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一种小电流接地选线系统的制作方法
【专利摘要】一种小电流接地选线系统，包括采样模块、处理模块、总线模块、主控制器，存储模块、显示模块、通讯模块、打印机、开关控制模块和电源模块；所述采样模块包括母线电压互感器和零序电流互感器；所述处理模块包括消谐电路、电压形成电路、滤波衰减保护电路、放大电路、采样保持电路和转换电路，本实用新型系统简单，判断准确，动作可靠，可以大幅度的减少对单相接地故障排查的时间，有效的保障设备和供电系统的安全运行。
【专利说明】 一种小电流接地选线系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力设备监测系统，特别是涉及一种接地信号的监测系统。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，把中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高阻抗接地称为“小电流接地系统”。在小电流接地系统中绝大多数故障是单相接地故障，尽管它不破坏系统的对称运行，但非接地相对接地电压增加为原来的倍，若不及时处理，极易发展
成二相短路。因此各变电站都安装了利用“故障线零序电流最大”、“零序功率方向”和“谐波电流方向”原理的监测装置。各装置均是以电容电流为判据的，电容电流是可变的，而装置作为一个继电器，有一个固定的整定值，有动作死区。由于受系统电容电流大小不一且变化范围大的影响；不同支路电容电流相差大；经消弧线圈接地后，电容电流的大小和相位都发生了变化，检测难度大。自动化变电所中，微机保护中增加了小电流接地选线功能，由于采用分散控制方式，原理没有突破，仍以“故障线电容电流最大”、“零序功率方向”为原理，使用效果一般，依然不能有效、准确的反映出故障线路。现有计算机技术中的数据处理、总线控制、存储、显示、通讯、数据传输等模块具有对差异信号进行同事处理的能力，与信号采集过程相结合，有实现新的监测原理的可能。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是利用现有数据处理模块提供一种小电流接地选线系统结构用于解决现有技术中故障误判率高，故障选线不准确的技术问题。
[0004]本实用新型的小电流接地选线系统，包括采样模块、处理模块、总线模块、主控制器，存储模块、显示模块、通讯模块、打印机、开关控制模块和电源模块；
[0005]所述采样模块包括母线电压互感器和零序电流互感器；
[0006]所述处理模块包括消谐电路、电压形成电路、滤波衰减保护电炉、放大电路、采样保持电路和转换电路。
[0007]母线电压互感器和零序电流互感器采集到的信号输送给处理模块，处理模块将信号判断处理后通过总线模块，将信号传输给主控制器，信号由主控制器分析处理后，主控制器通过总线模块将相应的控制信号传输给显示模块、通讯模块、打印机、开关控制模块；其中处理模块中的消谐电路的信号输出端连接电压形成电路的信号入端，电压形成电路的信号输出端连接滤波衰减保护电路的信号输入端，滤波衰减保护电路的信号输出端连接放大电路的信号输入端，放大电路的信号输出端连接采样保持电路的信号输入端，信号采集电路的信号输出端连接转换电路的信号输入端；
[0008]信号经转换电路转换后通过总线模块送入主控制器；存储模块、显示模块、通讯模块、打印机、开关控制模块和电源模块通过总线模块与主控制器相连；开关控制模块为继电器；消谐电路为可控硅型三极管；
[0009]母线电压互感器为三相电压互感器，型号为JSZ10-10 ;零序电流互感器的型号为LMJ-1O ;消谐电路型号为LXQI1-10 ;放大电路采用运算放大器型号为LM324 ;采样保持电路中采用型号为L03S050D15的电流传感器；主控制器采用8051单片机。
