专利名称：小电流接地故障选线装置的制作方法
技术领域：
本 实用新型涉及一种用于从连接在中性点非有效接地系统同一母线的多条线路中检测出发生接地故障线路的装置，属测试技术领域。
背景技术：
3kV-60kV配电网广泛采用中性点非有效接地系统,又称作小电流接地系统,该类电网的绝大多数故障是单相接地故障。非有效接地电网发生单相接地故障时，其它两相对地电压升高为线电压，使系统绝缘受到威胁，特别是发生间歇性弧光接地时，由于中性点没有电荷释放通路，会引起弧光接地过电压，进而导致相间短路。因此，必须尽快找出故障线路并排除故障。由于中压电网接线复杂，分支众多，人工巡线效率低，而且会延长停电时间，影响供电安全，因此需要使用选线装置对故障区间进行定位。现有选线装置所采用的故障定位方法有两种，一种是信号注入法，包括“S，，注入法和工频量注入法，该类方法不利用故障自身提供的故障信息进行被动式选线，而是主动地注入一个选线信号，其存在的缺点主要有三个，首先，由于注入信号的功率不够大，变换到高压侧的注入信号非常微弱，很难准确测量；其次，注入信号会在非故障线路中产生充电电流，要占用注入电源的容量，而且当故障电阻较大时，故障线路与非故障线路上的信号差异不明显；第三，需要附加信号装置，操作较复杂，可靠性较低。第二种方法是通过测量线路的故障电流进行定位，但是这种方法测量的是相电流，由于单相接地电流远小于负荷电流，因此无法准确提取故障信息，导致定位不准确。总之，现有的选线装置不能快速、准确地从连接在同一母线的多条线路中检测出发生小电流接地故障的线路，还需要研究性能更加优越的选线装置。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能够能快速、准确地从连接在同一母线的多条线路中检测出发生小电流接地故障线路的选线装置。本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的一种小电流接地故障选线装置，由二次互感器、限幅电路、零序调整电路、STM32开发板、GPS模块、GPRS模块和液晶显示器组成，所述二次互感器的输入端接某线路零序电流或母线零序电压信号，输出端依次经限幅电路和零序调整电路接STM32开发板的PBO端口 ；所述STM32开发板通过串口与GPRS模块和GPS模块相连，其DO D15端接液晶显示器，STM32开发板的PBll端口接GPS模块的IPPS端口。上述小电流接地故障选线装置，所述限幅电路由二极管、电阻和电容组成，四个二极管接成桥式限幅电路，电源输出的正电压经第一电阻与第二电阻分压后经第三电阻给桥式限幅电路提供上限电压，电源输出的负电压经第四电阻与第五电阻分压后经第六电阻给桥式限幅电路提供下限电压，桥式限幅电路的输入端接二次互感器的信号输出端，输出信号经第七电阻和第八电阻分压并由电容滤波后接零序调整电路的输入端。[0008]上述小电流接地故障选线装置，所述零序调整电路由运算放大器、可调电阻和电位器组成，运算放大器的同相输入端接限幅电路的输出端，反相输入端接地，输出端接STM32开发板的PBO端口 ；所述可调电阻的两端分别接运算放大器的两个RG端；所述电位器的两端接直流电压，滑动端接运算放大器的REF端。本实用新型可以方便地测量母线零序电压和各线路上的零序电流，通过分析母线零序电压和各线路上零序电流的幅值及相位就可以准确判断发生小电流接地故障的线路。该装置充分利用了系统在故障情况下的有效信息，不仅极大地提高了小电流接地故障定位的准确性，而且不受接地故障类型的影响，也不需要附加信号装置，操作简单，具有很高的
可靠性。本实用新型可在不停电的情况下快速、准确地确定小电流接地故障线路，有利于维修人员及时排除故障。本装置适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。图I是本实用新型的电原理图；图2是存在单相接地故障时线路中的电流流向；图3是选线原理不意图。图中各标号为T、二次互感器；U1、运算放大器；U2、STM32开发板；IXD、液晶显示器；Rl R9、电阻；D1 D4、二极管；W、电位器；C、电容。
具体实施方式
参看

图1，零序电压、零序电流信号经过二次互感器T后转变为-5V到+5V之间的低压模拟量信号，然后经过由二极管Dl D4和电阻Rl R6组成的桥式限幅电路(限幅电路可防止冲击电压对系统的冲击)，经过限幅后的模拟信号进入零序调整电路，此电路由高精度运算放大器Ul (AD620)、电阻R9、电位器W和电容C组成。AD620仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为I至10，000,电阻R7和R8对桥式限幅电路输出的模拟信号分压，电容C对模拟信号滤波，可调电阻R9控制AD620的增益大小，将信号调整到一个合适的幅值范围。电位器W控制AD620的偏置电压，可将输出模拟信号全部调整到OV以上。