CN107132387B - 一种信号源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种信号源装置，包括：直流电源；电源转换电路和SPWM低频逆变电路，用于将所述直流电源输出的直流电转换成低频交流电；低频升压电路，用于将所述低频交流电升压为低频交流高压电；整流滤波电路，用于对所述低频交流高压电进行整流滤波处理，以将所述低频交流高压电转换成脉动高压直流电；以及控制部，用于根据用户选择的所述信号源装置的功能，控制所述信号源装置的输出。由此，在发生线路接地故障之后，能够利用信号源装置输出低频交流高压电来进行接地故障巡检并且能够利用信号源装置输出脉动高压直流电来进行接地阻抗测量。

Description

一种信号源装置
技术领域
本发明涉及接地故障巡检领域，尤其涉及一种信号源装置。
背景技术
在我国6kV、10kV和35kV供配电网络中，单相接地故障是配电网络中出现的最多的线路故障，特别是10kV配网更是如此。而相当多的接地故障(尤其是隐形接地故障(即，软接地)例如，瓷瓶击穿、变压器内部接地、避雷器击穿、互感器接地、令克(line connector，跌落式保险)绝缘子击穿等)，工作人员往往需要较长时间例如几小时、几十小时等才能找到接地故障点。由于长时间不能恢复送电，不仅社会影响很大，而且也使电力部门的售电量减少，直接影响了电力部门的经济效益。
其中，S信号注入法是一种单相接地故障巡查方法，尽管S信号注入法使用方便，但是，在实际使用中，由于S信号注入法仅仅是通过S信号的输出特征来判断上述线路的状态，在线路无接地、瞬时性接地或高阻接地的情况下，可能难以分辨这三者之间的区别，从而造成故障误判，影响用户体验。
例如，在进行接地故障巡检时，针对线路无接地这种情况，仅能通过信号源注入点两侧3相电流是否平衡来判断线路是否存在接地故障，如果出现高阻接地，则注入点两侧3相电流趋于平衡，从而难以对线路无接地和高阻接地进行准确地判断。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种信号源装置。
根据本发明的第一方面，提供一种信号源装置，包括：直流电源；电源转换电路和SPWM低频逆变电路，所述电源转换电路与所述直流电源连接并且所述SPWM低频逆变电路与所述电源转换电路连接，用于将所述直流电源输出的直流电转换成低频交流电；低频升压电路，与所述SPWM低频逆变电路连接，用于将所述低频交流电升压为低频交流高压电；整流滤波电路，与所述低频升压电路连接，用于对所述低频交流高压电进行整流滤波处理，以将所述低频交流高压电转换成脉动高压直流电；以及控制部，与所述低频升压电路和所述整流滤波电路连接，用于根据用户选择的所述信号源装置的功能，控制所述信号源装置的输出，其中，在所述信号源装置的负载小于恒流恒压转折临界负载的情况下，所述SPWM低频逆变电路以恒流形式输出所述低频交流电；在所述信号源装置的负载大于恒流恒压转折临界负载的情况下，所述SPWM低频逆变电路以恒压形式输出所述低频交流电。
在一种可能的实现方式中，所述信号源装置的功能包括接地故障巡检功能和/或接地阻抗测量功能。
在一种可能的实现方式中，在用户选择的所述信号源装置的功能是所述接地故障巡检功能的情况下，所述控制部控制所述信号源装置，以使所述信号源装置输出所述低频交流高压电。
在一种可能的实现方式中，在用户选择的所述信号源装置的功能是所述接地阻抗测量功能的情况下，所述控制部控制所述信号源装置，以使所述信号源装置输出所述脉动高压直流电。
在一种可能的实现方式中，在用户选择的所述信号源装置的功能是所述接地故障巡检功能和所述接地阻抗测量功能的情况下，所述控制部控制所述信号源装置，以使所述信号源装置输出所述低频交流高压电和所述脉动高压直流电。
在一种可能的实现方式中，所述电源转换电路根据所述信号源装置的负载调整所输出的低频交流电的功率。
