专利名称：一种数字化单相接地故障选线装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及小电流接地选线技术，具体涉及一种数字化单相接地故障选线装置。
背景技术：
数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、 站控层)构建的，且建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备 间信息共享和互操作。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备 网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实 现网络化，通信模型达到标准化，为各种设备和功能共享提供统一的信息平台。这使得 数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对 变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。随着智能电网和数字化变电站的快速发 展，作为变电站中重要组成部分的单相接地故障选线装置必然要适用这种发展趋势。目 前，大多数小电流选线技术都是基于对暂态或稳态模拟量的分析来实现的，而在完整意 义上的数字化变电站中采用数字电子式互感器，因此传统的一些依靠分析暂态或稳态模 拟特征量实现选线的技术面临无法在数字化变电站中使用的难题。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种数字化单相接地 故障选线装置。该装置利用扰动法选线的基本原理，通过零序电流测量装置、合并器等 数字化设备对原始数据进行处理，利用光纤传输数据，能够在数字化变电站中在发生单 相接地故障时，实现对线路零序电流同步采样并进行可靠、准确选线。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本数字化单相接地故障选线装 置，包括数字化自动选线装置，装设在系统中性点的、在收到数字化自动选线装置 发出的扰动命令后对系统零序回路发出扰动的扰动源，对扰动前后零序回路电流进行采 样、并对原始数据进行合并和处理、实现同步采样的数据采集单元；所述数据采集单 元、数字化自动选线装置及扰动源依次连接；所述数据采集单元包括若干个零序电流测 量装置和至少一个合并器，每个合并器与多个零序电流测量装置连接，每个合并器都分 别与数字化自动选线装置连接。所述扰动源为在系统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电容。所述数字化自动选线装置包括主控模块，以及分别与主控模块连接的时间模 块、通讯模块及显示和键盘控制模块；通讯模块与数据采集单元的合并器连接；数据采 集单元、扰动源分别与通讯模块相连。所述主控模块主要包括DSP处理器、复杂可编程逻辑器件、看门狗，DSP处理器通过数据总线分别与复杂可编程逻辑器件、看门狗连接。所述合并器是电子式互感器的数据处理及合并单元。本实用新型的基本原理是在系统中性点装设扰动源，当系统发生单相接地 后，通过零序电流测量装置采集各线路的零序电流，送到合并器进行数据处理，然后控 制扰动源在接地过程中短时小范围改变系统零序阻抗制造出扰动。其中，扰动源制造 扰动的方式有通过消弧线圈小范围改变补偿度，或者采用短时投切电阻、投切电容器 等；造出扰动后，再采集各线路的零序电流，然后求出各线路在扰动前后零序电流的变 化量，其中变化量最大的线路即为接地故障线路。相对于现有技术，本实用新型具有如下的优点及效果1、原理简单，不需要考虑零序电流方向，与零序电流互感器的极性无关，不需 要提取或分离谐波，仅以零序电流的相对变化量作为确定接地故障线路的判据。2、利用光纤传输数据，减少了二次系统接线，增强了装置的抗干扰能力和选线 准确性；提供了高速以太网接口，支持标准的IEC61850通信协议与站控层进行通信，实 现二次设备的网络化，能够在数字化变电站中应用。

图1是本实用新型的结构示意图；图2是数据采集单元结构示意图；图3是主控模块及与外围模块连接的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实 施方式不限于此。实施例如图1所示，本实用新型数字化单相接地故障选线装置，包括依次连接的数据 采集单元、数字化自动选线装置及扰动源。如图2所示，数据采集单元包括若干个零序电流测量装置和至少一个合并器， 每个合并器与多个零序电流测量装置连接，每个合并器都分别与数字化自动选线装置连 接；零序电流测量装置是能够实时测量、计算零序电流的保护或测量装置；合并器接收 零序电流测量装置的数据并实现采样数据的同步。数据采集单元在系统发生单相接地 前、后分别完成对各线路零序电流的采样，并将采样信号送到数字化自动选线装置。合 并器是零序电流测量装置的数据处理及合并单元，接收多路(具体路数根据其型号确定) 零序电流测量装置所采样的原始信号，对原始信号进行处理之后按照IEC61850规约以光 信号形式对外提供采集到的数据，并接收来自站级或继电保护装置的同步光信号，实现 数据的同步采样功能。