号的传感器电路11、用于将模拟信号转变为数字信号的信号调理电路12，所述传感器电路11的输出端连接于信号调理电路12的输入端，所述的传感器电路11的输入端连接于电网消弧线圈接地装置4，所述信号调理电路12的输出端连接于主控制器2。所述传感器电路11包括电压互感器和电流互感器，用于检测消弧线圈的电压、电流信号，所述信号经信号处理电路12把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号，经过数/模转换后的信号输入主控制器2中进行分析运算。作为上述技术方案的改进，所述主控制器2连接有用于保证系统稳定运行的看门狗芯片5。所述看门狗芯片5用于监测主控制器芯片的运行状态，当主控制器芯片发生程序跑飞、死循环等系统崩溃状况时，看门狗芯片5便在它和主控制器芯片复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使主控制器芯片复位。作为上述技术方案的改进，还包括用于设置参数的液晶键盘6、用于显示测量数据的显示装置7、用于打印测量数据的打印机8、具有故障报警功能的报警装置9，所述液晶键盘6、显示装置7、打印机8、报警装置9分别与主控制器2连接。所述液晶键盘6、显示装置7、打印机8、报警装置9实现了系统的人机界面实现监控、参数设置、报警、显示及打印，自动化程度高。本技术具体的工作过程为:先判断消弧线圈是靠近谐振点还是远离谐振点运行，分别选择两点法和变频法后，再由主控制器2输出对应的PWM波形来触发H桥逆变电路3输出电流信号。两点法测算电容时，先采集一次中性点电压、电流的幅值和相位，得到U1，I1，PhiUl，PhiIl。然后触发H桥逆变电路3，注入幅值5A，50Hz的电流，延时1s后再次采集一次中性点电压、电流的幅值和相位，得到似，U2，I2，PhiU2，PhiI2。然后计算电容C和容抗Xc如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站配电系统中的对地电容测量仪，其特征在于：包括用于采集消弧线圈中的电流和电压信号的信号采集装置（1）、具有控制和分析运算功能的主控制器（2）、用于向电网提供换流信号的H桥逆变电路（3），所述信号采集装置（1）、主控制器（2）、H桥逆变电路（3）依次相连，其中所述信号采集装置（1）的输入端、H桥逆变电路（3）的输出端连接于电网消弧线圈接地装置（4）。

【技术特征摘要】
1.一种变电站配电系统中的对地电容测量仪，其特征在于:包括用于采集消弧线圈中的电流和电压信号的信号采集装置(I)、具有控制和分析运算功能的主控制器(2)、用于向电网提供换流信号的H桥逆变电路(3)，所述信号采集装置(I)、主控制器(2)、H桥逆变电路(3)依次相连，其中所述信号采集装置(I)的输入端、H桥逆变电路(3)的输出端连接于电网消弧线圈接地装置(4)。2.根据权利要求1所述的一种变电站配电系统中的对地电容测量仪，其特征在于:所述信号采集装置(I)包括用于检测电压电流信号的传感器电路(11)、用于将模拟信号转变为数字信号的信号调理电路(12)，所述传感器电路(11)的输出端连接于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明玉，洪君，李建会，
申请(专利权)人：广东中钰科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：