中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置，其技術特點是：包括信號處理主模塊、變頻電源模塊、PT二次側輔助測量模塊、信號預處理與傳輸模塊和輸出顯示模塊，所述的變頻電源模塊的輸入端與220V交流電源相連接并在信號處理主模塊控制下向PT二次側輔助測量模塊輸出方波信號，從PT二次側輔助測量模塊中的取樣電阻及消弧線圈PT二次側采集各自的端電壓并通過信號預處理與傳輸模塊送入信號處理主模塊，信號處理主模塊計算出電網對地電容和電容電流后通過輸出顯示模塊進行顯示輸出。本實用新型專利技術實現了對中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量功能，具有測量精度高、實時性強、安全可靠、測量方便、成本低廉等特點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于中壓配電網領域，尤其是一種中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置。
技術介紹
中性點經消弧線圈接地(也叫諧振接地)，是國內外中壓電網大量采用的一種中性點接地方式。當采用這種接地方式的電網發生單相接地故障時，消弧線圈提供一電感電流，可補償電網三相傳輸線對地電容產生的電流，使接地殘流減小，并使故障相接地電弧兩端的電壓迅速降低，從而使電弧易于自熄。熄弧效果取決于消弧線圈的調諧程度，也就是消弧線圈產生的感性電流對電網電容電流的補償程度，感性電流與容性電流越接近，熄弧效果越好，因此，電網電容電流是消弧線圈調諧的重要依據。目前，電容電流的測量方法主要有直接接地測量法、間接測量法和在線測量法。直接接地法操作及接線復雜，有可能危及非接地相絕緣薄弱處的絕緣而造成兩相短路，所以現在很少采用。間接測量法主要包括中性點外加電容法、外加電壓法和調諧法等，這些方法不僅不能完全實現在線測量，而且測量過程仍然比較復雜，另外其中有些方法需要增加造價較高的輔助測量設備(如外加電容法，需要提供容量不等的電容器組)而增加了測量成本，有些方法則需要消弧線圈的配合動作(如調諧法，需要兩次對消弧線圈進行調諧才能完成測量)而增加了電力系統的不安全因素，干擾了電網的正常運行。電網電容電流在線測量方法可以概括為兩類第一類是從電壓互感器(TV) 二次側注入信號的三頻率注入法、兩頻率注入法、相量法和諧振法，第二類是從中性點或者母線PT(消弧線圈)二次側注入信號的掃頻法和變頻法，現有的兩類在線測量方法存在的問題是第一類方法在實際情況中實用性較差，第二類方法中，掃頻法的測量時間較長，實時性不好；變頻法的顯著缺點是選擇注入信號頻率的復雜性，頻率過高或過低都會影響測量精度。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種測量精度高、實時性強且不干擾電網正常運行的中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置。本技術解決其技術問題是采取以下技術方案實現的一種中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置，包括信號處理主模塊、變頻電源模塊、PT 二次側輔助測量模塊、信號預處理與傳輸模塊和輸出顯示模塊，所述的變頻電源模塊的輸入端與220V交流電源相連接并在信號處理主模塊控制下向PT 二次側輔助測量電路輸出方波信號，從PT 二次側輔助測量模塊中的取樣電阻及消弧線圈PT 二次側采集各自的端電壓并通過信號預處理與傳輸模塊送入信號處理主模塊，信號處理主模塊計算出電網對地電容和電容電流后通過輸出顯示模塊進行顯示輸出。而且，所述的變頻電源模塊由電源電路和方波信號發生電路連接構成，該電源電路由變壓器、全波橋式整流電路及RC電路連接構成；該方波信號發生電路由四個反相器和四個MOSFET管及其輔助電路連接構成，四個反相器與信號處理主模塊的四個控制接口相連接，四個MOSFET管及其輔助電路在信號處理主模塊的控制下分成兩組定時導通和截止以輸出方波信號。而且，所述的信號預處理與傳輸模塊由濾波電路、整形電路和光電隔離電路依次連接構成，該光電隔離電路的輸出端與信號處理主模塊相連接。而且，所述的顯示輸出模塊由一組八段數碼管構成。而且，所述的信號處理主模塊為基于單片機的信號處理電路。本技術的優點和積極效果是I、本在線測量裝置通過變頻電源模塊并采集消弧線圈PT的二次側的電壓及取樣電阻的電壓，由信號處理主模塊進行分析計算得到電網對地電容和電容電流，其測量過程完全在線進行，不需要調諧消弧線圈，實現了測量過程與電網運行的雙向無擾功能。 2、本在線測量裝置測量工作完全在PT 二次側進行，對測試現場工作人員、電力系統以及本測量裝置自身來說都具有安全性好的特點。