[發(fā)明專利]基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障電流檢測(cè)電路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410189014.2
• 申請(qǐng)日: 2014-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN104007307B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦尚彬;唐金偉;李清華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00;G01R31/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)智能狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障電流檢測(cè)電路，本發(fā)明還涉及采用上述電路進(jìn)行小電流單相接地故障電流檢測(cè)的方法。

背景技術(shù)

目前世界各國(guó)的配電網(wǎng)都采用中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈或電阻接地。因其發(fā)生接地故障時(shí)，流過接地點(diǎn)的電流小，所以稱其為小電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中最常見的故障是單相接地。單相接地時(shí)接地電流較小，按電力系統(tǒng)安全運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定，發(fā)生單相接地故障后可繼續(xù)運(yùn)行1至2小時(shí)，但此時(shí)系統(tǒng)非故障相對(duì)地電壓升高為線電壓，若不及時(shí)處理，極易發(fā)展成兩相短路使故障擴(kuò)大。弧光接地還會(huì)引起全系統(tǒng)過電壓。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，單相接地故障是最頻繁也是發(fā)生最多的故障。以前找出故障線路的方法是逐次切斷變電站配電裝置的各條饋線，哪條饋線切斷后電壓恢復(fù)正常就確認(rèn)為是故障線路。這種方法的缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致非故障線路被切除且找出故障所需時(shí)間長(zhǎng)。由于各類負(fù)荷的供電重要性日益提高，越來越不允許變電站以逐次切斷各條饋線的方式找出故障線路。因此，變電站急需要一種智能檢測(cè)裝置在系統(tǒng)發(fā)生單相接地后短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確判斷出故障線路并切除。

目前電力系統(tǒng)中投運(yùn)的微機(jī)式接地選線裝置品種和數(shù)量較多，但正確動(dòng)作率不高，尤其是在經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中動(dòng)作正確率很低，究其原因主要是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中電壓、電流里的5次諧波和基波不同，是個(gè)很小而且不穩(wěn)定的電量，容易淹沒在噪聲中，很難準(zhǔn)確檢測(cè)。因此，多年來中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)單相接地選線問題，是電力系統(tǒng)的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障電流檢測(cè)電路，解決現(xiàn)有檢測(cè)方法準(zhǔn)確度不高而導(dǎo)致的選線困難的問題，提高選線裝置的可靠性。

本發(fā)明的另一目的是提供采用上述電路進(jìn)行小電流單相接地故障電流檢測(cè)的方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障電流檢測(cè)電路，包括由加法器電路、兩個(gè)電位器、積分電路、反相器電路和三次方電路構(gòu)建成的電路模型，電路模型的輸入端連接有電流互感器，電路模型的輸出端連接有A/D轉(zhuǎn)換芯片。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障電流檢測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：利用電流傳感器和信號(hào)采集電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)故障信號(hào)的采集；

步驟2：將采集到的故障信號(hào)送入基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障電流檢測(cè)電路中，電路對(duì)采集到的故障信號(hào)進(jìn)行處理，得到故障零序電流。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中的步驟2具體實(shí)施為：將小電流單相接地的故障零序電流通過電流互感器接入電路模型，調(diào)節(jié)電路模型中的兩個(gè)電位器達(dá)到合適值，同時(shí)觀察輸出波形成為明顯的平滑的頻率為50HZ的正弦波形，且毛刺較小則達(dá)到合適值，此時(shí)系統(tǒng)處于隨機(jī)共振狀態(tài)，輸出信號(hào)與故障零序電流的波形一樣，從而實(shí)現(xiàn)從強(qiáng)噪聲環(huán)境中提取出故障零序電流。

本發(fā)明的有益效果是：利用小電流接地系統(tǒng)單相接地時(shí)故障電流具有微弱性和周期性特征，采用隨機(jī)共振原理使得微弱的故障電流信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)噪聲和隨機(jī)共振非線性系統(tǒng)三者之間產(chǎn)生一種協(xié)同效應(yīng)，將噪聲能量轉(zhuǎn)移到周期性微弱故障電流信號(hào)上，提高信號(hào)的輸出信噪比，放大故障電流信號(hào)，從而準(zhǔn)確檢測(cè)出故障電流；保證接地故障選線裝置的準(zhǔn)確、可靠動(dòng)作，避免了裝置因?yàn)殡娏餍盘?hào)太小檢測(cè)不準(zhǔn)而導(dǎo)致的選線錯(cuò)誤，提高了整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

附圖說明

圖1為隨機(jī)共振原理圖；

圖2為a＝1，b＝1時(shí)，系統(tǒng)勢(shì)函數(shù)曲線；

圖3為雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)勢(shì)函數(shù)及粒子的變化圖，其中(a)為僅加入周期正弦信號(hào)且A＜A_c，(b)為加入周期正弦信號(hào)與噪聲且A＜A_c；

圖4為基于隨機(jī)共振的故障電流檢測(cè)電路框圖；

圖5為基于隨機(jī)共振的小電流單相接地故障選線裝置框圖；

圖6為多頻微弱信號(hào)的隨機(jī)共振檢測(cè)結(jié)果，其中(a)為兩個(gè)輸入信號(hào)，(b)為兩個(gè)信號(hào)的疊加信號(hào)，(c)為信號(hào)、噪聲疊加信號(hào)，(d)為隨機(jī)共振系統(tǒng)輸出信號(hào)。

圖中，1.電流互感器，2.加法器電路，3.積分電路，4.電位器，5.反相器電路，6.三次方電路，7.A/D轉(zhuǎn)換芯片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。