一種電壓行波傳感器及安裝使用方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種電壓行波傳感器及安裝使用方法。
【背景技術】
[0002] 我國電力事業(yè)正蓬勃快速地發(fā)展，長距離高壓或超高壓輸電線路暴露在曠野，且 在我國多為山區(qū)丘陵地形，暴雨、閃電等天氣原因以及人為因素常常使線路發(fā)生故障。故障 點的快速、精確定位，一直是電力部門尚未徹底解決的難題，對電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟 運行構成較大威脅，也給線路運行維護人員帶來了繁重的負擔，更是給用電部門帶來了難 以估計的損失。輸電線路故障后快速、準確地確定故障點是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的一項 關鍵技術，也是長期困擾電網(wǎng)運行的主要難題之一。常用的輸電線路故障定位方法主要有 阻抗法和行波法以及電壓分布法，阻抗法由于原理上的缺陷，很難保證定位精度；電壓分布 法由于受過渡電阻以及線路參數(shù)的影響，也難以保證測距結果的精度；隨著計算機、通信及 測量技術的不斷進步，行波法得到了迅速發(fā)展，并逐步進入實用化階段。
[0003] 傳統(tǒng)的行波測距均通過采集CT二次側信號實現(xiàn)，其采樣頻率一般不低于1MHz。電 子式互感器為保護及測控裝置提供必要的采樣信息，其采樣率一般低于10kHz，遠不能滿足 傳統(tǒng)行波測距的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種電壓行波傳感器及安裝使用方法，能夠在與一次側電路 無直接的電連接的情況下，直接采集一次設備接地線的行波信號，并實時有效地輸出行波 硬件啟動信號至行波波頭檢測電路進行波頭辨識。
[0005] 本發(fā)明采用下述技術方案： 一種電壓行波傳感器，包括依次連接的底座、連接部和中空的圓筒形殼體，CVT接地線、 TYD接地線或變壓器鐵芯接地線從圓筒形殼體中間穿過，圓筒形殼體內(nèi)設置有行波傳感器 本體以及與行波傳感器本體二次側連接的信號處理電路，信號處理電路的輸出端連接行波 波頭檢測電路的輸入端； 所述的行波傳感器本體包括截面均勻的環(huán)形鐵芯以及繞制在環(huán)形鐵芯上的線圈，線圈 繞制成偶數(shù)層且相鄰兩層線圈的繞制方向相反，行波傳感器本體的二次側連接信號處理電 路； 所述的信號處理電路包括并聯(lián)的避雷保護電路以及過壓抑制電路，過壓抑制電路電路 的兩端并聯(lián)有分壓電路，分壓電路的輸出端連接行波波頭檢測電路的輸入端； 所述的行波波頭檢測電路包括行波正極波頭檢測電路和行波負極波頭檢測電路；行波 正極波頭檢測電路包括正變化率比較器和正峰值比較器；正變化率比較器的定值端連接正 變化率電平整定模塊的輸出端，正變化率比較器的比較端通過微分電路連接分壓電路的輸 出端，正變化率比較器的輸出端連接正計時比較器的比較端，正計時比較器的定值端連接 保持時間整定模塊的輸出端；正計時比較器的輸出端連接第一與門的第一輸入端；正峰值 比較器的比較端連接分壓電路的輸出端，正峰值比較器的定值端連接正峰值電平整定模塊 的輸出端，正峰值比較器的輸出端連接第一與門的第二輸入端；第一與門的輸出端連接行 波記錄裝置的正極輸入端； 行波負極波頭檢測電路包括負變化率比較器和負峰值比較器；負變化率比較器的定 值端連接負變化率電平整定模塊的輸出端，負變化率比較器的比較端通過微分電路連接分 壓電路的輸出端，負變化率比較器的輸出端連接負計時比較器的比較端，負計時比較器的 定值端連接保持時間整定模塊的輸出端；負計時比較器的輸出端連接第二與門的第一輸入 端；負峰值比較器的比較端連接分壓電路的輸出端，負峰值比較器的定值端連接負峰值電 平整定模塊的輸出端，負峰值比較器的輸出端連接第二與門的第二輸入端；第二與門的輸 出端連接行波記錄裝置的負極輸入端。
[0006] 所述的避雷保護電路包括第一電阻和與第一電阻并聯(lián)的避雷器。
[0007] 所述的行波傳感器本體的二次側還通過第一雙屏蔽同軸電纜連接過壓抑制電路， 所述的過壓抑制電路包括由第一瞬態(tài)電壓抑制二極管和第二瞬態(tài)電壓抑制二極管形成的 串聯(lián)電路，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管的負極連接第二瞬態(tài)電壓抑制二極管的負極。
[0008] 所述的分壓電路包括串聯(lián)的第二電阻和第三電阻，第二電阻的第一端連接第一瞬 態(tài)電壓抑制二極管的正極，第二電阻的第二端連接第三電阻的第一端，第三電阻的第二端 連接第二瞬態(tài)電壓抑制二極管的正極；第二電阻的第二端通過第二雙屏蔽同軸電纜連接行 波波頭檢測電路的輸入端。
[0009] 所述的繞制在環(huán)形鐵芯上的線圈為12匝至20匝，線圈層數(shù)為2層。
[0010] 所述的環(huán)形鐵芯為鐵鈷鎳合金環(huán)形鐵芯。
[0011] 所述的行波傳感器本體設置在阻波器之前。