3、本在線測量裝置在測量過程中，不需要任何輔助測試設備，本裝置自身的成本也不高，節省了不必要的開支。4、本技術設計合理，實現了對中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量功能，具有測量精度高、實時性強、安全可靠、測量方便、成本低廉等特點。附圖說明圖I是本技術的電路框圖；圖2是本技術的與中性點經消弧線圈接地電路的連接示意圖；圖3是變頻電源模塊的電路原理圖，圖中所有①點均相互連接；圖4是信號預處理與傳輸模塊的原理圖；圖5是輸出顯示模塊的電路原理圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步詳述。一種中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置，如圖I所示，包括基于單片機的信號處理主模塊、變頻電源模塊、PT 二次側輔助測量模塊、信號預處理與傳輸模塊和輸出顯示模塊，基于單片機的信號處理主模塊是以AT89C51單片機芯片為核心的處理電路，該信號處理主模塊分別與變頻電源模塊、信號預處理與傳輸模塊和輸出顯示模塊相連接。變頻電源模塊的輸入端與220V交流電源相連接，其在信號處理主模塊輸出的頻率控制信號的控制下輸出一定頻率的方波信號并輸出到PT 二次側輔助測量模塊上，PT 二次側輔助測量模塊由限流電阻、取樣電阻和PT 二次側構成以采集取樣電阻端電壓及消弧線圈PT 二次側電壓并送入信號預處理與傳輸模塊，信號預處理與傳輸模塊對消弧線圈PT 二次側和采樣電阻上的電壓經濾波、整形、光電隔離處理后送入信號處理主模塊，信號處理主模塊進行相位分析以測出或推算出電網諧振頻率，進而算出電網對地電容和電容電流，同時通過輸出顯示模塊來完成對測量結果C與1C的交替顯示輸出。如圖2所示，本在線測量裝置安裝在消弧線圈PT的二次側，信號處理主模塊不僅控制變頻電源模塊的頻率變化，而且通過對送入的電壓 (與％進行相位分析以確定電網的諧振頻率并計算電網對地電容和電容電流。圖中為頻率由信號處理主模塊所控制的變頻電源，q與％為需要取出的信號L力消弧線圈PT 二次側電壓， /2為取樣電阻(ιω/iw)兩端電壓，G與電路中的電流/同相位；取樣電阻的參數為ΙΩ/IW，限流電阻的參數為300 Ω /300W ;消弧線圈PT可視為一個理想變壓器，設其變比為η，則變頻電源對PT —次側施加的影響相當于電壓值為Df1的電壓源作用在由消弧線圈L、消弧線圈的等值損耗電導gy電網對地電容C和電網對地漏電導gc四者并聯構成的電路中，這里設電壓源的參考方向為上正下負；當該并聯電路發生GCL諧振時，電壓^^與流過該電壓源的電流巡是同相位的，這里設與為非關聯參考方向；根據理想變壓器的特性，可知電流./Z與圖2中的電流/同相位，電壓郵丨與 洞相位，因此當PT —次側發生GCL并聯諧振時，同相位，即M與G同相位；可見，只要在某一頻率下檢測到G與Z同相位，即證明PT —次側發生了 GCL諧振,記此時變頻電源&的頻率為fci，則有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置，其特征在于：包括信號處理主模塊、變頻電源模塊、PT二次側輔助測量模塊、信號預處理與傳輸模塊和輸出顯示模塊，所述的變頻電源模塊的輸入端與220V交流電源相連接并在信號處理主模塊控制下向PT二次側輔助測量電路輸出方波信號，從PT二次側輔助測量模塊中的取樣電阻及消弧線圈PT二次側采集各自的端電壓并通過信號預處理與傳輸模塊送入信號處理主模塊，信號處理主模塊計算出電網對地電容和電容電流后通過輸出顯示模塊進行顯示輸出。

【技術特征摘要】
1.一種中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置，其特征在于包括信號處理主模塊、變頻電源模塊、PT 二次側輔助測量模塊、信號預處理與傳輸模塊和輸出顯示模塊，所述的變頻電源模塊的輸入端與220V交流電源相連接并在信號處理主模塊控制下向PT 二次側輔助測量電路輸出方波信號，從PT 二次側輔助測量模塊中的取樣電阻及消弧線圈PT 二次側采集各自的端電壓并通過信號預處理與傳輸模塊送入信號處理主模塊，信號處理主模塊計算出電網對地電容和電容電流后通過輸出顯示模塊進行顯示輸出。2.根據權利要求I所述的中性點經消弧線圈接地電網電容電流的在線測量裝置，其特征在于所述的變頻電源模塊由電源電路和方波信號發生電路連接構成，該電源電路由變壓器、全波橋式整流電路及RC電路連接構成；該方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張渭澎，李玲玲，劉歆，張士暖，張云龍，金熙，楊立奎，高建森，
申請(專利權)人：天津市電力公司，國家電網公司，
類型：實用新型
國別省市：