专利名称：一种采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置。
背景技术：
电阻率是指单位长度、单位截面的某种物质的电阻，是反应材料导电性能的物理量，用p
表示。/ 大表明材料导电性差，p小表明材料导电性强。
电阻定律为在温度不变时，导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。
电阻定律公式为及-p-"^。
材料的电阻率随温度而变化。有些材料的电阻率随温度的升高而增大(如金属)，有些材 料的电阻率随温度的升高而减小(如半导体和绝缘体)，有些材料的电阻率几乎不受温度的影 响(如锰铜和康铜)。在一般的温度范围内几乎所有金属导体的电阻率都与温度之间近似的有
如下线性关系A=A(l+ 0，式中A、 A分别为温度fC、0'C时的电阻率，a称为电阻的温度
系数，单位为"cr1 (每度)。
灯丝是白炽灯泡的关键组成部分，由钨丝制成。对一成品白炽灯泡，其灯丝的长度和横 截面积一定，根据电阻定律，则灯丝的电阻与灯丝的电阻率呈线性关系，在一般的温度范围
内几乎所有金属导体的电阻率都与温度之间近似的有如下线性关系A=PQ(1 + O0。因此，
灯丝的电阻随灯丝温度的升高而增大。白炽灯在不同电压或电流下工作，灯丝的温度不同，
灯丝的电阻也是不同的。灯泡不发光时，灯丝温度只有几十度，而正常发光时却能达到2000。C
以上。灯丝电阻随温度的升高而增大，且明显地呈非线性关系，这是由于金属钩有正的电阻 特性。灯泡不加电时的电阻称为冷态电阻。施加额定电压时测得的电阻称为热态电阻。 一般
白炽灯灯丝的热态电阻是冷态电阻的12-16倍，白炽灯光电参数与电压的关系如图1所示。
我国配电网的中性点运行方式采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式，发生单相 接地故障后不形成短路回路，只有系统分布电容引起的很小的零序电流，使得配电网单相接 地故障线路和定位是一直以来没有得到彻底解决的技术难题。直流注入法是一种非常有效的 单相接地故障选线定位原理，当发生单相接地故障时从接地变压器一次侧中性点向故障系统 注入半波直流电流，通过探测注入的半波直流电流的流通情况实现配电网单相接地故障的选 线和定位。为了避免注入的直流电流对配电系统造成不利影响，需限制注入的直流电流不能 超过一定值。因此，需要对注入的直流电流进行限幅。
申请人在先申请的公开号为CN201173956、名称为直流注入式选线定位系统的专利中， 其原理如下当配电网正常运行时，系统对称，三相对地电压均为相电压，接地变压器一次 侧中性点对地电压为零，开关K是断开的，直流发生器与系统是断开的，直流电流发生器不 工作。当发生单相接地故障时，接地变压器一次侧中性点对地电压升高，随着故障点过渡电 阻大小不同而不同，最高升高到相电压，合上开关K，该电压为直电流发生器提供电源，将 直流电流注入到故障系统中。注入的直流电流在接地变压器一次侧中性点、接地变压器一次 绕组、故障线路故障相和故障点之间形成回路，如图1中虚线所示，只有故障馈线的故障相 为直流电流形成了通路。在各馈出线出口处和沿故障馈线探测直流电流踪迹，即可实现选线由图2知，注入直流电流的大小需根据接地变压器中性点电压的变化而调节限流电阻的 大小，达到限制注入电流大小的目的。传统的限流电阻由多个电阻串联构成，图2中的限流
电阻及由电阻及,-A串联组成，如图3所示，限流电阻的大小通过开关《-尺6的闭合或断开 进行调节。开关&-《6可用交流接触器或晶闸管实现，控制开关^-J^的闭合或断开需相应 的控制电路实现，而开关^-^的闭合或断开的数量需根据单相接地故障情况实时计算得
到。另外，图2所示场合，A需选用大功率电阻，可见该方法虽能实现调节电流大小的
功能，但电流不能连续可调，而且所需的控制器结构复杂，成本较高。 发明内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种具有结构简单，使用方便，限流电 阻能随故障情况自动调节大小等优点的采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置。 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
一种采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置，它包括接地变压器、直流电流发 生器、控制装置；其中接地变压器接到系统母线上，在系统故障时取中性点对地电压作为直 流电流发生器的电源，并通过接地变压器的一次线圈向故障系统注入直流；接地变压器一次 侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置接到母线电压互感器的二次侧，监测 配电系统是否发生单相接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小， 所述直流电流发生器由硅堆D串接自适应可调电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构 成。
所述自适应可调电阻R由至少一个限流电阻和至少一个白炽灯串联而成。 所述限流电阻有两个，它们串联连接。
所述硅堆D整流产生直流电流，所串自适应可调电阻R为限流电阻，投切开关K控制直 流电流的投入和切除；直流测量传感器MA,用来测量注入直流的大小。
本实用新型利用白炽灯灯丝的电阻特性构成自适应新型限流电阻。自适应可调电阻i 由 电阻和白炽灯泡串联而成，为防止金属性接地故障情况下灯泡刚启动时限流电阻过小，串联 了两只电阻。根据普通白炽灯泡的热态电阻比冷态电阻大，灯丝电阻随温度的升高而增大， 且明显地呈非线性关系的特征构成自适应调节的限流电阻。配电网单相接地故障时，接地变
压器中性点电压(^随故障过渡电阻&不同而不同。接地变压器中性点电压f^随故障过渡电 阻&不同变化规律为当发生金属性接地故障(&=0Q)时，^v达最大值等于配电网相电 压。随过渡电阻的增加，中性点电压f^降低，当^-oo即没有发生单相接地故障时，(々为 最小值
