CN108732466A - 一种小电流接地选线综合检测与分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小电流接地选线综合检测与分析系统，包括电压采集模块、电流采集模块、电压变换模块、电流变换模块、运算放大模块、FPGA模块、AD采样模块和嵌入式处理器；电压采样模块与电压变换模块连接，电流采样模块与电流变换模块连接，运算放大模块分别与电压变换模块、电流变换模块和FPGA模块连接，FPGA模块通过AD采样模块与嵌入式处理器连接。本发明通过运算放大模块并结合电压采集模块、电流采集模块等，对接地故障时零序电流和电压进行调制放大，提升了故障零序电流和电压的提取能力，提高了故障选线的准确度，并通过FPGA模块实现高速的AD采集控制以及结合嵌入式处理器，能够确定故障选线，有效提升接地故障选线的准确。

Description

一种小电流接地选线综合检测与分析系统

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及到一种小电流接地选线综合检测与分析系统。

背景技术

电力系统按中性点运行方式分为两种：中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。中性点直接接地或经过低值阻抗接地的系统称为中性点有效接地系统或大电流接地系统；中性点不接地、经高值阻抗接地或经消弧线圈(消弧电抗器)接地(谐振接地)，称为中性点非有效接地系统或小电流接地系统。

单相接地是中压配网中最常见的故障，发生接地后系统虽可以继续带故障继续运行，但是由于非故障相对地电压升高，若不及时处理可能会发展为非故障相绝缘破坏继发相间短路的威胁。及时准确地判定接地回路是快速排除单相接地故障的基础，实现判定接地故障回路的保护装置通常被称为小电流接地选线装置。

在6～66kV配电网中，广泛采用的是小电流接地系统。配电网采用小电流接地系统的优点为：在发生单相接地故障时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流，而且相与相之间的线电压仍保持对称，不影响对负荷的供电，因此允许系统短时间带故障运行，这对于减少用户停电时间，提高供电可靠性是非常有意义的。但是，相应的问题也随之而来，由于小电流接地电网单相接地时故障电流非常小，加之配电网结构复杂，运行方式多变，使配电网的故障选线受到很多的限制，给故障选线造成困难，采用常规继电保护装置根本无法准确检出故障线路，导致长期以来小电流单相接地故障选线问题成为一个技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种小电流接地选线综合检测与分析系统，解决了现有接地选线中，存在故障线路检测的准确性差的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种小电流接地选线综合检测与分析系统，包括电压采集模块、电流采集模块、电压变换模块、电流变换模块、运算放大模块、FPGA模块、AD采样模块和嵌入式处理器；

电压采样模块与电压变换模块连接，电流采样模块与电流变换模块连接，运算放大模块分别与电压变换模块、电流变换模块和FPGA模块连接，FPGA模块通过AD采样模块与嵌入式处理器连接；

电压采样模块为零序电压传感器，用于采集接地选线上的母线零序电压信号，并将采集的母线零序电压信号发送至电压变换模块；

电流采样模块为零序电流传感器，用于采集接地选线上的母线零序电流信号，并将采集的母线零序电流信号发送至电流变换模块；

电压变换模块用于接收电压采集模块发送的母线零序电压信号，并将接收的母线零序电压信号转换成测量信号，并将转换的测量信号发送至运算放大模块；

电流变换模块用于接收电流采集模块发送的母线零序电流信号，并将接收的母线零序电流信号转换成测量信号，并将转换的测量信号发送至算放大模块；

运算放大模块用于接收电压变换模块和电流变换模块分别发送的测量信号，对接收的测量信号进行倍数放大，并将放大后的测量信号发送至FPGA模块；

FPGA模块接收运算放大模块发送的放大后的测量信号，根据接收的测量信号发送控制指令至AD采样模块，并接收AD采样模块反馈采样码流数据，将采集的码流数据发送至嵌入式处理器；

AD采样模块用于接收FPGA模块发送的控制指令，根据控制指令进行高速同步采集，获得采样码流数据，并将获得的采样码流数据发送至FPGA模块；

嵌入式处理器接收FPGA模块发送的码流数据，并将接收的码流数据与设定的不同故障选线对应的码流数据进行逐一对比，以确定故障选线。

进一步地，嵌入式处理器处理采样码流数据，具体包括以下步骤：

S1、嵌入式处理器获取FPAG模块以DMA方式送达的AD采样码流数据后进行FFT计算；

S2、FFT计算活的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、五次谐波幅值信息、五次谐波相位信息和零序电压的频率；

S3、根据计算的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、谐波幅值信息、谐波相位信息和零序电压的频率与不同故障选线对应的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、谐波幅值信息、谐波相位信息和零序电压的频率进行对比，确定故障选线。

本发明的有益效果：

本发明提供的小电流接地选线综合检测与分析系统，通过运算放大模块并结合电压采集模块、电流采集模块等，对接地故障时零序电流和电压进行调制放大，提升了故障零序电流和电压的提取能力，提高了故障选线的准确度，并通过FPGA模块实现高速的AD采集控制以及结合嵌入式处理器，能够确定故障选线，有效提升接地故障选线的准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明中一种小电流接地选线综合检测与分析系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种小电流接地选线综合检测与分析系统，包括电压采集模块、电流采集模块、电压变换模块、电流变换模块、运算放大模块、FPGA模块、AD采样模块和嵌入式处理器；

