一种基于暂态信号的接地故障检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于暂态信号的接地故障检测装置，主要由2个电流互感器、谐振滤波单元和故障定位单元组成。2个电流互感器分别接在所需检测的配电线路的两端。电流互感器一次侧串接在配电线路上，电流互感器二次侧与故障定位单元的信号输入端相连。谐振滤波单元包括变压器、高压电容器组、采样电阻和滤波电容。变压器原边侧的其中一端经高压电容器组接于2个电流互感器之间的配电线路上，变压器原边侧的另一端则与电源地相连。变压器副边侧与滤波电容及采样电阻相并联。采样电阻的两端与故障定位单元的信号输入端相连。本实用新型专利技术既能实现配电网接地故障选线和选相，又能快速准确地检测出接地故障所发生的区域，故障定位结果准确可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力设备，特别涉及一种基于暂态信号的接地故障检测装置。
技术介绍
长久以来，配电网接地故障检测装置大部分是基于故障信号稳态分量的检测原理，但工程应用现场效果显示，基于稳态分量的检测原理均有其局限性，其主要缺点在于作为检测依据的特征信号含量较低，导致信噪比相对过低而容易造成检测精度较低。到目前为止，基于稳态分量的故障检测方法检测效果难以令人满意。因此，为了提高选线技术和准确性，多年来已经开始研究利用暂态分量进行故障检测。·配电网发生接地故障时，暂态信号特征蕴含丰富的故障信息。配电网发生故障产生的暂态信号的幅值可以达到稳态信号的几倍到十几倍，其幅值远大于稳态信号，因此基于暂态分量的故障检测方法可靠性及灵敏度较高。虽然采用故障后的暂态分量进行故障检测比利用稳态信号优越性大，但其主要存在缺点是暂态过程迅速，暂态信号受外界干扰影响较大，其频率较高也难以检测，受当前技术条件限制，对暂态信号实时检测依然存在困难。因此，基于故障暂态分量原理的检测装置大部分停留在试验和理论分析阶段，投入使用的产品很少。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于暂态信号的接地故障检测装置，该装置不仅能够实现配电网接地故障选线、选相，并能够快速准确地检测出接地故障所发生的区域，接地故障定位结果准确、可靠。为解决上述问题，本技术所设计的一种基于暂态信号的接地故障检测装置，主要由2个电流互感器、谐振滤波单元和故障定位单元组成。2个电流互感器分别接在所需检测的配电线路的两端；每个电流互感器一次侧串接在配电线路上，电流互感器二次侧与故障定位单元的信号输入端相连。谐振滤波单元包括变压器、高压电容器组、采样电阻和滤波电容；变压器原边侧的其中一端经高压电容器组接于2个电流互感器之间的配电线路上，变压器原边侧的另一端则与电源地相连；变压器副边侧与滤波电容及采样电阻相并联；采样电阻的两端与故障定位单元的信号输入端相连。故障定位单元包括信号调理模块、模数转换模块、存储器、宏功能处理器、主控制器、故障指示器、人机界面和通信模块；信号调理模块的输入端分别连接2个电流互感器和谐振滤波单元；信号调理模块的输出端经模数转换模块与存储器的输入端相连；存储器的输出端连接宏功能处理器的输入端；宏功能处理器的输出端连接主控制器的输入端；主控制器的输出端分别连接故障指示器、人机界面和通信模块。上述方案中，所述2个电流互感器之间的配电线路上最好还串接有一隔离开关，该隔离开关的控制端与故障定位单元的主控制器输出端相连。上述方案中，所述故障定位单元的通信模块最好为无线通信模块。上述方案中，所述故障定位单元的通信模块最好为全球移动通讯系统模块即GSM无线通信模块。上述方案中，所述存储器为最好为先进先出存储器即FIFO存储器。上述方案中，宏功能处理器最好为现场可编程门阵列芯片即FPGA芯片。上述方案中，主控制器最好为数字信号处理芯片即DSP芯片。与现有技术相比，本技术具有如下特点 I.本技术的故障定位方法采用故障暂态电流特征频带内电流能量的幅值和暂态电流能量衰减系数相结合的判断方法，判断依据为检测装置两侧的能量相关特性而不是暂态信号的幅值和方向，克服了传统幅值法和方向法判据不足等缺点，除了比较暂态电流信号特征频带内能量幅值，还增加了一个衰减系数作为故障定位依据，有效提高了判断的正确率性和可靠性；2.充分结合基于现代信号处理技术的小波理论，利用谐波小波算法简单、频域紧支撑特性强等特点，对暂态信号进行快速地完成特征频带提取和计算，能够很好满足系统对接地故障处理实时性处理的要求；且谐波小波变换是基于FFT及IFFT的快速算法，其算法快，精度高，其算法过程在现有的硬件平台上易于实现；3.整个故障检测装置采用FPGA+DSP的并行处理结构，并结合无线网络实现整个检测装置的功能；利用DSP灵活的寻址方式和方便的控制及通信功能实现程序的主要控制工作；利用现场可编程门阵列FPGA作为DSP的宏功能协处理器，完成数据采集及谐波小波分析等耗费大量时间的任务，从而提高整体速度和可靠性，并有利于模块化设计和系统升级；4.本技术不受配电系统接地方式、运行方式、故障时刻、故障类型等因素影响，不仅可以实现接地故障选线、选相，而且能快速准确地检测出接地故障区域，具有较高的工程应用价值。附图说明图I为一种基于暂态信号的接地故障检测装置安装在所检测配电网线路上装设结构图。