CN102495332B - 一种用于不平衡电流采样的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统领域，提供了一种用于不平衡电流采样的系统及方法，在线路正常工作 情况下，对三条线路的中间一条线路下方磁场强 度进行取样，这个磁场强度是三条线路形成的一 个矢量和，线路正常情况下这个数值是变化范围 是固定不变的，当线路中不平衡电流增加时，这个 数值会变化，通过监测这个变化即可作为不平衡 电流出现的标志，磁场监测模块采用一个水平放 置的线圈来监测这个磁场矢量和，当线圈的位置 固定好之后，如果线路正常工作，则将此时间段的 读取数值作为正常数据，并通过存储器模块进行 存档，当线圈读取数值超过这个设定值则认定为 零序变化，触发报警单元报警，体积小、重量轻、能 耗低，十分适合输配电网络故障确认使用。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种用于不平衡电流采样的系统及方法。
背景技术
三相输配电线路的电流是平衡的，任何情况下其矢量和均为零，当架空线路或者 地埋电路的由于空气和绝缘层造成的等效电容存在的情况下，线路中会出现由此引起的不 平衡电流，这个不平衡电流与线路长度及等效电容大小有关，当线路某一点发生接地故障 时，这些电容电流会经由故障点流回母线，这样就造成了电流的不平衡，同时由于线路接地 后形成了局部的容抗与感抗的变化，其瞬态的不平衡现象也很明显，由于这个瞬态现象是 由于局部阻抗变化引起的，故此变化与系统中性点接地方式无关，我们只要监测这个变化 即可判断线路故障，传统的方法有零序互感器法、数字互感器法等，这些方法都需要在三条 线路上都安装监测装置，同时传统零序互感器还存在无法安装在架空线路的不足，因此使 用此原理的监测设备无法实现。
发明内容
本发明提供了一种用于不平衡电流采样的系统及方法，旨在解决传统的零序互感 器法、数字互感器法等方法监测不平衡电流时，需要在三条线路上都安装监测装置，同时传 统零序互感器还存在无法安装在架空线路的不足，体积大、能耗高，不适合输配电网络故障 确认使用的问题。
本发明的目的在于提供一种用于不平衡电流采样的系统，所述系统包括 ： 用于监测三相线路在中间相的下部所合成的磁场，获得磁场监测信号，并对所述磁场 监测信号进行输出的磁场监测模块 ；与所述磁场监测模块相连接，用于接收所述磁场监测模块输出的磁场监测信号，对所 述磁场监测信号进行分析、处理，获得监测结果信号，并对所述监测结果信号进行输出的微 控制器 ； 与所述微控制器相连接，用于接收所述微控制器输出的监测结果信号，并对监测结果 进行显示的监测结果显示模块。
本发明另一目的在于提供一种用于不平衡电流采样的方法，所述方法包括 ： 磁场监测模块监测三相线路在中间相的下部所合成的磁场，获得磁场监测信号，并对 所述磁场监测信号进行输出 ； 微控制器接收所述磁场监测模块输出的磁场监测信号，对所述磁场监测信号进行分 析、处理，获得监测结果信号，并对所述监测结果信号进行输出 ； 监测结果显示模块接收所述微控制器输出的监测结果信号，并对监测结果进行显示。
本发明提供的用于不平衡电流采样的系统及方法，在线路正常工作情况下，对三条线路的中间一条线路下方磁场强度进行取样，这个磁场强度是三条线路形成的一个矢量 和，线路正常情况下这个数值是变化范围是固定不变的，当线路中不平衡电流增加时，这个数值会变化，通过监测这个变化即可作为不平衡电流出现的标志，磁场监测模块采用一个 水平放置的线圈来监测这个磁场矢量和，当线圈的位置固定好之后，如果线路正常工作，则 将此时间段的读取数值作为正常数据，并通过存储器模块进行存档，当线圈读取数值超过 这个设定值则认定为零序变化，触发报警单元报警，体积小、重量轻、能耗低，十分适合输配 电网络故障确认使用。
附图说明
图 1 是本发明实施例提供的用于不平衡电流采样的系统的结构框图；
