CN107576880A - 一种电力系统短路电流检测识别仪 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种新型的电力系统短路电流识别仪，该识别仪能够有效提取短路电流的有效信息，并产生特定的脉冲信号控制执行电路。本发明包括感测模块，控制模块，电源模块三部分。感测模块利用Rogowski线圈电流互感器对电流信号进行采集，然后将输出电压经A/D转换器进行转换，得到的数字信号与数字电位器X9C103提供的基准电压信号进行比较，将比较后的结果送至单片机进行处理，最终完成对短路电流的检测。本发明实现了对电力系统短路电流的快速有效识别，提出利用Rogowski线圈电流互感器对电流进行采集，提出利用数字电路以及模拟电路对电流信号进行处理，具有集成化，识别快速，稳定性较好的优点。

Description

一种电力系统短路电流检测识别仪

技术领域

本发明涉及电力系统短路电流检测技术领域，更具体地说，涉及到数字电路和模拟电路和相关短路电流算法来对电力系统短路电流的研究。

背景技术

现代电力系统，配电系统的容量不断增大，短路容量及短路电流也随之增大，能够选择一种快速而有效的检测短路电流的方法对电力系统的整体运行以及对各个组成部分的及时保护是很有必要的。因此，在电力系统发生短路时，及时检测到所发生的故障，有选择性地将故障元件从电力系统中快速自动地切除，使其损坏程度减至最低，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行，同时依据实际情况，尽快自动恢复停电部分的供电，就显得相当重要。采用一种有效的快速检测方法是实现上述目的是至关重要的一步，这就是电力系统短路电流检测识别的需要。

Rogowski线圈是一种特殊结构的空心线圈，由于现代数字化，微机化的技术引用到电力系统中去，相比于传统电磁式互感器其测量装置不需要大的功率器件驱动，而Rogowski线圈本身结构简单，输出功率不大，并且识别信号能力，抗干扰能力较强，无磁滞效应和磁饱和相，能有效的还原输入电流。

电力系统短路电流检测可分别采用数字电路和模拟电路来实现。由于没有足够快的A/D转换器和足够长的滤波窗口，数字电路存在检测反应速度慢的问题，但便于控制；而模拟电路则不存在A/D转换问题，故能实现短路电流信号的快速检测与识别。因此本发明采用数字控制，模拟识别相结合的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力系统短路电流识别检测设计，在电力系统中出现短路电流时通过相关设计快速准确发现故障。

为了实现上述目标本发明由感测模块，控制模块，电源模块组成。

1.感测模块采用基于Rogowski线圈电流互感器作为电力系统电流的采集部分以实现对原始信号的采集。

2.进一步地，通过电流互感器将原始电流信号进行变换，将大电流信号变成适应的电压信号传送至AD采样电路中。

3.进一步地，AD采样电路使用AD736芯片对变换后的电压进行采样，AD736是经激光修正的单片精密真有效值转换器，准确度高，灵敏性好。

4.进一步地，经AD转换器得到的数字信号，与数字电位器提供的基准电压进行比较，数字电位器采用X9C103电位器。

5.进一步地，控制模块采用的器件STC89C58RD+具有超强的抗电源抖动能力，此外，其内部还具有看门狗电路，并具有较强的抗电磁干扰能力。

6.进一步地，电源模块加设交流滤波器，以防止强磁场产生的干扰信号对整个感测模块的影响。

7.进一步的，电源模块分别可提供±12V和5V电压，其中±12V给感测模块供电，5V电压给控制模块供电。

本发明具有以下有益技术效果：

1.设计了一种新的电力系统短路电流识别检测的方法，实现了对短路电流快速有效的检测；

2.与现有技术相比，本发明提出的运用Rogowski线圈电流互感器作为短路电流信号采集部分，能更加有效提取到有效信息;

3.本发明新提出的对短路电流的检测方法与传统方法比较，有识别检测时间短，精度更高，抗干扰能力更强的特点。

附图说明

图1电力系统短路电流检测识别仪的设计框图

图2 电源模块原理图。

具体实施方式

本发明包括感测模块，控制模块，电源模块。

利用Rogowski线圈电流互感器对电力系统中的短路电流进行采集取样，Rogowski线圈外套一铁盒防止电磁干扰，将电力系统中的大电流信号变换为适合运放的电压信号，并传送至AD采样电路中去。

AD采样电路对变换后的电压进行采样，将模拟电压信号转换成数字信号，得到的数字信号与数字电位器X9C103提供的基准电压进行比较，比较后的信号送至单片机中进行处理。

前端比较后的信号(低电平) 触发单片机中断后，其内部可通过定时器控制，并定时对中断

引脚进行扫描，一旦发生中断，单片机则输出控制信号(高电平) 去控制专用执行电路，通过中断响应程序可对故障信息进行实时显示。

电源模块设计，由于短路电流检测识别仪的工作环境中通常都存在强电磁干扰，加设交流滤波器则可用于防止干扰信号进入电源通道， 进而干扰单片机及其他功能电路，该电源模块分别可提供±12V和5V电压，其中±12V给感测模块供电，5V电压给控制模块供电。

本系统的软件部分主要是控制单片机内部的定时器对中断引脚进行扫描， 然后输出下一级控制信号，由于其可外接液晶显示器，可通过内部算法将电压信号转换为电流信息，并进行实时显示。

上列详细说明是指对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未超出我发明精神实质的，均应包含于本案的发明范围中。

Claims (4)

1.电力系统短路电流检测识别仪，其特征在于，该发明设计包括感测模块，控制模块，电源模块。

2.如权利1要求的感测模块，利用基于Rogowksi线圈电流互感器作为电流的采集部分，将电力系统中的大电流信号变换为适合运放使用的电压信号，A/D采样电路则通过AD736芯片对变换后的电压信号进行采样， 并将其转换为数字信号， 然后与数字电位器X9C103提供的基准电压信号进行比较，比较后的信号进入单片机进行中断处理。

3.如权利1要求的控制模块，前端比较后的信号触发单片机中断后，其内部可通过定时器控制，并定时对中断引脚进行扫描，一旦发生中断，单片机则输出控制信号 (高电平) 去控制专用执行电路。

4.如权利1要求的电源模块，除为感测模块提供电源外，加设交流录波器来抑制强电磁干扰并防止干扰信号进入电源通道，进而干扰单片机及其他功能电路。