在一种可能的实现方式中，所述信号源装置还包括：选择部，与所述控制部连接，用于用户选择所述信号源装置的功能。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过生成低频交流高压电和脉动高压直流电这两者，并且根据用户所选择的信号源装置的功能来控制信号源装置是输出低频交流高压电还是输出脉动高压直流电。由此，在发生线路接地故障之后，能够利用信号源装置输出低频交流高压电来进行接地故障巡检并且能够利用信号源装置输出脉动高压直流电来进行接地阻抗测量，从而能够准确地确定出线路是否发生接地故障以及能够确定出接地阻抗值，提高了接地故障巡查的成功率，能够有效地降低接地故障巡检的误判，缩短了接地故障巡查的时间，从而缩短了接地故障停电时间，得到客户的认可，提高了客户的体验。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出根据本发明一实施例的信号源装置的结构框图。
图2是电源转换电路120的结构框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
在中性点不接地配电网系统发生接地跳闸、线路处于冷备用状态之后，可通过向接地故障线路施加几百伏直流电并且通过装置测量输出的直流电压和流经接地阻抗的接地电流，由此通过欧姆定律来获得接地阻抗。当然，在配电网线路中发生单相接地故障之后，也可通过向线路施加具有一定功率的高压纯直流电并且通过装置准确测量输出的直流电压和流经接地阻抗的接地电流，由此通过欧姆定律来获得接地阻抗。
然而，本发明的发明人意识到：对于第一种方法，装置输出难以实现与10KV线路的电气隔离，实际使用时会出现10KV停电线路上的感应电倒灌入装置内部从而导致装置损坏，因此该方法的安全性存在问题。对于第二种方法，实施过程中难以实现具有一定功率的高压纯直流电的输出，因此第二种方法的可实施性较差。
基于此，本发明的发明人想到，设计一种根据用户的选择来输出用于进行接地故障巡检的低频交流高压电和/或输出用于进行接地阻抗测量的具有一定功率的脉动高压直流电的信号源装置。
在利用该信号源装置进行接地故障巡检时，可以直接将该低频交流高压电注入接地故障线路，在信号施加点的某一侧，如果三相的电流基本相等，则可检测为该侧没有发生单相接地故障。反之，如果三相的电流不相等，例如一相的电流大于另外两相的电流，则可检测为这一相的这一侧发生了单相接地故障，并且可以通过配套的信号检测设备，沿着故障侧线路进行电流探测，将发生电流的突变的位置确定为故障点的具体位置。由此，能够准确地检测出线路是否发生接地，从而提高了基于传统单相S信号注入法在接地故障巡检中的巡检成功率，同时能够缩短接地故障巡检时间，缩短线路停电时间，得到客户的认可，有效提高了用户的体验。
在利用该信号源装置进行接地阻抗检测时，可以先将该脉动高压直流电输入整流桥，再将整流之后的脉动高压直流电注入接地故障线路，根据最终获取到的直流接地阻抗电压和直流接地阻抗电流来计算接地阻抗值，由此，能够准确地计算接地阻抗值，能够有效地降低接地故障巡检的误判，有效提高用户的体验。
图1示出根据本发明一实施例的信号源装置的结构框图。如图1所示，该信号源装置100可包括：直流电源110、电源转换电路120和SPWM低频逆变电路130、低频升压电路140、整流滤波电路150和控制部160。
其中，直流电源110用于为信号源装置100提供工作电压，换言之，直流电源110是信号源装置100的供电电源。可选的，直流电源110可为锂电池。例如，直流电源110为24V的锂电池。
电源转换电路120与直流电源110连接并且SPWM低频逆变电路130与电源转换电路120连接，通过电源转换电路120和SPWM低频逆变电路130可将直流电源110输出的24伏直流电转换成额定电压为300伏、额定电流为0.4安培、恒流恒压转折临界负载为750欧姆的低频交流电。