在本实用新型中，每个合并器可接入的零序电流测量装置路数有限，当测量回 路较多时，并列扩展一个或多个合并器即可。数字化自动选线装置包括主控模块3、电源模块4，以及分别与主控模块3连接 的时间模块1、通讯模块2以及显示和键盘控制模块5，通讯模块2与数据采集单元的合并器连接；数据采集单元、扰动源分别与通讯模块2相连；电源模块4还分别与数字化 自动选线装置的其余各模块相连接，给它们供电，且按实际情况可选220V或IlOV输入 (交直流通用)。扰动源装设在系统中性点，受控于数字化自动选线装置，扰动源接收到 自动选线装置中通过通讯模块2发出的扰动命令后对系统零序回路发出扰动，并将扰动 确认信号通过通讯模块2回复给数字化自动选线装置；数字化自动选线装置收到扰动确 认信号后，通过数据采集单元完成扰动后零序回路电流的采样、计算。具体实现时，扰 动源可以是在系统中性点装设的可调电感(如消弧线圈)、可短时投切电阻或可短时投切 电容(即可控制投入或切除退出的电阻、电容，待选出线路后，马上将其切除)等。如图3所示，所述主控模块3主要包括DSP处理器、 CPLD (ComplexProgrammable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)、看门狗，DSP处理器 通过数据总线分别与CPLD、看门狗连接。主控模块3通过数据总线分别与时间模块1、显示和键盘控制模块5、通信模块2相连。本实用新型的工作过程，包括如下步骤A、系统正常运行时，数据采集单元通过零序电流测量装置实时采集各线路的零 序电流，并将处理好的数据以通信方式上传给数字化自动选线装置。B、系统发生单相接地后，数字化自动选线装置通过数据采集单元采集并记录各 线路扰动前的零序电流。C、通过数字化自动选线装置控制扰动源在接地过程中改变系统零序阻抗，从而 造出扰动(如控制消弧线圈小范围改变补偿度、短时投切电阻、短时投切电容等方法都 可实现扰动的目的)；扰动维持的时间可根据数字化自动选线装置对扰动后的零序电流 进行可靠采样所需时间来确定，一般每次扰动维持2 3个工频周波即可。D、扰动源造出扰动后，数字化自动选线装置再通过数据采集单元采集并记录各 线路扰动后的零序电流，计算出扰动前、后的各线路零序电流差值ΔΙο，并根据零序电 流差值Δ ο对各线路进行排序，扰动前、后零序电流差值最大的线路即为故障线路。Ε、选出故障线路后通过通信模块将线路号发出或上传。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上 述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修 饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求1.一种数字化单相接地故障选线的装置，其特征在于包括数字化自动选线装置， 装设在系统中性点的、在收到数字化自动选线装置发出的扰动命令后对系统零序回路发 出扰动的扰动源，对扰动前后零序回路电流进行采样、并对原始数据进行合并和处理、 实现同步采样的数据采集单元；所述数据采集单元、数字化自动选线装置及扰动源依次 连接；所述数据采集单元包括若干个零序电流测量装置和至少一个合并器，每个合并器 与多个零序电流测量装置连接，每个合并器都分别与数字化自动选线装置连接。
2.根据权利要求1所述的数字化单相接地故障选线的装置，其特征在于所述扰动 源为在系统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电容。
3.根据权利要求1所述的数字化单相接地故障选线的装置，其特征在于所述数字 化自动选线装置包括主控模块，以及分别与主控模块连接的时间模块、通讯模块及显示 和键盘控制模块；通讯模块与数据采集单元的合并器连接；数据采集单元、扰动源分别 与通讯模块相连。
4.根据权利要求3所述的数字化单相接地故障选线的装置，其特征在于所述主控 模块主要包括DSP处理器、复杂可编程逻辑器件、看门狗，DSP处理器通过数据总线分 别与复杂可编程逻辑器件、看门狗连接。
5.根据权利要求1所述的数字化单相接地故障选线的装置，其特征在于所述合并 器是电子式互感器的数据处理及合并单元。
专利摘要本实用新型为一种数字化单相接地故障选线的装置，包括数字化自动选线装置，装设在系统中性点的、在收到数字化自动选线装置发出的扰动命令后对系统零序回路发出扰动的扰动源，对扰动前后零序回路电流进行采样、并对原始数据进行合并和处理、实现同步采样的数据采集单元；所述数据采集单元、数字化自动选线装置及扰动源依次连接；所述数据采集单元包括若干个零序电流测量装置和至少一个合并器，每个零序电流测量装置都分别与合并器连接，合并器与数字化自动选线装置连接。本实用新型原理简单，不需要考虑零序电流方向，与零序电流互感器的极性无关，不需要提取或分离谐波，仅以零序电流的相对变化量作为确定接地故障线路的判据。
文档编号G01R31/08GK201796109SQ20102053996
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者余怀林, 刘味果, 姜新宇 申请人:广州智光电气股份有限公司