专利名称：一种新型小电流接地选线装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力检测技术，具体涉及一种新型小电流接地选线装置。
背景技术：
在电力系统工作过程中，由于各种原因，有时电力线路与地之间会出现单相短路故障，导致出现接地现象，这种短路故障通常称为单相接地故障。由于单相接地故障属于严 重的安全隐患并可能导致严重的后果，因此为了保证电力系统安全正常地工作，需要对发 生单相接地故障的电力系统进行及时的检测，以确认发生单相接地故障的具体线路并进行 相应的处理。所述检测并确认发生单相接地故障的具体线路的方法通常称为接地选线的方法。 容易理解，当电力系统出现单相接地故障时，在电压互感器二次侧的电力信号会发生变化， 这时，如能将一预设频率的调制信号通过电压互感器注入到母线上，让该调制信号只在发 生接地故障的线路上流过，通过在该母线下的每条出线的起始端检测该调制信号的有无， 来确定发生单相接地故障的线路。在实际应用中，电力系统的一条母线可以同时引出多条线路，设A、B、C三相电组 成的电力系统共有N组出线，其编号分别为#1 #N ；所述A、B、C三相电通过其母线上连接 的电压互感器弓丨入到用于接地选线的主机当中。当#1 #N中的任一组出线发生单相接地故障时，该组出线中接地相别所对应的 母线上的相电压和零序电压必然会发生变化，从而通过电压互感器二次侧输入到主机当中 的电压信号相应地就会发生变化，主机通过对所述电压信号的变化进行检测，就能够确定 发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别。比如组出线中的B相发生单相 接地故障时，B相所在的母线上的零序电压和相电压发生变化，从而通过电压互感器二次侧 输入到主机当中的电压信号发生改变，主机通过检测到二次侧与B相对应的电压信号发生 变化，就能够确定出一次侧的B相母线发生了单相接地故障。确定了发生单相接地故障的母线及接地相别后，接下来需要进一步确定具体发生 单相接地故障的具体线路，即所述编号为#1 #N中的哪一组出线的B相发生了单相接地 故障，用于检测单相接地故障所在出线的接地选线装置组成结构如图1所示，其中包括主 机，与各组出线对应、且编号为#1 #N的N个天线和N个信号检测器。其工作原理如下主机在接地线路对应母线的电压互感器二次侧的对应相别中注入一预设频率的 调制信号，该调制信号感应到电压互感器一次侧，所述感应到电压互感器一次侧的该调制 信号经由所述母线流向接地线路并经发生故障的接地点入地形成回路。在#1 #N的每组 出线端，设置天线接收该调制信号，将各天线接收到的信号发送至该出线对应的信号检测 器，当某一组出线对应的信号检测器检测到该调制信号时，则说明该组出线的接地相别发 生了单相接地故障。仍以前文所述的N组出线中的B相发生单相接地故障为例，如图1所示，每组出线对应于一个天线和一个信号检测器，每个信号检测器通过外接电源进行供电，并通过 RS-485通讯方式与主机通信。为了便于描述，与各组出线对应的天线和信号检测器与该组 出线的编号相同——即#1出线对应于#1天线和#1信号接收器，其余以此类推。当主机确定出B相母线发生了单相接地故障后，将向B相母线的电压互感器的二次侧对应的相别中注入一个预设频率的调制信号，该调制信号通过电压互感器感应到电压 互感器一次侧，所述感应到电压互感器一次侧的调制信号经B相母线流向接地线路(即#N 组出线中的B相)并经发生故障的接地点入地形成回路。此时，设置在#N组出线端附近的 #N天线接收到该调制信号，并将该信号返回给其对应的#N信号检测器，该信号检测器经过 检测并将数字信号送至主机，确认接收到信号为该调制信号后，就判定此时该#N组出线中 的B相发生了单相接地故障。最后，判定#N组出线中的B相发生单相接地故障后，故障查找人员就可以进入现 场并沿该确定的接地线路进行查找，从而最终确认发生单相接地故障的实际接地位置并进 而排除接地故障。由上述说明容易发现，现有技术中的接地选线装置，需要在每组出线的附近位置 安放信号检测器，这就需要变电站必须在每组出线的现场提供安置所述信号检测器的屏 柜，同时，信号检测器正常工作不仅需要连接电源，还需要利用通讯线与主机进行通信，因 此，这种分布式安装方式会给设备安装、布线以及现场维护带来很多不便。进一步地，发电 站或变电站的现场环境通常比较恶劣，而RS-485通讯方式本身的抗干扰性和稳定性并不 高，因此可能出现通讯中断等现象，从而导致接地选线装置无法正常工作。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种小电流接地选线装置，能够对各出线在主机中进行集 中式检测，减少设备现场安装、布线的工作量并提高接地选线的工作稳定性。为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的一种小电流接地选线装置，用于检测具有N组出线的电力系统中发生单相接地故 障的线路，该装置包括主机和对应于所述N组出线的N个天线，N为大于等于1的正整数；所述主机，用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零序电压和相电压判 定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别；产生预设频率的调制信号，将所述 调制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线；接收各天线返回 的信号，判定接收到该调制信号的天线对应的出线为发生单相接地故障的线路；天线，用于接收对应出线中的信号并返回给主机。