其中，在SPWM低频逆变电路130的负载小于低频交流电的恒流恒压转折临界负载750欧姆的情况下，SPWM低频逆变电路130以恒流形式输出低频交流电，在SPWM低频逆变电路130的负载大于恒流恒压转折临界负载750欧姆的情况下，SPWM低频逆变电路130以恒压形式输出低频交流电。
图2是电源转换电路120的结构框图。如图2所示，电源转换电路120可包括电流环121、高频升压电路122和电压环123，其中高频升压电路122用于对直流电源110输出的24伏直流电进行升压处理，以得到额定电压为420伏、额定电流为0.282安培直流电。其中，电流环121和电压环123根据SPWM低频逆变电路130的负载对电源转换电路120的直流母线输出进行反馈控制、从而达到控制SPWM低频逆变电路130输出低频交流的目的。
例如，电源转换电路120的工作区域可包括恒流区和恒压区，如果SPWM低频逆变电路130的负载小于低频交流电的恒流恒压转折临界负载750欧姆，则电源转换电路120工作在恒流区，电源转换电路120的恒流环路启动、恒压环路退出，SPWM低频逆变电路130以恒流形式输出低频交流电；如果SPWM低频逆变电路130的负载大于低频交流电的恒流恒压转折临界负载750欧姆，则电源转换电路120工作在恒压区，电源转换电路120的恒压环路启动、恒流环路退出，SPWM低频逆变电路130以恒压形式输出低频交流电。
低频升压电路140可与SPWM低频逆变电路130连接，并且用于将低频交流电升压为低频交流高压电。其中，低频升压电路140可包括低频升压变压器，低频升压变压器的电压比(变比)为1：10，也就是说，低频升压电路140可将上述额定电压为300伏、额定电流为0.4安培、低压侧恒流恒压转折临界负载为750欧姆的低频交流电升压为额定电压为3000伏、额定电流为0.04安培、高压侧恒流恒压转折临界负载为750×K2欧姆(其中，K为低频升压变压器变比＝10)的低频交流高压电。
整流滤波电路150可与低频升压电路140连接，并且用于对低频交流高压电进行整流滤波处理，以将低频交流高压电转换成脉动高压直流电。该脉动高压直流电携带有谐波分量。
控制部160可与低频升压电路140和整流滤波电路150连接，并且用于根据用户选择的信号源装置100的功能，控制信号源装置100的输出。
因此，通过生成低频交流高压电和脉动高压直流电这两者，并且根据用户所选择的信号源装置的功能来控制信号源装置是输出低频交流高压电还是输出脉动高压直流电。由此，在发生线路接地故障之后，能够利用信号源装置输出低频交流高压电来进行接地故障巡检并且能够利用信号源装置输出脉动高压直流电来进行接地阻抗测量，从而能够准确地确定出线路是否发生接地故障以及能够确定出接地阻抗值，提高了接地故障巡查的成功率，能够有效地降低接地故障巡检的误判，缩短了接地故障巡查的时间，从而缩短了接地故障停电时间，得到客户的认可，提高了客户的体验。
在一种可能的实现方式中，信号源装置100的功能可包括接地故障巡检功能和/或接地阻抗测量功能。其中，信号源装置100可以具备接地故障巡检功能和接地阻抗测量功能，用户可以通过例如选择部来选择信号源装置100的功能。其中，选择部例如为按钮开关。该选择部既可以设置于信号源装置100上，也可以是独立于信号源装置100的器件。
在一种可能的实现方式中，在用户选择的信号源装置100的功能是接地故障巡检功能的情况下，控制部160控制信号源装置100，以使信号源装置100输出低频交流高压电。
在一种可能的实现方式中，在用户选择的信号源装置100的功能是接地阻抗测量功能的情况下，控制部160控制信号源装置100，以使信号源装置100输出脉动高压直流电。
在一种可能的实现方式中，在用户选择的信号源装置100的功能是接地故障巡检功能和接地阻抗测量功能的情况下，控制部160控制信号源装置100，以使信号源装置100输出低频交流高压电和脉动高压直流电。