[0010]本实用新型的有益效果是:利用现有成熟的数据处理模块的数据处理能力，形成独特的小电流接地选线系统结构以配合新的检测原理，适用于中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经高阻抗接地系统和母线上装有消弧装置的小电流接地系统。采用集中控制模式，实现对各支路故障信息进行综合分析比较。原理先进，以“电容电流相对大小”为判断条件，解决了故障支路谐波电流并非最大的问题，避免了短支路电容电流很小而引起的误判；以“谐波电流绝对方向”为决策依据，不受系统运行方式和过渡电阻的影响，大大提高了选线的准确度。利用选线系统进行选线时，发生接地时，零序电压启动装置，通过零序电流互感器采样各支路零序谐波电流，先找出几个零序谐波电流较大的支路，再比较这几条支路的零序谐波电流方向，从而决策故障支路。系统发生铁磁谐振时，也会出现零序电压系统，则根据零序电压的频率及幅值区分接地和谐振，若发生谐振，则通过自动瞬时导通装置内部可控硅达到消除谐振的目的。该系统可同时对4条母线240条线路进行测量，可及时、快速、准确的排除故障线路，提高选线准确率，有效的保障设备和供电系统的安全运行。
[0011]下面结合附图对本实用新型小电流接地选线系统作进一步说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1为本实用新型小电流接地选线系统的电路连接示意图:
[0013]附图中，O代表采样模块、I代表母线电压互感器，2代表零序电流互感器，3代表处理模块，4代表消谐电路，5代表电压形成电路，6代表滤波衰减保护电路，7代表放大电路，8代表采样保持电路，9代表转换电路，10代表总线模块，11代表主控制器，12代表存储模块，13代表显模块,14代表通讯模块,15代表打印机,16代表开关控制模块,17代表电源模块。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型小电流接地选线系统包括采样模块O、处理模块3、总线模块10、主控制器11、存储模块12、显示模块13、通讯模块14、打印机15、开关控制模块16和电源模块17 ；
[0015]采样模块O包括母线电压互感器I和零序电流互感器2 ；
[0016]处理模块3包括消谐电路4、电压形成电路5、滤波衰减保护电路6、放大电路7、采样保持电路8和转换电路9。
[0017]母线电压互感器I为三相电压互感器，型号为JSZ10-10 ;零序电流互感器2的型号为LMJ-10 ;消谐电路4型号为LXQI1-10 ;放大电路7采用运算放大器型号为LM324 ;采样保持电路8中采用型号为L03S050D15的电流传感器；主控制器11采用8051单片机。
[0018]母线电压互感器I和零序电流互感器2采集到的信号输送给处理模块3，处理模块3将信号判断处理后通过总线模块10，将信号传输给主控制器11，信号由主控制器11分析处理后，主控制器11通过总线模块10将相应的控制信号传输给显示模块13、通讯模块14、打印机15、开关控制模块16 ;其中处理模块3中的消谐电路4的信号输出端连接电压形成电路5的信号入端，电压形成电路5的信号输出端连接滤波衰减保护电路6的信号输入端，滤波衰减保护电路6的信号输出端连接放大电路7的信号输入端，放大电路7的信号输出端连接采样保持电路8的信号输入端，信号采集电路8的信号输出端连接转换电路9的信号输入端；
[0019]信号经转换电路9转换后通过总线模块10送入主控制器11 ;存储模块12、显示模块13、通讯模块14、打印机15、开关控制模块16和电源模块17通过总线模块10与主控制器11相连。
[0020]上述实施例中零序电流互感器2单独安装，精度高；开关控制模块16包括继电器；消谐电路4为可控硅型三极管。
[0021 ] 上述实施例中，母线电压互感器I用于采集母线电压，零序电流互感器2用于采集零序电流；
[0022]上述实施例中，开关控制模块16为继电器；
[0023]消谐电路4用于消除电路中的谐振，电压形成电路5用于将电流转换成电压，滤波衰减保护电路6用于滤除信号中的杂波部分，放大电路7用于将信号放大到适于采样保持电路8采集的大小，转换电路9用于将采样保持电路8输出的采样信号转换成适于总线模块10传输的标准；
[0024]总线模块10用于完成显示模块13、通讯模块14、打印机15、开关控制模块16和电源模块17与主控制器11之间的通信与连接，显示模块13用于显示数据信息(发生故障和追忆时显示故障信息，调试时显示调试信息，平时显示实时时间)，通讯模块14用于将系统接入电力综合自动化系统和远程监控系统，打印机15用于打印故障信息，开关控制模块16通过设定，用于控制故障开关的跳闸，电源模块17用于为各模块提供工作电源，主控制器11用于分析处理模块3传送来的信号并根据预设条件判断系统有无故障线路的出现以及故障线路的位置，存储模块12用于存储执行程序以及由处理模块3传送来的信号数据。
