[發明專利]一種輸電線路故障電流精確采樣裝置

有效

• 申請號: 201210194211.4
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102692554A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 鄧雨榮;黃志都;朱時陽;李明貴;鄔蓉蓉;徐開仁
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及變電站故障電流監測領域，具體是一種輸電線路故障電流精確采樣裝置。

背景技術

在高壓遠距離輸電線路上，為了保證電力系統的穩定運行，要求對線路故障信號能夠精確采集。在電感性元件組成的電力系統中發生短路時，短路暫態過程中將出現隨時間衰減的非周期性自由分量。輸電線路不僅有電感，而且線與線之間、線與地之間有電容，且這些參數是沿線路均勻分布的。因此，高壓工頻故障時，有無窮多個隨時間衰減的周期性自由分量，并且它們的頻率都高于工頻。

高壓輸電線路工頻故障時的高頻暫態分量包含大量的故障信息，其中包括故障類型、方向、位置、持續時間等，如若能夠采集到完整的故障信號，則對于故障判斷乃至輸電線路繼電保護都有極大的意義。

但是傳統基于工頻量的保護，信號采集過程中高頻分量通常都會被作為干擾而被濾掉，造成故障電流信號的失真，不利于變電站有效運行。

發明內容

為了采集工頻故障電流時高頻暫態分量，同時在不降低正常工頻電流信號前提下，本發明提供一種輸電線路故障電流精確采樣裝置，有針對性地采集工頻正常電流和故障電流信號，實現對故障信號的完整采樣。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種輸電線路故障電流精確采樣裝置，該裝置由正常、故障各三個通道，每個通道按信號走向依次從電流前置處理模塊、信號調理模塊、模數轉換模塊、通道切換模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊，外圍時鐘控制模塊和通信模塊連接組成，輸電線路耦合的電流信號經電流前置處理模塊、信號調理模塊，轉化為模數轉換模塊可識別的單極性電壓信號，然后模數轉換模塊將輸出的數字信號送至通道切換模塊，通道切換模塊響應信號并發出切換信號通道開關狀態的命令，最后被選擇通過信號通路的信號被傳至數據處理模塊，然后存儲于數據存儲模塊中，數據存儲模塊一旦發現故障情況，可通過通信模塊向局方傳遞實時故障信息，外圍時鐘控制模塊控制模數轉換模塊的采樣頻率。

所述正常三個通道的電流前置處理模塊包括一羅氏線圈，一積分電路，一低通濾波電路，各結構特征如下：

一羅氏線圈，其直接從是線路上耦合電流信號；

一積分電路，其反向輸入端串聯電阻R1，同向輸入端并聯積分電容C1和積分電阻R2，積分器電源為5V電源，正負兩端分別并聯第一等值電容C2和第二等值電容C3，積分器輸出端并聯二極管D1，并通過電容C4反饋信號；

一低通濾波電路，其為二階有源低通濾波結構，同向輸入端串聯第一低通濾波電阻R3、第二低通濾波電阻R4，并聯第一低通濾波電容C5、第二低通濾波電容C6，其中第一低通濾波電容C5接至輸出端，第二低通濾波電容C6接地，反向輸出端并聯第一同相比例放大電阻R5、第二同相比例放大電阻R6。

所述故障三個通道的電流前置處理模塊包括一羅氏線圈，一積分電路，一高通濾波電路，各結構特征如下：

一羅氏線圈，其直接從是線路上耦合電流信號；

一積分電路，其反向輸入端串聯電阻R7，同向輸入端并聯積分電容C7和積分電阻R8，積分器電源為5V電源，正負兩端分別并聯第三等值電容C8和第四等值電容C9，積分器輸出端并聯二極管D2，并通過電容C10反饋信號；

一高通濾波電路，其為二階有源高通濾波結構，同向輸入端串聯第一高通濾波電容C11、第二高通濾波電容C12，并聯第一高通濾波電阻R9、第二高通濾波電阻R10，其中第一高通濾波電阻R9接至輸出端，第二高通濾波電阻R10接地，反向輸出端并聯第一同相比例放大電阻R11、第二同相比例放大電阻R12。

所述信號調理模塊是采用雙輸入單輸出的差分結構，運放電源為5V，正負兩端分別并聯第五等值電容C13和第五等值電容C14，兩輸入端串聯第一等值電阻R13和第一等值電阻R14，同向輸入端串聯雙向TVS瞬態抑制二極管D2，輸出端串聯電阻R16和并聯電容C15，運放通過電阻R13反饋信號。

所述通道切換模塊為一集成電路，包括電壓比較器、控制開關，其中電壓比較器采用單極+5V電源，輸入端串聯第一電阻R18、第二電阻R19、第三電阻R20，且正、負輸入端并聯第一穩壓二極管D4、第二穩壓二極管D5、第三穩壓二極管D6和第四穩壓二極管D7，兩個電壓比較器共用外接電阻R21，當信號突變時，輸出高電平；反之，則輸出低電平，兩個電壓比較器輸出端接控制開關，當開關接收高電平信號，則開關狀態翻轉一次。