[實用新型]一種基于暫態信號的接地故障檢測裝置

有效

• 申請號: 201220297031.4
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN202735465U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 黃知超;鐘奕;范興明;陳佩翔;李震;申雙江;張科偉
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G05B19/05
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型涉及一種電力設備，特別涉及一種基于暫態信號的接地故障檢測裝置。

背景技術

長久以來，配電網接地故障檢測裝置大部分是基于故障信號穩態分量的檢測原理，但工程應用現場效果顯示，基于穩態分量的檢測原理均有其局限性，其主要缺點在于作為檢測依據的特征信號含量較低，導致信噪比相對過低而容易造成檢測精度較低。到目前為止，基于穩態分量的故障檢測方法檢測效果難以令人滿意。因此，為了提高選線技術和準確性，多年來已經開始研究利用暫態分量進行故障檢測。

配電網發生接地故障時，暫態信號特征蘊含豐富的故障信息。配電網發生故障產生的暫態信號的幅值可以達到穩態信號的幾倍到十幾倍，其幅值遠大于穩態信號，因此基于暫態分量的故障檢測方法可靠性及靈敏度較高。雖然采用故障后的暫態分量進行故障檢測比利用穩態信號優越性大，但其主要存在缺點是暫態過程迅速，暫態信號受外界干擾影響較大，其頻率較高也難以檢測，受當前技術條件限制，對暫態信號實時檢測依然存在困難。因此，基于故障暫態分量原理的檢測裝置大部分停留在試驗和理論分析階段，投入使用的產品很少。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于暫態信號的接地故障檢測裝置，該裝置不僅能夠實現配電網接地故障選線、選相，并能夠快速準確地檢測出接地故障所發生的區域，接地故障定位結果準確、可靠。

為解決上述問題，本實用新型所設計的一種基于暫態信號的接地故障檢測裝置，主要由2個電流互感器、諧振濾波單元和故障定位單元組成。2個電流互感器分別接在所需檢測的配電線路的兩端；每個電流互感器一次側串接在配電線路上，電流互感器二次側與故障定位單元的信號輸入端相連。諧振濾波單元包括變壓器、高壓電容器組、采樣電阻和濾波電容；變壓器原邊側的其中一端經高壓電容器組接于2個電流互感器之間的配電線路上，變壓器原邊側的另一端則與電源地相連；變壓器副邊側與濾波電容及采樣電阻相并聯；采樣電阻的兩端與故障定位單元的信號輸入端相連。故障定位單元包括信號調理模塊、模數轉換模塊、存儲器、宏功能處理器、主控制器、故障指示器、人機界面和通信模塊；信號調理模塊的輸入端分別連接2個電流互感器和諧振濾波單元；信號調理模塊的輸出端經模數轉換模塊與存儲器的輸入端相連；存儲器的輸出端連接宏功能處理器的輸入端；宏功能處理器的輸出端連接主控制器的輸入端；主控制器的輸出端分別連接故障指示器、人機界面和通信模塊。

上述方案中，所述2個電流互感器之間的配電線路上最好還串接有一隔離開關，該隔離開關的控制端與故障定位單元的主控制器輸出端相連。

上述方案中，所述故障定位單元的通信模塊最好為無線通信模塊。

上述方案中，所述故障定位單元的通信模塊最好為全球移動通訊系統模塊即GSM無線通信模塊。

上述方案中，所述存儲器為最好為先進先出存儲器即FIFO存儲器。

上述方案中，宏功能處理器最好為現場可編程門陣列芯片即FPGA芯片。

上述方案中，主控制器最好為數字信號處理芯片即DSP芯片。

與現有技術相比，本實用新型具有如下特點：

1.本實用新型的故障定位方法采用故障暫態電流特征頻帶內電流能量的幅值和暫態電流能量衰減系數相結合的判斷方法，判斷依據為檢測裝置兩側的能量相關特性而不是暫態信號的幅值和方向，克服了傳統幅值法和方向法判據不足等缺點，除了比較暫態電流信號特征頻帶內能量幅值，還增加了一個衰減系數作為故障定位依據，有效提高了判斷的正確率性和可靠性；

2.充分結合基于現代信號處理技術的小波理論，利用諧波小波算法簡單、頻域緊支撐特性強等特點，對暫態信號進行快速地完成特征頻帶提取和計算，能夠很好滿足系統對接地故障處理實時性處理的要求；且諧波小波變換是基于FFT及IFFT的快速算法，其算法快，精度高，其算法過程在現有的硬件平臺上易于實現；

3.整個故障檢測裝置采用FPGA+DSP的并行處理結構，并結合無線網絡實現整個檢測裝置的功能；利用DSP靈活的尋址方式和方便的控制及通信功能實現程序的主要控制工作；利用現場可編程門陣列FPGA作為DSP的宏功能協處理器，完成數據采集及諧波小波分析等耗費大量時間的任務，從而提高整體速度和可靠性，并有利于模塊化設計和系統升級；

4.本實用新型不受配電系統接地方式、運行方式、故障時刻、故障類型等因素影響，不僅可以實現接地故障選線、選相，而且能快速準確地檢測出接地故障區域，具有較高的工程應用價值。

附圖說明