所述主机包括电压监测电路、调制信号产生电路、对应于所述N个天线的N个信 号检测电路和处理器；所述电压监测电路，用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零序电压和 相电压判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别，并通知处理器；所述调制信号产生电路，用于接收处理器的通知产生预设频率的调制信号，将所 述调制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线，并通知处理 器；信号检测电路，用于根据处理器的通知，接收并检测其对应天线返回的信号，当检测到其对应天线返回的信号为该调制信号时，判定该出线为发生单相接地故障的线路；处理器，用于根据电压检测电路判定的发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别，通知调制信号产生电路产生调制信号；当所述调制信号产生电路将产生的调制 信号注入所述接地线路所在母线后，进一步通知信号检测电路进行调制信号的检测。所述天线与主机间通过电缆或导线连接。由上述的技术方案可见，本实用新型实施例的这种小电流接地选线装置，通过对 各段母线中的零序电压和相电压进行监视获取发生单相接地故障的接地线路所在母线及 接地相别；之后，将预设频率的调制信号通过电压互感器注入到母线上，通过利用主机集中 接收和分析各天线返回的信号，从中选出接收到该调制信号的天线，并根据天线与各组出 线间的对应关系判定发生单相接地故障的具体接地线路，不再需要在每组出线的现场设置 信号检测器进行分布式检测，因此，能够降低系统成本，大大减少设备现场安装和布线的工 作量以及施工难度，提高小电流接地选线装置的工作稳定性。
图1为现有技术中接地选线装置的组成结构示意图。图2为本实用新型实施例中接地选线装置的组成结构示意图。图3为本实用新型实施例中接地选线装置的结构原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本实用新型进一步详细说明。本实用新型实施例提供一种小电流接地选线装置，其核心思想在于，此时该装置 仅包含主机与编号为#1 測的N个天线，N为大于等于1的正整数，该系统的组成结构如 图2所示，通过与图1比较后容易发现，此时的接地选线装置中不包括信号检测器，不需要 为所述各信号检测器分别铺设电源线，同时，也不需要使用通讯线将所述各信号检测器进 行互联，此时的接地选线装置只在各出线处设置天线并引回主机即可。所述小电流接地选线装置的组成结构如图3所示，其中包括主机310和对应于N 组出线的N个天线320，N为大于等于1的正整数；所述主机310，用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零序电压和相电 压判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别；产生预设频率的调制信号，将 所述调制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线；接收各天线 320返回的信号，判定接收到该调制信号的天线320对应的出线为发生单相接地故障的线 路。天线320，用于接收对应出线中的信号并返回给主机310。所述主机310中进一步包括电压监测电路311，调制信号产生电路313，处理器 314和对应于N个天线320的N个信号检测电路312 ；其中，所述电压监测电路311，用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零 序电压和相电压判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别，并通知处理器 314 ；[0035]所述调制信号产生电路313，用于接收处理器314的通知产生预设频率的调制信 号，将所述调制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线，并通 知处理器314 ；信号检测电路312，用于根据处理器314的通知，接收并检测其对应天线320返回 的信号，当检测到其对应天线320返回的信号为该调制信号时，判定该出线为发生单相接 地故障的线路；处理器314，用于根据电压检测电路311判定的发生单相接地故障的接地线路所 在母线及接地相别，通知调制信号产生电路313产生调制信号；当所述调制信号产生电路 313将产生的调制信号注入所述接地线路所在母线后，进一步通知信号检测电路312进行 调制信号的检测。需要说明的是，在实际实现中，本领域技术人员可以对上述各�？椴捎酶髦址绞� 进行实现，例如，采用与各段母线分别对应的电压互感器采集电力系统中的零序电压和相 电压，将采集到的零序电压和相电压发送给包含判定算 法的FPGA或其它可编程逻辑器件 来判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别，从而实现所述电压监测电路 311 ；采用数字波形产生装置和必要的放大滤波电路生成需要的调制信号，通过所述与 各段母线分别对应的电压互感器，将所述调制信号注入到发生单相接地故障的接地线路所 在母线，从而实现所述调制信号产生电路313 ；采用数字信号处理器和必要的外围电路采集、检测各天线320返回的信号，从中 检测出该调制信号并确定其对应的天线和该天线对应的出线，从而实现所述信号检测电路 312。