CN107769175B - 一种电网中过电压的判断方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网中过电压的判断方法和装置，所述包括以下步骤：测量设备的设置：在三相电路以及接地电路中分别设置实时测量三相信息和接地电路信息的测量设备，分别为第一测量设备、第二测量设备、第三测量设备和第四测量设备；数据采集：分别采集经过该第一测量设备，第二测量设备，第三测量设备和第四测量设备上的电流，得到Ia、Ib、Ic和Io；过电压的判断：根据Ia、Ib、Ic和Io同一时间数值的比较，判断是否为过电压现象。本发明方法简单，步骤简洁。

Description

一种电网中过电压的判断方法和装置

技术领域

本发明属于电网中过电压判断技术领域，具体涉及一种电网中过电压的判断方法和装置。

背景技术

目前，市场上的过电压保护装置种类繁多，五花八门，其效果均不理想，功能均不能满足电网运行安全要求。

现有技术中的过电压保护装置，对于不同种类型的过电压如操作过电压、谐振过电压、单相间歇性弧光接地过电压，雷电过电压等，存在从微机保护的漏检、错检、误检和漏报、错报、误报等隐患。

同时，现有技术中，均为长时间判断，确定为过电压现象。这种长时间的数据判断，耗时长，同时，发现过电压晚，使用很不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种判断步骤少、耗时短、用于电网中的过电压的判断方法和装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电网中过电压的判断方法，包括以下步骤：

测量设备的设置：在三相电路以及接地电路中分别设置实时测量三相信息和接地电路信息的测量设备，分别为第一测量设备、第二测量设备、第三测量设备和第四测量设备；

数据采集：分别采集经过该第一测量设备，第二测量设备，第三测量设备和第四测量设备上的电流，得到Ia、Ib 、Ic和Io；

过电压的判断：根据Ia、Ib 、Ic和Io同一时间数值的比较，判断是否为过电压现象。

进一步地，还包括过电压类型的判断，具体为：

当Io≧1A时，则为雷击过电压；

当16mA<Io<1A，且Ia、Ib 和Ic中，至少有两项的电流同一时间大于10mA时，则为单相接地过电压；

当Io≦16mA，且Ia、Ib 和Ic中，至少有两项的电流同一时间大于50mA时，则为操作/截留过电压。

进一步地，所述测量设备为电流测量设备或电压测量设备。

进一步地，所述数据采集步骤后，还包括数据隔离步骤。

本发明提供的一种电网中过电压的判断装置，包括控制单元、测量设备、三相电网以及三相电网接地的接地电路，所述测量设备包括分别设于所述三相电网及接地电路中的第一测量测量设备、第二测量设备、第三测量设备和第四测量设备；所述第一测量设备、第二测量设备、第三测量设备和第四测量设备上分别设置有用于检测测量设备电流的电流采集单元；所述电流采集单元分别与所述控制单元连接；所述控制单元用于对比电流采集单元的电流值，并进行判断。

进一步地，所述测量设备通过非阻尼材料制备而成。

进一步地，所述控制单元与所述电流采集单元通过隔离装置连接。

进一步地，所述隔离装置包括依次串联在电流采集单元与所述控制单元之间的电阻、二极管整流桥和电容，所述电阻、二极管整流桥和电容分别与所述控制单元连接。

进一步地，所述控制单元设置于壳体内，所述壳体上分别设有显示装置、接口、报警器和指示灯，所述控制单元分别与所述显示装置、接口、报警器和指示灯连接。

进一步地，所述控制单元还连接有GPS对时模块。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，通过采集测量设备中的电流，而不是电路中经过的电流，测量方法简单，与现有的长时间判断后再决定是否为过电压相比，步骤简洁，速度更快。

本发明与现有技术相比，解决了现有技术中，不能判断瞬时过电压的问题，实现了实时监控和判断。

本发明中，通过测量设备泄露的电流，即可判断出是否有过电压发生，解决了不同种类型的过电压（比如操作过电压、谐振过电压、单相间歇性弧光接地过电压，雷电过电压等）的判断问题，从根本上解决了以往微机保护的漏检、错检、误检和漏报、错报、误报等隐患。它不仅能实地监测而且能上传给后台集中检查，有效的提高了电网的安全系数，并能及时提醒电站工作人员，采取必要措施，防止各类过电压事故的发生，为电网安全运行保驾护航。