[0025]本实用新型小电流接地选线系统的工作依据为，中性点不接地系统发生单相接地后，故障支路和非故障支路零序电流的大小和方向都发生变化:非故障支路零序电流等于本支路的电容电流，故障支路零序电流等于非故障支路零序电流之和；故障支路零序电流和非故障支路零序电流反相。利用计算机技术，综合判断零序电流的大小和相位来区分故障支路和非故障支路。
[0026]“电容电流相对大小”是本实用新型小电流接地选线系统的决策条件。小电流接地系统发生单相接地时，系统出现零序电流，根据非故障支路零序电流等于本支路的电容电流，故障支路零序电流等于非故障支路零序电流之和，此时的零序电流即为电容电流，一般认为故障支路零序电流最大。
[0027]“谐波电流绝对方向”是本实用新型小电流接地选线系统的决策依据。当小电流接地系统发生单相接地故障时，故障支路和非故障支路都出现零序谐波电流。在无消弧线圈系统中，故障支路和非故障支路零序基波电流及各次谐波电流方向相反。在有消弧线圈系统中，也可以找到某次谐波，使所有大于该次谐波的零序电流满足故障支路和非故障支路方向相反。
[0028]实际应用中，利用“电容电流相对大小和谐波电流绝对方向”综合判断原理，采用集中控制方式，实现对各支路故障信息进行综合分析比较，解决单相接地检测问题。[0029]检测过程:处理模块3的工作由零序电压启动，而零序电压的出现分两种情况，即发生单相接地时和系统发生铁磁谐振；当发生单相接地时，零序电压启动处理模块3，通过零序电流互感器采样各支路零序谐波电流，先找出几个零序谐波电流较大的支路，再比较这几条支路的零序谐波电流方向，从而决策故障支路，进而发信或跳闸。
[0030]当系统发生铁磁谐振时，也会出现零序电压，此时，处理模块3根据零序电压的频率及幅值区分是单相接地还是系统铁磁谐振:若发生单相接地，决策故障支路，发信或跳闸；若发生系统铁磁谐振，则通过自动瞬时导通装置内部可控硅自动消除谐振。
[0031]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种小电流接地选线系统，其特征在于，包括采样模块(O)、处理模块(3)、总线模块(10)、主控制器(11)，存储模块(12)、显示模块(13)、通讯模块(14)、打印机(15)、开关控制模块(16 )和电源模块(17);所述采样模块包括母线电压互感器(I)和零序电流互感器(2 );所述处理模块(3)包括消谐电路(4)、电压形成电路(5)、滤波衰减保护电炉(6)、放大电路(7)、采样保持电路(8)和转换电路(9)；所述母线电压互感器(I)和零序电流互感器(2)的信号输出端连接处理模块(3)的信号输入端，处理模块(3)的信号输出端通过总线模块(10)与主控制器(11)相连，主控制器(11)通过总线模块(10)与显示模块(13)、通讯模块(14)、打印机(15)、开关控制模块(16)电连接；其中处理模块(3)中的消谐电路(4)的信号输出端连接电压形成电路(5)的信号入端，电压形成电路(5)的信号输出端连接滤波衰减保护电路(6)的信号输入端，滤波衰减保护电路(6)的信号输出端连接放大电路(7)的信号输入端，放大电路(7)的信号输出端连接采样保持电路(8)的信号输入端，信号采集电路(8)的信号输出端连接转换电路(9)的信号输入端； 转换电路(9)通过总线模块(10)与主控制器(11)电连接；存储模块(12)、显示模块(13 )、通讯模块(14 )、打印机(15 )、开关控制模块(16 )和电源模块(17 )通过总线模块(10)与主控制器(11)电相连。
2.根据权利要求1所述的小电流接地选线系统，其特征在于，所述的开关控制模块(16)为继电器。
3.根据权利要求2所述的小电流接地选线系统，其特征在于，所述的消谐电路(4)为可控硅型三极管。
4.根据权利要求3所述的小电流接地选线系统，其特征在于，所述母线电压互感器(I)为三相电压互感器，型号为JSZ10-10 ;所述零序电流互感器(2)的型号为LMJ-10 ;消谐电路(4)型号为LXQI1-10 ;放大电路(7)采用运算放大器型号为LM324 ;采样保持电路(8)中采用型号为L03S050D15的电流传感器；主控制器(11)采用8051单片机。
【文档编号】G01R31/08GK203811747SQ201420074283
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】汪洋, 杨俊 , 程鸣盛 申请人:国投新集能源股份有限公司