[0012] 還包括抱箍式固定支架或平板式固定支架，所述的抱箍式固定支架包括通過螺栓 連接的弧形夾板和水平夾板，弧形夾板中部為弧形且兩端為平板，水平夾板的中部設置有 傳感器安裝板；平板式固定支架包括傳感器安裝板，傳感器安裝板的底面設置有支腿。
[0013] 一種如權利要求1所述的電壓行波傳感器的安裝使用方法，包括以下步驟： A :在CVT接地線、TYD接地線或變壓器鐵芯接地線上并聯(lián)輔助接地線，并使輔助接地線 穿過圓筒形殼體的中間； B :斷開與輔助接地線并聯(lián)的CVT接地線、TYD接地線或變壓器鐵芯接地線； C :利用電壓行波傳感器辨識行波波頭，并向行波記錄裝置發(fā)送信號以記錄行波波頭到 達時間。
[0014] 所述的步驟A中，CVT接地線為CVT結合濾波器的接地線。
[0015] 本發(fā)明中的行波傳感器本體具有理想的帶通濾波器幅頻、相頻特性和暫態(tài)特性， 能夠?qū)崿F(xiàn)電流、電壓穩(wěn)態(tài)量檢測的要求，且檢出的延時非常小的優(yōu)點；信號處理電路直接通 過硬件電路辨識行波波頭、檢測行波波頭極性，并記錄行波波頭到達時刻，進行保護與故障 定位，能夠提高保護的精度和速度。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明中電壓行波傳感器的結構示意圖； 圖2為本發(fā)明中電壓行波傳感器的原理圖； 圖3為行波負極波頭檢測電路的原理框圖； 圖4為本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖1至圖4所示，本發(fā)明所述的電壓行波傳感器，包括依次連接的底座6、連接部 和中空的圓筒形殼體8, CVT接地線、TYD接地線或變壓器鐵芯接地線5從圓筒形殼體8中 間穿過，圓筒形殼體8內(nèi)設置有行波傳感器本體1以及與行波傳感器本體1二次側連接的 信號處理電路，信號處理電路的輸出端連接行波波頭檢測電路的輸入端； 行波傳感器本體1包括截面均勻的環(huán)形鐵芯以及繞制在環(huán)形鐵芯上的線圈，線圈繞 制成偶數(shù)層且相鄰兩層線圈的繞制方向相反，行波傳感器本體1的二次側連接信號處理電 路。本實施例中，環(huán)形鐵芯為鐵鈷鎳合金環(huán)形鐵芯，繞制在環(huán)形鐵芯上的線圈為12匝至20 匝，線圈層數(shù)為2層，線圈層數(shù)為偶數(shù)的設計能夠消除大線圈所交鏈的磁鏈影響。行波傳感 器本體1形成類似與羅柯夫斯基線圈的電流測量元件，具有理想的帶通濾波器幅頻、相頻 特性和暫態(tài)特性。行波傳感器本體1在測量脈沖電流時，被測信號幾乎不受限制，任何情況 下行波傳感器本體1都不會飽和，能夠測量上升時間為納秒級的電流，且與一次側電路無 直接的電連接，能夠?qū)崿F(xiàn)電流、電壓穩(wěn)態(tài)量檢測的要求，且檢出的延時非常小的優(yōu)點。
[0018] 信號處理電路包括并聯(lián)的避雷保護電路以及過壓抑制電路，過壓抑制電路電路的 兩端并聯(lián)有分壓電路，分壓電路的輸出端連接行波波頭檢測電路的輸入端。由于電力系統(tǒng) 在發(fā)生故障時，可能有過壓產(chǎn)生，為了保護行波定位裝置，避免過壓信號竄入，本發(fā)明中使 用過壓抑制電路起到電壓箝位的作用。由于高頻信號傳輸?shù)奶攸c，要求考慮分壓電路的電 阻與信號電纜的阻抗匹配問題，以避免高頻信號在電纜與傳感器聯(lián)結點發(fā)生反射，達到降 低信噪比的目的，本發(fā)明中還使用分壓電路，將電壓信號降低到行波波頭檢測電路所要求 的電平水平。
[0019] 本實施例中，避雷保護電路包括第一電阻Rl和與第一電阻Rl并聯(lián)的避雷器2。行 波傳感器本體1的二次側還通過第一雙屏蔽同軸電纜3連接過壓抑制電路，所述的過壓抑 制電路包括由第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl和第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2形成的串聯(lián)電 路，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl的負極連接第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的負極。分壓電 路包括串聯(lián)的第二電阻R2和第三電阻R3,第二電阻R2的第一端連接第一瞬態(tài)電壓抑制二 極管Dl的正極，第二電阻R2的第二端連接第三電阻R3的第一端，第三電阻R3的第二端連 接第二瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的正極；第二電阻R2的第二端通過第二雙屏蔽同軸電纜4 連接行波波頭檢測電路的輸入端。
[0020] 行波波頭檢測電路用于識別行波波頭，并發(fā)送信號至行波記錄裝置驅(qū)動其進行時 間記錄。行波記錄裝置為現(xiàn)有裝置，在此不再贅述。行波波頭檢測電路包括行波正極波頭檢 測電路和行波負極波頭檢測電路；行波正極波頭檢測電路包括正變化率比較器和正峰值比 較器；正變化率比較器的定值端連接正變化率電平整定模塊的輸出端，一般