图 2 是本发明实施例提供用于不平衡电流采样的系统的原理示意图；
图 3 是本发明实施例提供的用于不平衡电流采样的方法的实现流程图 ；
图 4 是本发明实施例提供的用于不平衡电流采样的方法的原理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定发明。
图 1 示出了本发明实施例提供的用于不平衡电流采样的系统的结构。为了便于说 明，仅示出了与本发明相关的部分。
该系统包括 ： 用于监测三相线路在中间相的下部所合成的磁场，获得磁场监测信号，并对磁场监测 信号进行输出的磁场监测模块11 ； 与磁场监测模块11相连接，用于接收磁场监测模块11输出的磁场监测信号，对磁场监 测信号进行分析、处理，获得监测结果信号，并对监测结果信号进行输出的微控制器 12（可 以采用 MSP430 芯片实现其功能）； 与微控制器12相连接，用于接收微控制器12输出的监测结果信号，并对监测结果进行 显示的监测结果显示模块 13。
在本发明实施例中，该系统还包括 ： 与微控制器 12 相连接，用于实时存储磁场监测模块 11 所监测到的合成磁场强度的存 储器模块 14。
在本发明实施例中，磁场监测模块 11 采用水平放置的线圈来监测合成磁场的强 度。
在本发明实施例中，监测结果显示模块 13 在本发明实施例中包括： 与微控制器12相连接，用于接收微控制器12输出的监测视频信号，对监测结果进行显 示的液晶显示单元 131 ； 与微控制器12 相连接，当监测到磁场强度异常时，发出报警的报警单元 132。
图 3 示出了本发明实施例提供的用于不平衡电流采样的方法的实现流程。
该方法包括 ： 在步骤S301中，磁场监测模块11监测三相线路在中间相的下部所合成的磁场，获得磁场监测信号，并对磁场监测信号进行输出 ； 在步骤 S302 中，微控制器 12 接收磁场监测模块11 输出的磁场监测信号，对磁场监测 信号进行分析、处理，获得监测结果信号，并对监测结果信号进行输出 ； 在步骤 S303中，监测结果显示模块 13 接收微控制器 12 输出的监测结果信号，并对检 测结果进行显示。
在本发明实施例中，方法在本发明实施例中包括 ：存储器模块 14实时存储磁场监 测模块 11 所监测到的合成磁场强度。
在本发明实施例中，磁场监测模块 11 监测三相线路在中间相的下部所合成的磁 场的实现方法为 ：磁场监测模块 11 采用水平放置的线圈来监测合成磁场强度。
如图 4 所示，在本发明实施例中，该方法进一步中包括 ： 液晶显示单元 131 接收微控制器 12 输出的监测视频信号，对监测结果进行显示 ； 报警单元 132 当监测到磁场强度异常时，发出报警。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
三相输配电线路的电流是平衡的，任何情况下其矢量和均为零，当架空线路或者 地埋电路由于空气和绝缘层造成的等效电容存在的情况下，线路中会出现由此引起的不平 衡电流，这个电流和线路长度和等效电容大小有关，当线路某一点发生接地故障时，这些电 容电流会经由故障点流回母线，这样就造成了电流的不平衡，同时由于线路接地后形成了 局部的容抗与感抗的变化，其瞬态的不平衡现象也很明显，由于这个瞬态现象是由于局部 阻抗变化引起的，故此变化与系统中性点接地方式无关，我们只要监测这个变化即可判断 线路故障。
如图 2 所示，馈线 A、馈线 B、及馈线 C 在通过电流 I 时，会形成磁场，取 B 相线的下方点 f，则有磁场 MA、磁场 MB、磁场 MC 的合成磁场 Mf 存在，当出现不平衡电流时，Mf 会变化，在 f 点设置一个线圈监测 Mf，即可实现对故障电流的监测。