电压采样模块与电压变换模块连接，电流采样模块与电流变换模块连接，运算放大模块分别与电压变换模块、电流变换模块和FPGA模块连接，FPGA模块通过AD采样模块与嵌入式处理器连接。

电压采样模块为零序电压传感器，用于采集接地选线上的母线零序电压信号，并将采集的母线零序电压信号发送至电压变换模块；

电流采样模块为零序电流传感器，用于采集接地选线上的母线零序电流信号，并将采集的母线零序电流信号发送至电流变换模块；

电压变换模块用于接收电压采集模块发送的母线零序电压信号，并将接收的母线零序电压信号转换成测量信号，并将转换的测量信号发送至运算放大模块；

电流变换模块用于接收电流采集模块发送的母线零序电流信号，并将接收的母线零序电流信号转换成测量信号，并将转换的测量信号发送至算放大模块；

运算放大模块用于接收电压变换模块和电流变换模块分别发送的测量信号，对接收的测量信号进行倍数放大，并将放大后的测量信号发送至FPGA模块；

FPGA模块接收运算放大模块发送的放大后的测量信号，根据接收的测量信号发送控制指令至AD采样模块，并接收AD采样模块反馈采样码流数据，将采集的码流数据发送至嵌入式处理器；

AD采样模块用于接收FPGA模块发送的控制指令，根据控制指令进行高速同步采集，获得采样码流数据，并将获得的采样码流数据发送至FPGA模块；

嵌入式处理器接收FPGA模块发送的码流数据，并将接收的码流数据与设定的不同故障选线对应的码流数据进行逐一对比，以确定故障选线。

嵌入式处理器处理所述采样码流数据，具体包括以下步骤：

S1、嵌入式处理器获取FPAG模块以DMA方式送达的AD采样码流数据后进行FFT计算；

S2、FFT计算活的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、五次谐波幅值信息、五次谐波相位信息和零序电压的频率；

S3、根据计算的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、谐波幅值信息、谐波相位信息和零序电压的频率与不同故障选线对应的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、谐波幅值信息、谐波相位信息和零序电压的频率进行对比，确定故障选线。

本发明提供的小电流接地选线综合检测与分析系统，通过运算放大模块并结合电压采集模块、电流采集模块等，对接地故障时零序电流和电压进行调制放大，提升了故障零序电流和电压的提取能力，提高了故障选线的准确度，并通过FPGA模块实现高速的AD采集控制以及结合嵌入式处理器，能够确定故障选线，有效提升接地故障选线的准确。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种小电流接地选线综合检测与分析系统，其特征在于：包括电压采集模块、电流采集模块、电压变换模块、电流变换模块、运算放大模块、FPGA模块、AD采样模块和嵌入式处理器；

电压采样模块与电压变换模块连接，电流采样模块与电流变换模块连接，运算放大模块分别与电压变换模块、电流变换模块和FPGA模块连接，FPGA模块通过AD采样模块与嵌入式处理器连接；

电压采样模块为零序电压传感器，用于采集接地选线上的母线零序电压信号，并将采集的母线零序电压信号发送至电压变换模块；

电流采样模块为零序电流传感器，用于采集接地选线上的母线零序电流信号，并将采集的母线零序电流信号发送至电流变换模块；

电压变换模块用于接收电压采集模块发送的母线零序电压信号，并将接收的母线零序电压信号转换成测量信号，并将转换的测量信号发送至运算放大模块；

电流变换模块用于接收电流采集模块发送的母线零序电流信号，并将接收的母线零序电流信号转换成测量信号，并将转换的测量信号发送至算放大模块；

运算放大模块用于接收电压变换模块和电流变换模块分别发送的测量信号，对接收的测量信号进行倍数放大，并将放大后的测量信号发送至FPGA模块；

FPGA模块接收运算放大模块发送的放大后的测量信号，根据接收的测量信号发送控制指令至AD采样模块，并接收AD采样模块反馈采样码流数据，将采集的码流数据发送至嵌入式处理器；

AD采样模块用于接收FPGA模块发送的控制指令，根据控制指令进行高速同步采集，获得采样码流数据，并将获得的采样码流数据发送至FPGA模块；

嵌入式处理器接收FPGA模块发送的码流数据，并将接收的码流数据与设定的不同故障选线对应的码流数据进行逐一对比，以确定故障选线。

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地选线综合检测与分析系统，其特征在于：嵌入式处理器处理采样码流数据，具体包括以下步骤：

S1、嵌入式处理器获取FPAG模块以DMA方式送达的AD采样码流数据后进行FFT计算；

S2、FFT计算活的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、五次谐波幅值信息、五次谐波相位信息和零序电压的频率；

S3、根据计算的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、谐波幅值信息、谐波相位信息和零序电压的频率与不同故障选线对应的零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、谐波幅值信息、谐波相位信息和零序电压的频率进行对比，确定故障选线。