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专利名称：单相导线挂装式小电流接地故障指示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种可挂装在三相电力线路上任一相、任一点的故障指示器。特别涉及的是小电流接地系统单相接地故障的指示器。
在电力系统中配电网占有的电力线路总长度达全系统的70％以上。而这个系统属于中性点不接地或经消弧线圈接地的结构。这种小电流接地系统在发生单相接地故障时只产生比正常负荷电流值小得多的故障电流，所以故障点的破坏力小而损坏较轻，极难查找；但是这种故障一旦发生就容易造成故障点电击人畜并诱发严重的短路故障。更重要的是这种故障占配电系统总故障率高达80％。目前采用的微机型单向接地保护装置只能判断出故障点发生在那一条线路上(称为“选线装置”)而不能指出故障点的具体位置；另一种与本技术相关的装置是本人在专利号为ZL00222219.1中披露的“高性能电力线路故障指示器”。这种指示器的主要特点是其电源部分的改进，由具有一个可套挂在电力线路上的环状铁芯和缠绕在铁芯上的电源采集线圈L1、联接在线圈两端的电容C15、C16以及稳压管W1、W2构成的电磁振荡回路、倍压整流电路和电能储存电路构成的自感应式电源部分和原有的短路故障采样、执行、显示部分所构成。这种指示器也不能指示出前述的小电流接地系统的故障。
本实用新型的目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种可挂装在单相导线上的、可指示出小电流接地系统单相接地故障的单相导线挂装式小电流接地故障指示器。
实现本实用新型目的的单相导线挂装式小电流接地故障指示器由具有一个可挂装在电力线上的高导磁挂环的自感应式电源、采样处理电路、执行电路和显示部分所构成，所述的采样处理电路由缠绕在高导磁挂环上的五次谐波信号采集绕组L2、与绕组L2相接的谐波分离谐振放大电路和通过一电子开关电路与该谐波分离谐振放大电路相接的延时电路所构成，所述的执行电路由可控硅KH、KB、电磁铁F、相向连接在电磁铁F的线圈L4两端的电容C9、C10、串接在可控硅KH阳极与KB触发极之间的双向触发二极管XKF、稳压管ZF以及外围元件R9、R10、R11、R12、二极管ZS3、ZS2、ZS3所构成，所述的显示部分由一安装在电磁铁磁场中的可半周往复旋转的信号盘所构成，在信号盘的转轴上装有一个受控于电磁铁的永磁磁环。
本实用新型的工作原理如下由挂装在单相电力线上的自感应电源部分获得电源提供给其它电路使用。同时由五次谐波信号采集绕组L2采集电压信号送给谐波分离谐振放大电路进行基波滤除，调谐到五次谐波，整流处理后输给电子开关电路，当处理后的电压信号达到电子开关电路的设定值时，电子开关导通启动延时电路达一定时间后向执行电路的可控硅KH触发极送电，KH导通使电容C9储存的电荷(即正向电流)流过电磁铁F的线圈L4，从而使电磁铁F产生的磁场作用于信号盘转轴上的永磁磁环并使磁环旋转半周，即使信号盘旋转了半周，从而指示出发生了故障。在无故障时，正电源迅速将电容C9、C10充电到某一设定的电压值，导致双向触发二极管XKF和稳压管ZF达到触发门限值，使可控硅KB导通，给电磁铁F的线圈L4一个反方向的电流，使电磁铁F的极性改变，驱动信号盘复位。
本故障指示器利用小电流接地系统发生接地故障时的电流中含有大量的且十分稳定的五次谐波成份这一特点，将该五次谐波分离出来加以利用，加之延时电路的作用将来自于系统其它谐波源的具有短暂的、时有时无特点的五次谐波信号区别开来，并由电子开关电路的阀值来判定五次谐波强度以确认是否发生接地故障，从而实现了随时可准确地指示出小电流接地系统的故障的目的。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点1．无需配备电池，大大减小了体积和重量，因而可直接挂装在电力线上使用，一目了然地直接指示出故障的发生位置；2．动作可靠，且有效地避免了误动作的发生；3．本指示器的谐波分离谐振放大电路无需外加半导体放大等有源器件即可构成，因而不占用指示器内的电能，从而保证了整个指示器的用电量仅由自感式电源就能满足；
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。但本实用新型的内容并不仅限于该实施例。


