專利名稱：配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示方法及指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的檢測方法與裝置，特別是用于指示配電網(wǎng) 線路短路與接地故障的指示方法與指示裝置。
背景技術(shù)：
在10kV配電網(wǎng)電力系統(tǒng)中，短路與接地故障是配電網(wǎng)線路的主要故 障，這些故障對系統(tǒng)造成影響，引起一定范圍的停電。如果在系統(tǒng)中能及 時檢測出故障并進行維修，將縮短故障設(shè)備停役時間，提高運行效率與供 電可靠性。目前對短路與接地故障指示器已有論述，如專利ZL99122276. 8 供電線路單相接地故障顯示方法及所用儀器，介紹了采用比較接地瞬間電 容電流和電壓首半波，比較其相位且當電容電流突變且大于一定數(shù)值，判 斷為故障的故障指示器。這種故障判斷裝置，尤其對于中性點安裝了消弧 線圏的配網(wǎng)系統(tǒng)，產(chǎn)品正確動作率低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種產(chǎn)品正確動作 率高，故障查找時間短的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示方法及指示裝置。一種配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示方法，其特征在于所述的方法 為一種電流、電壓瞬變量啟動電3各方法。所述的方法具體為將電流傳感器的磁路包圍配電網(wǎng)架空線路的某根 導線，其副邊繞組輸出的該導線的電流信號接至電流信號變換器的輸入端，電流信號變換器將采樣到的電流信號變換成單片機控制系統(tǒng)可以接受的電壓信號，分別送單片機控制系統(tǒng)的A/D通道1和電流瞬變量啟動電路的輸 入端，電流瞬變量啟動電路的輸出端Xout接單片機控制系統(tǒng)的中斷0腳； 電壓傳感器的取樣電容一端接配電網(wǎng)架空線路的同根導線，另 一端接金屬 質(zhì)機殼，形成取樣電容與機殼對地分布電容的串聯(lián)電路，取樣電容上獲取 的該導線對地電壓信號接至電壓信號變換器的輸入端，電壓信號變換器將 采樣到的交流電壓信號變換成單片機控制系統(tǒng)可以接受的電壓信號，分別 送單片機控制系統(tǒng)的A/D通道2和電壓瞬變量啟動電3各的輸入端，電壓瞬 變量啟動電路的輸出端Yout接單片機控制系統(tǒng)的中斷1腳；單片機控制系 統(tǒng)的將結(jié)果通過與其口 3相接的故障指示電路指示。本設(shè)計提出直接測量架空線路對地電壓的方法，使線路接地故障的判 別更為直接可靠。一種配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其結(jié)構(gòu)要點在于包括電流傳 感器、電壓傳感器、電流信號變換器、電壓信號變換器、電流瞬變量啟動電路、 電壓瞬變量啟動電路，單片機控制系統(tǒng)，故障指示電路以及電源供給電路，電 流傳感器、電流信號變換器、電流瞬變量啟動電路、單片機控制系統(tǒng)依次連接， 電壓傳感器、電壓信號變換器、電壓瞬變量啟動電路，單片機控制系統(tǒng)依次連 接，電流傳感覺器、電壓傳感器的另一輸出端與單片機控制系統(tǒng)相連接，故障 指示電路與單片控制系統(tǒng)相連接。所述的電流瞬變量啟動電路主要由電壓比較器、電阻、電容相電連接 構(gòu)成組成。所述的電壓瞬變量啟動電路主要由電壓比較器、電阻、電容相電連接構(gòu)成。所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，還包括一種金屬外殼，所述 的電壓傳感器由取樣電容與金屬外殼串聯(lián)，電容的另一端與架空導線相連，金 屬外殼與電容的串接點接裝置參考點，電容與架空線連接點之間的設(shè)置電壓傳 感器輸出端。所述的電流傳感器為CT型結(jié)構(gòu)傳感器。所述的CT型結(jié)構(gòu)傳感器為由導磁材料制成，所述的導磁材料形成的環(huán)路R 環(huán)繞架空導線，在R上有繞組，繞組的兩輸出端與電阻兩端分別相連，連接后 的 一端接裝置參考點，另 一端則為電流流傳感器的輸出端。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)已公開的技術(shù)相比，本配電網(wǎng)線路短路與接地 故障指示裝置，由于采用電流瞬變量和電壓瞬變量啟動電路的方案，因此可 提高裝置的正確動作率，縮短故障查找時間，從而提高配網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性。 本設(shè)計提出直接測量架空線路對地電壓的方法，使線路接地故障的判別更為直 接可靠。


以下將結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步描述圖1為本發(fā)明的工作原理方框2為本發(fā)明短路故障瞬變量啟動結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明接地故障瞬變量啟動結(jié)構(gòu)示意4電壓傳感器結(jié)構(gòu)示意5電流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