当^=00时，[&等于最大值，即加在串联白炽灯上的电压最大，根据白炽灯丝的电阻
特性，此时白炽灯灯丝的电阻最大，随着&的增加，[&减小，即加在串联白炽灯上的电压
随着减小，白炽灯灯丝的电阻也随着减小，可见由普通白炽灯构成的限流电阻能随故障情况 自动调节大小。
4本实用新型的有益效果是结构简单，使用方便，限流效果好。
(1) 巧妙地利用故障时产生的中性点对地电压不为零的特点，让其为直流信号发生器提
供电源，并利用接地变压器的一次线圈将直流注入故障系统；
(2) 由于注入的直流电流只在故障线路的故障相有流通回路，所以故障线路中有直流电 流流过而非故障线路中没有直流电流流过，使故障线路和非故障线路之间故障判据差别显著， 从而提高了选线的准确程度；
(3) 根据直流电流流通回路的特点可以实现故障点定位，本实用新型利用沿故障线路探 测注入直流电流的方法实现故障定位；
(4) 能够解决高过渡电阻故障时的选线定位问题；
(5) 根据实际故障情况自适应调节注入直流电流的大小，既能满足探测器检测精度的要 求，又不使线路上流过的直流电流过大。


图l为白炽灯光电参数与电压的关系图，其中电压为U,功率为P,光通量为①，发光效 率为il,寿命为t ;
图2为直流注入式选线定位原理示意图3为传统的限流电阻的调节措施；
图4为本实用新型的自适应可调电阻结构示意图5为220V 100W普通白炽灯的R-U特性曲线。
其中，l.接地变压器，2.控制装置，3.电压互感器，4.直流电流发生器。
具体实施方式

以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
图2、图4中，它包括接地变压器l、直流电流发生器4、控制装置2;其中接地变压器 1接到系统母线上，在系统故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，并通过接 地变压器1的一次线圈向故障系统注入直流；接地变压器1一次侧的中性点N和大地之间接 直流电流发生器，控制装置2接到母线电压互感器3的二次侧，监测配电系统是否发生单相 接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小；所述直流电流发生器由 硅堆D串接自适应可调电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构成。自适应可调电阻R 由两个串联的限流电阻和至少一个白炽灯串联而成。硅堆D整流产生直流电流，所串电阻R 为限流电阻，投切开关K控制直流电流的投入和切除；直流测量传感器MA，用来测量注入 直流的大小。
实验测定的"220V 100W"普通灯泡的R-U图，见图5所示，
6kV配电网金属性接地故障时的实验情况如图4所示，限流电阻由2只100欧姆1000W 的电阻和10只220V10OW的普通白炽灯泡串联而成。
在油田某采油厂驻地变(6kV系统)人工接地实验，实验了两种接地情况金属性接地
(过渡电阻A-0Q)和高阻接地情况(过渡电阻A-2400Q)。上述两种限流电阻情况下，
用UT203钳形电流表直流档测得注入直流电流如下表。
过渡电 阻直流发生器输出]￡流(UT203钳形表直流档测量)
限流电阻600fi电阻串联限流电阻200Q电阻+10只1OOW白炽灯 串联
0280mA300mA
240083mA90mA
可见，白炽灯起到了很好的限流效果。
权利要求1、一种采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置，它包括接地变压器、直流电流发生器、控制装置；其中接地变压器接到系统母线上，在系统故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，并通过接地变压器的一次线圈向故障系统注入直流；接地变压器一次侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置接到母线电压互感器的二次侧，监测配电系统是否发生单相接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小，其特征是所述直流电流发生器由硅堆D串接自适应可调电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构成。
2、 根据权利要求l所述的采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置，其特征是所述自适应可调电阻R由至少一个限流电阻和至少一个白炽灯串联而成。
3、 根据权利要求l所述的采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置，其特征是所述限流电阻有两个，它们串联连接。
专利摘要本实用新型公开了一种采用自适应可调电阻的直流注入式选线定位装置。它具有结构简单，使用方便，限流电阻能随故障情况自动调节大小等优点。其结构为它有接地变压器、直流电流发生器、控制装置；接地变压器接系统母线，在系统故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，通过接地变压器一次线圈向故障系统注入直流；接地变压器一次侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置接到母线电压互感器的二次侧，监测配电系统是否发生单相接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小，直流电流发生器由硅堆D串接自适应可调电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构成。
文档编号G01R31/08GK201359630SQ20092002274
公开日2009年12月9日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者张恩平, 张慧芬, 朱秀香, 桑在中, 田质广, 高志鹏 申请人:济南大学;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司临盘采油厂