图1本实施例的原理框图2本实用新型的结构透视图图3图2的A向局部视图图4本实施例的电路结构示意图参见图1～4，本实用新型由具有一个可挂装在电力线5上的高导磁挂环1的感应式电源和采样处理电路、执行电路和显示部分所构成。所述的采样处理电路由缠绕在高导磁挂环上的五次谐波信号采集绕组L2、与绕组L2相接的谐波分离谐振放大电路和通过一个电子开关与该谐波分离谐振放大电路相接的延时电路所构成，所述的执行电路(参见图4)由可控硅KH、KB、电磁铁F、相向连接在电磁铁F的线圈L4两端的电容C9、C10、串接在可控硅KH与KB之间的双向触发二极管XKF、稳压管ZF以及外围元件R9、R10、R11、R12、二极管ZS1、ZS2、ZS3所构成，所述的显示部分由一安装在电磁铁F的磁力场中的可半周往复旋转的信号盘2所构成，在信号盘2的转轴3上装有一个受控于电磁铁F的永磁磁环4。
在本实施例中，自感应电源部分沿用现有技术构成，即由L1经限流电阻R8向4倍压整流堆Z2整流升压，接入C8滤波并储能后向其它电路供电。ZV1、ZV2两只反向连接的稳压管限制了超量的毛刺状峰压值，保护了Z2。谐波分离谐振放大电路由匹配变压器T1、由C1、C2、C3、R1、R2、R3构成的双T电桥滤波器和滤波谐振变压器T2、全波整流器Z以及电阻R4、R14、电容C4、C5所构成。其中，由双T电桥滤波器滤除50Hz基波电压后传到滤波谐振变压器T2，由N2和C5谐振在50Hz而将基波能量被R4消耗衰减到可以忽略不计的数量级，而T2中的绕组N3与电容C4被调谐到五次谐波，经全波整流器Z整流后输给电子开关电路。电子开关电路由整定电位器RT、稳压管ZK和三极管BG构成，连接在谐波分离谐振放大电路和延时电路之间。延时电路由集成电路4061及其外围元件R5、R6、R7、C6、C7组成。当Z与RT提供的信号电压超过ZK的门限电压时，三极管BG导通，集成块4061的正电源端获得电源，延时一段时间后向执行电路输出电流。延时的长短可调整C6的容量和R5的阻值来确定。当五次谐波的来源属于系统其它谐波源造成，即使幅值超过整定值，但由于其不能持续数分钟或更长时间，只要谐波值一降低或消失一瞬间，此时Z供电电压消失，三极管BG立即截止，集成块4601失去正电源，时间又要从头计起，因未达到延时电路设定的时间，执行电路不会动作，从而保正了只有真正发生接地故障时，五次谐波在幅值和持续时间两个条件都满足时才发出指示。各元器件的连接关系参见图4。各电路部分可装在一壳体6中，参见图2，信号盘2可用一根转轴3安装在壳体开设的窗口7中。为方便观察，窗口7可设计为一个开在壳体底部上的半圆形窗口，参见图3，可在其底部用白色透明的有机玻璃类材料制作，将一个半圆涂为白色，另一个半圆则呈透明状而担任显示窗口。信号显示盘3可对应设计为其向外的盘面分涂为两个不同颜色的半圆，如将一个半圆涂成红色，在发生故障时转至在透明的窗口位置中以警示。另一半圆则可涂为白色或绿色等以表示正常。
权利要求1．单相导线挂装式小电流接地故障指示器，由具有一个可挂装在电力线上的高导磁挂环的自感应式电源、采样处理电路、执行电路和显示部分所构成，其特征在于所述的采样处理电路由缠绕在高导磁挂环上的五次谐波信号采集绕组L2、与绕组L2相接的谐波分离谐振放大电路和通过一电子开关电路与该谐波分离谐振放大电路相接的延时电路所构成，所述的执行电路由可控硅KH、KB、电磁铁F、相向连接在电磁铁F的线圈L4两端的电容C9、C10、串接在可控硅KH阳极与KB触发极之间的双向触发二极管XKF、稳压管ZF以及外围元件R9、R10、R11、R12、二极管ZS3、ZS2、ZS3所构成，所述的显示部分由一安装在电磁铁磁场中的可半周往复旋转的信号盘所构成，在信号盘的转轴上装有一个受控于电磁铁的永磁磁环。
2．如权利要求1所述的单相导线挂装式小电流接地故障指示器，其特征在于所述的谐波分离谐振放大电路由匹配变压器T1、由C1、C2、C3、R1、R2、R3构成的双T电桥滤波器和滤波谐振变压器T2、全波整流器Z以及电阻R4、R14、电容C4、C5所构成。
3．如权利要求1所述的单相导线挂装式小电流接地故障指示器，其特征在于所述的信号盘安装在一个显示窗口中。
4．如权利要求1所述的单相导线挂装式小电流接地故障指示器，其特征在于所述的电子开关电路由整定电位器RT、稳压管ZK和三极管BG构成。
专利摘要本实用新型提了一种可挂装在三相电力线路上任一相、任一点的单相导线挂装式小电流接地故障指示器。由自感应式电源、采样处理电路、执行电路和显示部分所构成,所述的采样处理电路由缠绕在高导磁挂环上的五次谐波信号采集绕组、与绕组相接的谐波分离谐振放大电路和通过一电子开关电路与该谐波分离谐振放大电路相接的延时电路所构成,所述的执行电路由两可控硅、电磁铁F、相向连接在电磁铁F的线圈两端的两电容、串接在两可控硅之间的双向触发二极管、稳压管以及外围元件电阻、二极管所构成,所述的显示部分由一安装在电磁铁磁场中的可半周往复旋转的信号盘所构成,在信号盘的转轴上装有一个受控于电磁铁的永磁磁环。
文档编号G01R31/08GK2459669SQ0025984
公开日2001年11月14日 申请日期2000年12月18日 优先权日2000年12月18日
发明者严颖勤 申请人:成都曾氏集团有限公司