上述说明是在本领域技术人员根据公知技术能够理解的层次上对所述主机310 中各功能�？槭迪址绞降木倮⒉槐硎径员臼涤眯滦褪凳┓绞降南薅ǎ玖煊蚣际跞嗽� 根据常用技术手段进行的其他实现方式，也应当涵盖在本实用新型的保护范围之内。最后，在具体实施中，由于天线与主机间可以采用抗干扰性能较高的同轴电缆进 行信号传输，从而免除了 RS-485通讯方式容易出现通讯故障的问题，提高了所述装置的抗 干扰性能和工作稳定性；对各天线的信号检测通过设置在主机中的插件实现，不需要在现 场设置单独的信号检测器，节省了成本，而且，由于不再需要为每个信号检测器配置专门的 电源而可以在主机内通过同一个电源对所有插件进行供电，减少了设备现场安装和电源布 线的工作量以及施工难度；同时，这种利用主机进行集中式采集检测分析的方式，能够对各 天线采集的模拟信号进行统一处理，相比于现有技术中需要分别对各信号检测器进行调试 的方式，简化了系统工作流程且降低了系统调试的难度；最后，由于电力系统的现场为高电 压环境，本实用新型这种不需要在现场设置信号检测器的方式能够减少维护人员进入现场 的频率，从而降低在高压电现场进行操作导致危险的机率。由上述可见，本实用新型实施例提供的小电流接地选线装置，首先通过对各段母 线中的零序电压和相电压进行监视获取发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相 别；然后，通过利用主机集中接收和分析各天线返回的信号，从中选出接收到对应调制信 号的天线，并根据天线与各组出线间的对应关系判定发生单相接地故障的具体接地线路， 不再需要在每组出线的现场设置信号检测器进行分布式检测，因此，能够降低系统成本，大大减少设备现场安装和布线的工作量以及施工难度，提高小电流接地选线装置的工作稳定性。
权利要求一种小电流接地选线装置，用于检测具有N组出线的电力系统中发生单相接地故障的线路，其特征在于，该装置包括主机和对应于所述N组出线的N个天线，N为大于等于1的正整数；所述主机，用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零序电压和相电压判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别；产生预设频率的调制信号，将所述调制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线；接收各天线返回的信号，判定接收到该调制信号的天线对应的出线为发生单相接地故障的线路；天线，用于接收对应出线中的信号并返回给主机。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主机包括电压监测电路、调制信号 产生电路、对应于所述N个天线的N个信号检测电路和处理器；所述电压监测电路，用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零序电压和相电 压判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别，并通知处理器；所述调制信号产生电路，用于接收处理器的通知产生预设频率的调制信号，将所述调 制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线，并通知处理器；信号检测电路，用于根据处理器的通知，接收并检测其对应天线返回的信号，当检测到 其对应天线返回的信号为该调制信号时，判定该出线为发生单相接地故障的线路；处理器，用于根据电压检测电路判定的发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地 相别，通知调制信号产生电路产生调制信号；当所述调制信号产生电路将产生的调制信号 注入所述接地线路所在母线后，进一步通知信号检测电路进行调制信号的检测。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述天线与主机间通过电缆或导线连接。
专利摘要本实用新型公开了一种小电流接地选线装置，包括主机和对应于N组出线的N个天线，N为大于等于1的正整数；主机用于监视各段母线中的零序电压和相电压，根据零序电压和相电压判定发生单相接地故障的接地线路所在母线及接地相别；产生预设频率的调制信号，将所述调制信号通过电压互感器注入到发生单相接地故障的接地线路所在母线；接收各天线返回的信号，判定接收到该调制信号的天线对应的出线为发生单相接地故障的线路；天线用于接收对应出线中的信号并返回给主机。本实用新型实施例的这种小电流接地选线装置，能够降低系统成本，大大减少设备现场安装和布线的工作量以及施工难度，提高小电流接地选线装置的工作稳定性。
文档编号G01R31/02GK201562026SQ20092011077
公开日2010年8月25日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者何希顺, 杨志杰, 许云峰 申请人:北京市天利自动化设备研究所
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