在一种可能的实现方式中，电源转换电路120根据信号源装置100的负载调整所输出的低频交流电的功率。由此，可以根据信号源装置的负载实时调整功率，从而能够有效节约电能。
举例而言，信号源装置100可以设置按钮开关1、按钮开关2和按钮开关3这三个按钮开关，按钮开关1对应于接地故障巡检功能，按钮开关2对应于接地阻抗测量功能，按钮开关3对应于接地故障巡检功能和接地阻抗测量功能。如果用户触摸了按钮开关1，则表示用户所选择的信号源装置100的功能是接地故障巡检功能，如果用户触摸了按钮开关2，则表示用户所选择的信号源装置100的功能是接地阻抗测量功能，如果用户触摸了按钮开关3，则表示用户所选择的信号源装置100的功能是接地故障巡检功能和接地阻抗测量功能。
其中，用户可以先触摸按钮开关1，信号源装置100可以输出低频交流高压电，由此用户可以利用信号源装置100输出的低频交流高压电来进行接地故障巡检，从而能够确定出是否发生了接地故障，然后，在确定出发生了接地故障之后，用户再触摸按钮开关2，信号源装置100可以输出脉动高压直流电，由此用户可以利用信号源装置100输出的脉动高压直流电来进行接地阻抗测量，从而能够根据测量出的接地阻抗值来判断故障线路是否接地、接地故障是否消失、故障线路是金属性接地还是高阻接地等，这样，能够有效地降低接地故障巡检的误判，有效提高用户的体验。
可选的，用户也可以直接触摸按钮开关3，信号源装置100同时输出低频交流高压电和脉动高压直流电，由此用户可以利用信号源装置100输出的低频交流高压电来进行接地故障巡检并且可以利用信号源装置100输出的脉动高压直流电来进行接地阻抗测量，从而能够根据测量出的接地阻抗值来判断故障线路是否接地、接地故障是否消失、故障线路是金属性接地还是高阻接地等，这样，能够有效地降低接地故障巡检的误判，有效提高用户的体验。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (4)

1.一种信号源装置，其特征在于，包括：
直流电源；
电源转换电路和SPWM低频逆变电路，所述电源转换电路与所述直流电源连接并且所述SPWM低频逆变电路与所述电源转换电路连接，用于将所述直流电源输出的直流电转换成低频交流电；
低频升压电路，与所述SPWM低频逆变电路连接，用于将所述低频交流电升压为低频交流高压电；
整流滤波电路，与所述低频升压电路连接，用于对所述低频交流高压电进行整流滤波处理，以将所述低频交流高压电转换成脉动高压直流电；以及
控制部，与所述低频升压电路和所述整流滤波电路连接，用于根据用户选择的所述信号源装置的功能，控制所述信号源装置的输出，所述信号源装置的功能包括接地故障巡检功能和/或接地阻抗测量功能；在用户选择的所述信号源装置的功能是所述接地故障巡检功能的情况下，所述控制部控制所述信号源装置，以使所述信号源装置输出所述低频交流高压电；在用户选择的所述信号源装置的功能是所述接地阻抗测量功能的情况下，所述控制部控制所述信号源装置，以使所述信号源装置输出所述脉动高压直流电；
其中，在所述信号源装置的负载小于恒流恒压转折临界负载的情况下，所述SPWM低频逆变电路以恒流形式输出所述低频交流电，在所述信号源装置的负载大于所述恒流恒压转折临界负载的情况下，所述SPWM低频逆变电路以恒压形式输出所述低频交流电。
2.根据权利要求1所述的信号源装置，其特征在于，
在用户选择的所述信号源装置的功能是所述接地故障巡检功能和所述接地阻抗测量功能的情况下，所述控制部控制所述信号源装置，以使所述信号源装置输出所述低频交流高压电和所述脉动高压直流电。
3.根据权利要求1或2所述的信号源装置，其特征在于，还包括：
所述电源转换电路根据所述信号源装置的负载调整所输出的低频交流电的功率。
4.根据权利要求1或2所述的信号源装置，其特征在于，还包括：
选择部，与所述控制部连接，用于用户选择所述信号源装置的功能。
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