本发明中的电网过电压的判断装置，可整体安装和拆卸，便于维护。配有数字式仪表和带电指示灯，方便工作人员监视装置运行情况，装置应能通过声光设备实现故障告警并记录过电压动作次数。

本发明用于容性电流在100A的配电网系统中，在发生单相间歇性弧光接地故障时，有效抑制正常相危害性过电压的发生。

本发明能够实时监测电网的运行状态，显示出现过压情况时漏电流的大小，指示发生单相弧光接地故障时的故障相，并进行声光报警，记录过电压保护动作次数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电网保护监测装置的电路图；

图2为本发明提供的信号采集器的电路图；

图3为本发明提供的一种电网保护监测装置的电路原理图；

图4为本发明提供的壳体的结构示意图；

图5为本发明提供的现有技术中电网保护监测装置的歇性弧光接地电流录波图；

图6为本发明提供的一种电网中过电压的判断装置的歇性弧光接地电流录波图；

图中：

1、第一测量设备；2、第二测量设备；3、第三测量设备；4、第四测量设备；5、控制单元；6、电流采集单元；7、隔离装置；701、电阻；702、二极管整流桥；703、电容；9、壳体；10、显示装置；11、接口；12、报警器；13、指示灯；14、GPS对时模块；16、双芯屏蔽线；17、航空插座；18、电网；19、分流电阻。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照附图1-6所示，本发明提供的一种电网18中过电压的判断方法，主要用于与国家电网18等连接的带有三相电路中的过电压发生时的判断，其中，three-phaseA.C.circuit 由三相交流电源供电的电路。简称三相电路。三相交流电源指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，最常用的是三相交流发电机。三相发电机的各相电压的相位互差120°。它们之间各相电压超前或滞后的次序称为相序。三相电动机在正序电压供电时正转，改为负序电压供电时则反转。因此，使用三相电源时必须注意其相序。一些需要正反转的生产设备可通过改变供电相序来控制三相电动机的正反转。三相电路是一种特殊的交流电路，由三相电源、三相负载和三相输电线路组成。世界上电力系统电能生产供电方式大都采用三相制。

本发明的判断方法，具体包括以下步骤：

测量设备的设置：在三相电路以及接地电路中分别设置实时测量三相信息和接地电路信息的测量设备，分别为第一测量设备1、第二测量设备2、第三测量设备3和第四测量设备4；其中，第一测量设备1、第二测量设备2和第三测量设备3分别用于测量三相电路中每相的数据信息，第四测量设备4用于测量接地电路中的数据采集。

数据采集：分别采集经过该第一测量设备1，第二测量设备2，第三测量设备3和第四测量设备4上的电流，具体采用得到Ia、Ib 、Ic和Io；与现有技术相比，本发明通过检测测量设备上经过的电流，变化性比较敏感，同时，测量出来的电流值相对比较小，更加安全。与其它直接测量电路中经过的电流相比，使用起来，更加安全可靠。

过电压的判断：根据Ia、Ib 、Ic和Io同一时间数值的比较，判断是否为过电压现象。

具体，过电压现象的判断以及过电压类型的判断为：

当Io≧1A时，则为雷击过电压；

当16mA<Io<1A，且Ia、Ib 和Ic中，至少有两项的电流同一时间大于10mA时，则为单相接地过电压；

当Io≦16mA，且Ia、Ib 和Ic中，至少有两项的电流同一时间大于50mA时，则为操作/截留过电压。

具体地，所述测量设备为电流测量设备或电压测量设备。

更具体地，所述数据采集步骤后，还包括数据隔离步骤。

本发明公开了一种电网18中过电压的判断装置，包括控制单元5、测量设备、三相电网18以及三相电网18接地的接地电路，所述测量设备包括分别设于所述三相电网18及接地电路中的第一测量设备1、第二测量设备2、第三测量设备3和第四测量设备4；其中，第一测量设备1、第二测量设备2、第三测量设备3和第四测量设备4上分别设置有用于检测测量设备电流的电流采集单元6；所述电流采集单元6为四个，四个电流采集单元6分别与第一测量设备1、第二测量设备2、第三测量设备3和第四测量设备4连接。四个所述电流采集单元6分别与所述控制单元5连接；所述控制单元5用于对比电流采集单元的电流值，并进行判断。

本发明中，所述测量设备通过非阻尼材料制备而成。

本发明中，采用了特殊的材料，非阻尼组件，从源头解决了普通的铜、锌、铬、镍等材料达不到技术要求的难题（现有技术中的测量单元大多为铜、锌、铬、镍等材料）。其中，非阻尼组件，是一种特殊材料，它的特征，结构，参数等和现有的铜锌铬镍等材料有着本质的区别，它是利用非阻尼组件的非线性伏安特性，在电压的作用下，起到泄流作用。