以下將結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步描述圖1中，C為電流傳感器、V為電壓傳感器、X為電流信號變換器、Y為電 壓信號變換器、P為電流瞬變量啟動電路、N為電壓瞬變量啟動電路，M為單片 機控制系統(tǒng)，D為故障指示電路，S為電源供給電路。其連接關(guān)系是CT型電流 傳感器C的磁路包圍配電網(wǎng)架空線路的某根導線，其副邊繞組輸出的該導線的 電流信號接至電流信號變換器X的輸入端，電流信號變換器X將采樣到的電流 信號變換成單片片錄制系統(tǒng)M可以接受的電壓信號，分別送單片機控制系統(tǒng)M 的A/D通道1和電流瞬變量啟動電路P的輸入端Vx,電流瞬變量啟動電路P的 輸出端Xout接單片機控制系統(tǒng)M的中斷INTO腳；電壓傳感器V的取樣電容一 端接配電網(wǎng)架空線路的同根導線，另一端接金屬質(zhì)機殼，形成取樣電容與機殼 對地分布電容的串聯(lián)電路，取樣電容上獲取的該導線對地電壓信號接至電壓信 號變換器Y的輸入端，電壓信號變換器Y將采樣到的交流電壓信號變換成單片 機控制系統(tǒng)M可以接受的電壓信號，分別送單片機控制系統(tǒng)M的A/D通道2和 電壓瞬變量啟動電路N的輸入端Vy，電壓瞬變量啟動電路N的輸出端Yout接單 片機控制系統(tǒng)M的中斷INT1腳；單片機控制系統(tǒng)M的口 3接故障指示電路D， 電源供給電路S分別接單片機控制系統(tǒng)M、電流信號變換器X、電壓信號變換器 Y、電流瞬變量啟動電路P、電壓瞬變量啟動電路N。圖2中，電流瞬變量啟動電路P由電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5，電容C1、電 壓比較器U1組成，R1和R2串聯(lián)，R2另一端接地，串聯(lián)點V2接R5， R5另一端 接U1的反向輸入端，R3和R4串聯(lián)，R4另一端接U1的同向輸入端，串聯(lián)點VI 經(jīng)電容Cl接地，電流瞬變量啟動電路P的輸入端Vx與Rl與R3的非串聯(lián)端相 連，Ul的輸出端與電流瞬變量啟動電路P的輸出端Xout相連，Ul由電源供給電路S提供的直流電源Vcc ( +5V)供電。圖3中，電壓瞬變量啟動電路N由電阻R6、 R7、 R8、 R9、 R10,電容C2、電壓比較器U2組成，R6和R7串聯(lián)，串聯(lián)點為V4， R7另一端接地，R9和R10串聯(lián)，R10另一端接U2的反向輸入端，串聯(lián)點V3經(jīng)電容C2接地，R9非串聯(lián)端與V4相連，R8—端接U2的同向輸入端，R8的另一端與電壓瞬變量啟動電路N的輸入端Vy以及R6的非串聯(lián)端相連，U2的輸出端與電壓瞬變量啟動電路N的輸出端Yout相連，U2由電源供給電路S提供的直流電源Vcc ( +5V)供電。圖4為電壓傳感器V，由取樣電容Cs與金屬殼體串聯(lián)而成，Cs另一端 與架空導線L相連接，金屬殼體對地分布電容為C。，串聯(lián)點S接本指示器 的裝置參考點，V,為電壓傳感器的輸出端。圖5為電流傳感器C，其為CT型結(jié)構(gòu)的傳感器，導磁材料制成的環(huán)路 R包圍架空導線L， R上有繞組N, N兩輸出端與電阻R。兩端分別相連。一 個接裝置參考點，另 一個接點則為電流傳感器的輸出端。所述的故障指示電路為一種指示燈。所述的電流信號變換器與電壓信號變換器為一種交流信號變換為直 流信號的變換電路，其為以AD736芯片為核心構(gòu)成的交直流信號變換線路。從圖l可知，單片機控制系統(tǒng)M被中斷觸發(fā)喚醒后，將電流信號變換器X、 電壓信號變換器Y分別輸出的電流、電壓信號輸出至單片機控制系統(tǒng)M的A/D 通道l、 A/D通道2，獲得架空導線電流及其對地電壓值的數(shù)字值，供單片機控 制系統(tǒng)M進行故障模式的算法判別。與已公開的技術(shù)相比，本設(shè)計提出直接測 量架空線路對地電壓的方法，使線路接地故障的判別更為直接可靠。從圖2可知，代表架空導線電流大小的Vx為輸入信號，若取R1-R2，則線 路運行正常時V1〉V2，輸出Xout為高電平。設(shè)短路導致Vx突升至kVx (k>l), 同一時刻V2 = 0. 5kVx,由于電容兩端電壓不發(fā)生突變，因此，VI的上升要滯后 于V2，根據(jù)一階電路全響應(yīng)理論，VI的響應(yīng)可以用下式表示<formula>formula see original document page 9</formula>(1) 式(l)中r-i 3d為比較器同向輸入端RC電路的時間常數(shù)。當V2〉V1時，ui輸出Xout變?yōu)榈碗娖剑钡絍1〉V2， Ul輸出Xout又恢復高電平， 一次瞬變量啟動過程完成。由圖2不難推出導致U1翻轉(zhuǎn)的Vx至少要陡升l倍以上。從圖3可知，在正常工作狀態(tài)下，比較器U2的輸出Yout為高電平。若電壓信號Vy突然跌落，U2的反相輸入端由于電容C2的存在，電壓V3不突變，而同向輸入端電壓隨Vy跌落導致V3〉Vy,使得U2輸出變?yōu)榈碗娖?