经过调整后的模拟信号连接至STM32F103ZE开发板的PBO端口，PBO端口在STM32F103ZE开发板内连接到ADC控制器，并和处理器ARM Cortex-M3相连。STM32F103ZE开发板通过串口与GPRS模块和GPS模块相连，此外GPS模块的秒脉冲信号经过PBll端口直接连接至ARMCortex-M3处理器。当GPS接收到卫星信号就会提供秒脉冲，这时NVIC中断控制器相应中断使得ARM Cortex-M3处理器运行中断程序。中断程序控制定时器对ADC控制器定时，使得ADC控制器连续等时差采集模拟信号并将转换后的数字信号发送至ARM Cortex-M3处理器。接收完信息后ARM Cortex-M3处理器将所有数据经过FFT运算，得出采集时刻的零序信息。并且ARM Cortex-M3处理器由串口 I读取GPS卫星时间，然后将零序信息加上读取的卫星时间，再由串口 2将数据发送给GPRS模块及Internet。最后ARM Cortex_M3处理器通过IXD液晶屏显示出零序信息以及GPS卫星时间，并退出中断程序。[0017]选线装置测取线路零序电压的数据通道由开口三角接线电路和两级PT实现。对于中性点不接地系统，发生单相接地故障线路的零序网络阻抗仅由线路的对地电容成分构成，零序电压在线路上产生零序容性电流(参看图2)。 现将母线指向负荷终端的方向定义为该网络各分支的正方向。如图2所示，线路I出现单相接地故障时，线路I零序电流相位滞后母线零序电压相位90°。而对于线路2和线路3，由于没有单相接地故障，零序电流相位超前母线零序电压相位90°。参看图3，从连接在同一母线的多条线路中检测发生小电流接地故障的线路时，需要使用多个选线装置同时测量母线零序电压和各线路上的零序电流，测量母线零序电压的选线装置安装在变电站，因此可以直接利用站内220v电压源对装置供电，装置内部采用220V/±12V电源转换模块，作为装置的供电电源。各选线装置将测量数据发送的后台监测服务器，服务器通过分析母线零序电压和各线路上零序电流的幅值及相位就可以准确判断发生小电流接地故障的线路。
权利要求1.一种小电流接地故障选线装置，其特征是，它由二次互感器(T)、限幅电路、零序调整电路、STM32开发板(U2)、GPS模块、GPRS模块和液晶显示器(IXD)组成，所述二次互感器(T)的输入端接某线路零序电流或母线零序电压信号，输出端依次经限幅电路和零序调整电路接STM32开发板(U2)的PBO端口 ；所述STM32开发板(U2)通过串口与GPRS模块和GPS模块相连，其DO D15端接液晶显示器(LCD)，STM32开发板(U2)的PBll端口接GPS模块的IPPS端口。
2.根据权利要求I所述的小电流接地故障选线装置，其特征是，所述限幅电路由二极管、电阻和电容(C)组成，四个二极管接成桥式限幅电路，电源输出的正电压经第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)分压后经第三电阻(R3)给桥式限幅电路提供上限电压，电源输出的负电压经第四电阻(R4)与第五电阻(R5)分压后经第六电阻(R6)给桥式限幅电路提供下限电压，桥式限幅电路的输入端接二次互感器(T)的信号输出端，输出信号经第七电阻(R7)和第八电阻(R8)分压并由电容(C)滤波后接零序调整电路的输入端。
3.根据权利要求I或2所述的小电流接地故障选线装置，其特征是，所述零序调整电路由运算放大器(U1)、可调电阻(R9)和电位器(W)组成，运算放大器(Ul)的同相输入端接限幅电路的输出端，反相输入端接地，输出端接STM32开发板(U2)的PBO端口 ；所述可调电阻(R9)的两端分别接运算放大器(Ul)的两个RG端；所述电位器(W)的两端接直流电压，滑动端接运算放大器(Ul)的REF端。
专利摘要一种小电流接地故障选线装置，它由二次互感器、限幅电路、零序调整电路、STM32开发板、GPS模块、GPRS模块和液晶显示器组成，所述二次互感器的输入端接某线路零序电流或母线零序电压信号，输出端依次经限幅电路和零序调整电路接STM32开发板的PB0端口；所述STM32开发板通过串口与GPRS模块和GPS模块相连，其D0～D15端接液晶显示器，STM32开发板的PB11端口接GPS模块的1PPS端口。本实用新型可在不停电的情况下快速、准确地确定小电流接地故障线路，有利于维修人员及时排除故障。本装置适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。
文档编号G01R31/08GK202522654SQ20122005026
公开日2012年11月7日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者李刚, 杨以涵, 田永超, 郑顾平, 齐郑 申请人:华北电力大学(保定)