图2为一种基于暂态信号的接地故障检测装置的连接示意框图。图3为故障定位单元的结构框图。具体实施方式如图I所示，一种基于暂态信号的接地故障检测装置安装在所检测配电网线路上装设结构图，图中FLOC为本技术基于暂态信号的配电网接地故障检测装置。沿着配电线路装设的FLOC把检测线路分割成不同的检测区域。如图2所示，一种基于暂态信号的接地故障检测装置，主要由2个电流互感器、谐振滤波单元和故障定位单元组成。2个电流互感器分别接在所需检测的配电线路的两端；每个电流互感器一次侧串接在配电线路上，电流互感器二次侧与故障定位单元的信号输入端相连。谐振滤波单元包括变压器、高压电容器组、采样电阻和滤波电容；变压器原边侧的其中一端经高压电容器组接于2个电流互感器之间的配电线路上，变压器原边侧的另一端则与电源地相连；变压器副边侧与滤波电容及采样电阻相并联；采样电阻的两端与故障定位单元的信号输入端相连。2个电流互感器沿用现有配电线路上在线电流互感器，沿着配电线路上的电流互感器采集电流信号。电压信号可通过谐振滤波单元获取，采集到的信号流入故障定位装置进行相关的算法及判据运算。谐振滤波单元并联在所要检测的线路上。变压器的原边与高压电容器组串联，组成了对谐振特征频带的高频暂态信号滤波的谐振回路，变压器副边侧并联的采样电阻及滤波电容，可用于对工频稳态电压信号的采集。线路中安装谐振滤波单元不仅能实现对特殊频带信号的滤波功能，而且能够方便地提取工频电压信号，并不需要安装电压互感器。为了能够对出现故障的配电线路进行关断处理、以避免故障范围的进一步扩大，所述2个电流互感器之间的配电线路上还串接有一隔离开关，该隔离开关的控制端与故障定位单元的主控制器输出端相连。在本技术用，该隔离开关可沿用现有配电线路上的隔尚开关。如图3所示，故障定位单元包括信号调理模块、模数转换模块、存储器、宏功能处理器、主控制器、故障指示器、人机界面和通信模块；信号调理模块的输入端分别连接2个电流互感器和谐振滤波单元；信号调理模块的输出端经模数转换模块与存储器的输入端相连；存储器的输出端连接宏功能处理器的输入端；宏功能处理器的输出端连接主控制器的输入端；主控制器的输出端分别连接故障指示器、人机界面和通信模块。故障定位单元中的宏功能处理器主要由可编程逻辑控制(FPGA)芯片构成，它为测控装置宏功能处理器和算法实现核心，利用其硬件实现复杂算法的优势能出色完成高速数据采集、谐振小波变换及暂态电流特征频带能量计算等耗费大量时间的任务。故障定位单元中的主控制器选用DSP芯片，它作为装置的主控芯片的DSP的基本任务是工频电流电压有效值计算、故障判据计算、控制FPGA停止或开始采样等，并实现人机接口、故障报警、显示故障状态、利用串行通信实现故障状态数据上传和远程参数设定等功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于暂态信号的接地故障检测装置，其特征在于：主要由2个电流互感器、谐振滤波单元和故障定位单元组成；2个电流互感器分别接在所需检测的配电线路的两端；其中每个电流互感器一次侧串接在配电线路上，电流互感器二次侧与故障定位单元的信号输入端相连；谐振滤波单元包括变压器、高压电容器组、采样电阻和滤波电容；变压器原边侧的其中一端经高压电容器组接于2个电流互感器之间的配电线路上，变压器原边侧的另一端则与电源地相连；变压器副边侧与滤波电容及采样电阻相并联；采样电阻的两端与故障定位单元的信号输入端相连；故障定位单元包括信号调理模块、模数转换模块、存储器、宏功能处理器、主控制器、故障指示器、人机界面和通信模块；信号调理模块的输入端分别连接2个电流互感器和谐振滤波单元；信号调理模块的输出端经模数转换模块与存储器的输入端相连；存储器的输出端连接宏功能处理器的输入端；宏功能处理器的输出端连接主控制器的输入端；主控制器的输出端分别连接故障指示器、人机界面和通信模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态信号的接地故障检测装置，其特征在于主要由2个电流互感器、谐振滤波单元和故障定位单元组成；2个电流互感器分别接在所需检测的配电线路的两端；其中每个电流互感器一次侧串接在配电线路上，电流互感器二次侧与故障定位单元的信号输入端相连；谐振滤波单元包括变压器、高压电容器组、采样电阻和滤波电容；变压器原边侧的其中一端经高压电容器组接于2个电流互感器之间的配电线路上，变压器原边侧的另一端则与电源地相连；变压器副边侧与滤波电容及采样电阻相并联；采样电阻的两端与故障定位单兀的信号输入端相连；故障定位单元包括信号调理模块、模数转换模块、存储器、宏功能处理器、主控制器、故障指示器、人机界面和通信模块；信号调理模块的输入端分别连接2个电流互感器和谐振滤波单元；信号调理模块的输出端经模数转换模块与存储器的输入端相连；存储器的输出端连接宏功能处理器的输入端；宏功能处理器的输出端连接主控制器的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄知超，钟奕，范兴明，陈佩翔，李震，申双江，张科伟，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：