在线路正常工作情况下取样，三条线路的中间一条下方 5-10cm 的磁场强度，这个 磁场强度是三条线路形成的一个矢量和，线路正常情况下这个数值是变化范围是固定不变 的，当线路中不平衡电流增加时，这个数值会变化，我们监测这个变化即可作为不平衡电流 出现的标志，可使用一个水平放置的线圈来监测这个磁场矢量和，当线圈的位置固定好之 后，如果线路正常工作，则将此时间段的读取数值作为正常数据存档，当线圈读取数值超过 这个设定值，则认定为零序变化，触发报警单元 132 报警。
本发明采用一种电磁原理的监测装置安装在三相线路的中间相可以监测这种变 化同时，实现了体积小、重量轻、能耗低的优点，十分适合输配电网络故障确认使用。
本发明实施例提供的用于不平衡电流采样的系统及方法，在线路正常工作情况 下，对三条线路的中间一条线路下方磁场强度进行取样，这个磁场强度是三条线路形成的 一个矢量和，线路正常情况下这个数值是变化范围是固定不变的，当线路中不平衡电流增 加时，这个数值会变化，通过监测这个变化即可作为不平衡电流出现的标志，磁场监测模块 11 采用一个水平放置的线圈来监测这个磁场矢量和，当线圈的位置固定好之后，如果线路 正常工作，则将此时间段的读取数值作为正常数据，并通过存储器模块 14 进行存档，当线 圈读取数值超过这个设定值则认定为零序变化，触发报警单元 132 报警，体积小、重量轻、 能耗低，十分适合输配电网络故障确认使用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于不平衡电流采样的系统，其特征在于，所述系统包括 ：
用于监测三相线路在中间相的下部所合成的磁场，获得磁场监测信号，并对所述磁场 监测信号进行输出的磁场监测模块 ；
与所述磁场监测模块相连接，用于接收所述磁场监测模块输出的磁场监测信号，对所述磁场监测信号进行分析、处理，获得监测结果信号，并对所述监测结果信号进行输出的微 控制器 ；
与所述微控制器相连接，用于接收所述微控制器输出的监测结果信号，并对监测结果 进行显示的监测结果显示模块。
2.如权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 ：
与所述微控制器相连接，用于实时存储所述磁场监测模块所监测到的合成磁场强度的 存储器模块。
3.如权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述磁场监测模块采用水平放置的线圈来监测合成磁场强度。
4.如权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述监测结果显示模块进一步包括 ：
与所述微控制器相连接，用于接收所述微控制器输出的监测视频信号，对监测结果进行显示的液晶显示单元 ；
与所述微控制器相连接，当监测到磁场强度异常时，发出报警的报警单元。
5.一种用于不平衡电流采样的方法，其特征在于，所述方法包括 ：
磁场监测模块监测三相线路在中间相的下部所合成的磁场，获得磁场监测信号，并对 所述磁场监测信号进行输出 ；
微控制器接收所述磁场监测模块输出的磁场监测信号，对所述磁场监测信号进行分 析、处理，获得监测结果信号，并对所述监测结果信号进行输出 ；
监测结果显示模块接收所述微控制器输出的监测结果信号，并对监测结果进行显示。
6.如权利要求 5 所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 ：存储器模块实时存储 所述磁场监测模块所监测到的合成磁场强度。
7.如权利要求 5 所述的方法，其特征在于，所述磁场监测模块监测三相线路在中间相 的下部所合成的磁场的实现方法为 ：
所述磁场监测模块采用水平放置的线圈来监测合成磁 场强度。
8.如权利要求 5 所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 ：
液晶显示单元接收所述微控制器输出的监测视频信号，对监测结果进行显示 ；
报警单元当监测到磁场强度异常时，发出报警。
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