本发明中的非阻尼组件，能有效解决配电网18领域的各种过电压问题，杜绝单相间隙性弧光接地过电压的产生，阻尼并抑制瞬态恢复电压的上升率和幅值，防止产生截流过电压；其能有效阻尼并抑制相与相之间的谐振过电压与操作过电压利用材料特性达到保护目的。

非阻尼组件可以完全替代电网18系统中的消弧线圈、接地变压器、过压保护柜（器）、避雷器等装置，并且克服了上述装置的原理性缺陷，产品的应用可以使配电网18的运行安全提升一个档次。

为了实现数据在传输中的隔离，本发明中，在控制单元5与电流采集单元6之间设置隔离装置7。

更进一步地，隔离装置7包括依次串联在电流采集单元4与所述控制单元5之间的电阻701、二极管整流桥702和电容703，所述电阻701、二极管整流桥702和电容703分别与所述控制单元5连接。此时，电阻701的目的是限流，增加直接反应；而二极管整流桥702把交流电变成直流电，即利用二极管的单向导电性，把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。并联电容703的作用就是滤波，即就是利用电容的充、放电作用，使输出电压变平滑，即将交流分量滤掉，使输出电压仅为直流电压。通过隔离装置7，将采集的数据做整流、滤波、等处理，同将波形等数据发送给控制单元5，便于故障判断使用。

进一步地，还可以在电网18上增加调压器，调压器用于调节电网18中输出的电压大小。为了便于检测不同大小的电压，本实施例增加了调压器。

本发明中，将控制单元5设置于壳体9内，同时在壳体9上分别设有显示装置10、接口11、报警器12和指示灯13，控制单元5分别与所述显示装置10、接口11、报警器12和指示灯13连接。

使用中，当测量到有过电压现象时，可以通过显示装置10显示泄露电流的大小，报警器12用于报警，而指示灯13也是报警作用。

更进一步地，本发明的控制单元还连接有GPS对时模块14。

由于电流经过制备测量设备上的非线性阻尼材料时，大部分的电流会经过电路流出，而一小部分，会泄露到设备上，经检测这一部分泄露电流的大小，进而判断出是否有过电压现象的产生。

与传统的消弧线圈、接地变压器、过压保护柜（器）、避雷器等装置进行过电压检测相比，本申请中的非线性阻尼材料，当有过电压问题时，会杜绝单相间隙性弧光接地过电压的产生，阻尼并抑制瞬态恢复电压的上升率和幅值，防止产生截流过电压；其能有效阻尼并抑制相与相之间的谐振过电压与操作过电压利用材料特性达到保护目的。

本发明中，所述隔离装置7为隔离变压器，所述隔离变压器用于保护电流采集单元6。

本发明中的隔离变压器，一次线圈绕在一个铁芯上，二次线圈绕在另一个铁芯上，实现最直观的距离隔离和理论上的电气隔离，最后又通过环氧树脂浇注，从根本上保证二次电源的逆反，保证电网18的运行安全。

进一步地，在电流采集单元6与隔离装置7之间在还依次设有双芯屏蔽线16和航空插座17。其中，双芯屏蔽线16就是起屏蔽作用，不使采集的信号失真。航空插座17的作用就是起过度、连接、转换的作用，因为一般控制单元是柜子，而柜子是固定不动的，而手车是活动的，需要通过航空插座来实现。

参照附图5-6对比可知，附图5为没有增加非阻尼性材料制备的器件时的歇性弧光接地电流录波图，此时电网18发生单项间歇性弧光接地时，不能及时抑制过电压的发生。

参照附图6，为增加非阻尼性材料制备的器件时的歇性弧光接地电流录波图，此时可以在电网18发生单相间歇性弧光接地时，能有效抑制正常相危害性过电压的发生，真正做到取缔消弧线圈，防止弱绝缘电气设备的击穿，维持电力系统安全可靠的运行。

本发明中的非阻尼组件，具有以下特性:

1)每毫米变化为20伏，

2）通讯功能上，能够上送动作信息。采用电力常用规约。

3）事故分析，能够准确反映是那种类型的过电压（操作过电压、谐振过电压、单相间歇性弧光接地过电压，雷电过电压），过电压动作时间一般为2ms，反应过电压动作时间，动作电压值。