，直到Vy〉V3， U2輸出Yout又恢復高電平，完成一次電壓跌落瞬變量啟動過程。即，當U2輸出由高電平突變?yōu)榈碗娖綍r，意味著電壓信號發(fā)生跌落。若取R6-R7,則Vy跌落至小于原先l/2時，U2輸出一個下降沿。本發(fā)明安裝在10kV配網(wǎng)線路，由于采用了上述技術(shù)方案，對10kV配電網(wǎng)線路的短路和接地故障能夠正確指示，將縮短故障設(shè)備巡線查找時間，提高運行效率與供電可靠性。以上所述，僅是本發(fā)明的具體實施例，并非對本發(fā)明做出限制。凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例進行的任何簡單修改、變更或等效變換，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示方法，其特征在于所述的方法為一種電流、電壓瞬變量啟動電路方法。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示方法，其特征在于 其為將電流傳感器的磁路包圍配電網(wǎng)架空線路的某根導線，其副邊繞組輸出 的該導線的電流信號接至電流信號變換器的輸入端，電流信號變換器將釆樣 到的電流信號變換成單片機控制系統(tǒng)可以接受的電壓信號，分別送單片機控 制系統(tǒng)的A/D通道和電流瞬變量啟動電3各的輸入端，電流瞬變量啟動電路的 輸出端Xout接單片機控制系統(tǒng)的中斷0腳；電壓傳感器的取樣電容一端接配 電網(wǎng)架空線路的同根導線，另一端接金屬質(zhì)機殼，形成取樣電容與機殼對地 分布電容的串聯(lián)電路，取樣電容上獲取的該導線對地電壓信號接至電壓信號 變換器的輸入端，電壓信號變換器將采樣到的交流電壓信號變換成單片機控 制系統(tǒng)可以接受的電壓信號，分別送單片機控制系統(tǒng)的A/D通道和電壓瞬變 量啟動電路的輸入端Vy,電壓瞬變量啟動電路的輸出端Yout接單片機控制 系統(tǒng)的中斷1腳；單片機控制系統(tǒng)的將結(jié)果通過與其口相接的故障指示電路 指示。
3、 一種配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其特征在于包括電流傳感 器、電壓傳感器、電流信號變換器、電壓信號變換器、電流瞬變量啟動電路、 電壓瞬變量啟動電路，單片機控制系統(tǒng)，故障指示電路以及電源供給電路， 電流傳感器、電流信號變換器、電流瞬變量啟動電路、單片機控制系統(tǒng)依次 連接，電壓傳感器、電壓信號變換器、電壓瞬變量啟動電路，單片機控制系 統(tǒng)依次連接，電流傳感覺器、電壓傳感器的另一輸出端與單片機控制系統(tǒng)相 連接，故障指示電路與單片控制系統(tǒng)相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其特征在于所述的電流瞬變量啟動電路主要由電壓比較器、電阻、電容相電連接構(gòu)成組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其特 征在于所述的電壓瞬變量啟動電路主要由電壓比較器、電阻、電容相電連 接構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其特征在 于所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，還包括一種金屬外殼，所述 的電壓傳感器由取樣電容與金屬外殼串聯(lián)，電容的另一端與架空導線相連， 金屬外殼與電容的串接點接裝置參考點，電容與架空線連接點之間的設(shè)置電 壓傳感器輸出端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其特征在 于所述的電流傳感器為CT型結(jié)構(gòu)傳感器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示裝置，其特征在 于所述的CT型結(jié)構(gòu)傳感器為由導磁材料制成，所述的導磁材料形成的環(huán)路 R環(huán)繞架空導線L，在R上有繞組，繞組的兩輸出端與電阻兩端分別相連，連 接后的 一端接裝置參考點，另 一端則為電流流傳感器的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)線路短路與接地故障指示方法及指示裝置，所述的方法為一種采用電流、電壓瞬變量啟動電路的方法。所述的裝置為采用電流、電壓瞬變量啟動電路的裝置。電流本發(fā)明的優(yōu)點在于由于采用電流瞬變量和電壓瞬變量啟動電路的方案，因此可提高裝置的正確動作率，縮短故障查找時間，從而提高配網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性。本設(shè)計提出直接測量架空線路對地電壓的方法，使線路接地故障的判別更為直接可靠。
文檔編號G01R31/08GK101320070SQ20081007142
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者丹 葉 申請人:福建省福州電業(yè)局