4）反应过电压动作时间，动作电压值。

本发明能够反映出那相接地及接地电流大小，并发出报警。当接地电流大于15mA时会发出报警信号。遥信遥测接入及上送，显示母线电压及进线电流及报警等信息。综合保护装置主界面显示一次系统图。

以往的微机保护采用的是光电隔离器，而本申请采用的是隔离变压器，这是其他微机保护都没有采用过的新技术。能准确反映不同种类型的过电压：操作过电压、谐振过电压、单相间歇性弧光接地过电压，雷电过电压，使高低电压得到了有效的隔离，消除隐患。

本发明中，在三相电网与接地电路之间还设有分流电阻19，其主要是为了保护电网。

本发明的工作原理为：在普通电网182中用来采集柜体内高压回路上的4路（一般电网18是三相电网18，有三路；三相的终点汇在一起成为人为的中性点，加上前面三路，此时形成思路）测量单元上通过的电流，通过电流采集单元和一整套电子元件，对信号做整流、滤波、等处理放大，在通过的监控装置的主显示屏来能记录、显示各路波形，判断三相电力线单相接地故障，记录最近50条故障并通过网口、RS485接口传送给后台管理系统。

本发明的特点：数据采集不是一个单一数据采集模块，它是一个完整的采集系统，由好多电子元件组成，它采集速度快，且准确，4个通道最高每秒500K个采样点。

本发明中，电流采集器的原理为：在线路中施加一个不同的电压，信号经传感器和一整套电子元件，在毫安表中就会得到不同的电流值，再通过对信号做整流、滤波、等处理放大，在综合保护测控柜测控装置的主显示屏来记录、显示各路波形，从而判断三相电力线路单相接地等故障，最近50条故障并通过网口、RS485接口传送给后台管理系统。

本发明中，通过实时检测通过测量设备上的电流，根据其数值直接判断是否为过电压，方法简单，需要的装置简单，使用起来更加方便。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种电网中过电压的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量设备的设置：在三相电路以及接地电路中分别设置实时测量三相信息和接地电路信息的测量设备，分别为第一测量设备、第二测量设备、第三测量设备和第四测量设备；

数据采集：分别采集经过该第一测量设备，第二测量设备，第三测量设备和第四测量设备上的电流，得到Ia、Ib、Ic和Io；

过电压的判断：根据Ia、Ib、Ic和Io同一时间数值的比较，判断是否为过电压现象；

还包括过电压类型的判断，具体为：

当Io≧1A时，则为雷击过电压；

当16mA<Io<1A，且Ia、Ib和Ic中，至少有两项的电流同一时间大于10mA时，则为单相接地过电压；

当Io≦16mA，且Ia、Ib和Ic中，至少有两项的电流同一时间大于50mA时，则为操作/截留过电压。

2.根据权利要求1所述的一种电网中过电压的判断方法，其特征在于，其特征在于，所述测量设备为电流测量设备或电压测量设备。

3.根据权利要求1所述的一种电网中过电压的判断方法，其特征在于，其特征在于，所述数据采集步骤后，还包括数据隔离步骤。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种电网中过电压的判断方法的一种电网中过电压的判断装置，其特征在于，包括控制单元、测量设备、三相电网以及三相电网接地的接地电路，所述测量设备包括分别设于所述三相电网及接地电路中的第一测量测量设备、第二测量设备、第三测量设备和第四测量设备；所述第一测量设备、第二

测量设备、第三测量设备和第四测量设备上分别设置有用于检测测量设备电流的电流采集单元；所述电流采集单元分别与所述控制单元连接；所述控制单元用于对比电流采集单元的电流值，并进行判断；

所述测量设备通过非阻尼材料制备而成；

所述控制单元与所述电流采集单元通过隔离装置连接。

5.根据权利要求4所述的一种电网中过电压的判断装置，其特征在于，所述隔离装置包括依次串联在电流采集单元与所述控制单元之间的电阻、二极管整流桥和电容，所述电阻、二极管整流桥和电容分别与所述控制单元连接。

6.根据权利要求4所述的一种电网中过电压的判断装置，其特征在于，所述控制单元设置于壳体内，所述壳体上分别设有显示装置、接口、报警器和指示灯，所述控制单元分别与所述显示装置、接口、报警器和指示灯连接。

7.根据权利要求4所述的一种电网中过电压的判断装置，其特征在于，所述控制单元还连接有GPS对时模块。