CN203084142U - 基于电子式互感器的故障检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于电子式互感器的故障检测设备，包括：包括故障检测单元、电子式互感器和自动化主站；其中，安装在馈线线路上的所述故障检测单元，通过有线或无线与所述自动化主站建立通信连接；该故障检测单元还与所述电子式互感器的二次输出部分相连；所述电子式互感器的二次输出部分，具体包括与电信号输入端相连的信号预处理电路，与该信号预处理电路相连的积分变换电路，与该积分变换电路相连的数模转换电路，与该数模转换电路相连的信号处理器，该信号处理器与所述故障检测单元相连。采用本实用新型，可以避免了电磁转换的不足，在工程施工和线路故障检测中，发挥很大的优势。

Description

基于电子式互感器的故障检测设备

技术领域

本实用新型涉及电力故障检测技术，特别是涉及基于电子式互感器的故障检测设备。

背景技术

目前，在10kv线路监测中广泛使用电磁式互感器来提供测量、保护信号。电力系统每年的互感器工程用量很大，但电磁式互感器由于其工作原理的固有特性，逐渐暴露出一些与之不相适应的固有弱点。主要体现在以下几个方面：

（1）易于饱和：当电流互感器一次电流过大，超过互感器线性区间，引起磁饱和，一、二次线性关系改变，呈非线性状态，二次电流不能反映出一次电流情况，容易引起继电保护拒动。

（2）体积、重量大：电压等级越高，电磁互感器体积重量越大。体积重量偏大，在工程安装及后期维护上存在一定的困难。

（3）安全性不足：电流互感器二次开路容易引起人身安全事故。电压互感器一次与二次必须进行隔离和接地处理，否则容易出现一次高压窜入二次

（4）二次输出不能直接与微机化计量和保护设备接口：由于电磁互感器二次输出信号大，需要经过计量及保护设备二次变换才能计算。

（5）电磁式电压互感器易出现谐振：当发生谐振时，励磁电流增大，造成电压互感器过热，甚至烧毁。

（6）电磁互感器存在磁滞现象。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于电子式互感器的故障检测设备，能够避免了电磁转换的不足，在工程施工和线路故障检测中，发挥很大的优势。

一种基于电子式互感器的故障检测设备，包括：

故障检测单元、电子式互感器和自动化主站；其中，

安装在馈线线路上的所述故障检测单元，通过有线或无线与所述自动化主站建立通信连接，传递的信息包括开关状态、线路电压、电流、负荷、短路及接地故障；该故障检测单元还与所述电子式互感器的二次输出部分相连；

所述电子式互感器的二次输出部分，具体包括与电信号输入端相连的信号预处理电路，与该信号预处理电路相连的积分变换电路，与该积分变换电路相连的数模转换电路，与该数模转换电路相连的信号处理器，该信号处理器与所述故障检测单元相连；

所述自动化主站用于采集故障检测单元数据信息，实时处理，对相应数据统计分析，分类存储；并根据故障检测单元上报的故障信息，在线路结构拓扑图上显示相应故障区域，实现故障定位。

上述基于电子式互感器的故障检测设备，采用的故障检测单元，由电子式互感器提供测量、保护信号。电子互感器优势主要体现在没有磁饱和现象。由于电子式互感器在原理上与电磁式互感器有着本质的区别，无需铁芯做磁耦合，因此消除了磁饱和特性。

在其中一个实施例中，所述电子式互感器采用户外电子式电压电流组合互感器，其电压等级为10KV，同时具有电压输出端和电流输出端，其中，电压输出精度为0.2/3P；电流输出精度为0.2/5P20。

在其中一个实施例中，所述信号预处理电路，包括与电信号输入端相连的滤波装置，以及连接在所述滤波装置和所述积分变换电路之间的放大整形器。

在其中一个实施例中，所述故障检测单元，包括：

与所述电子式互感器的二次输出部分相连的DSP信号处理器，用于对所述电子式互感器输入的电流或电压信号进行采样；

与所述DSP信号处理器相连的无线通讯模块，用于向自动化主站提供配电系统运行的各种数据。

在其中一个实施例中，所述自动化主站，包括：

与所述无线通讯模块相连的通讯处理单元，用于采集故障检测单元数据信息，实时处理；其中，通讯处理单元支持的通信协议包括，IEC101、IEC104电力通信规约；

与所述通讯处理单元相连的故障判断单元，用于在故障检测单元检测到故障信息，判断故障类型，并主动上报故障信息；

与所述故障判断单元相连的故障显示单元，用于在线路结构拓扑图上显示与所述故障信息相应故障区域，实现故障定位。

附图说明

图1为本实用新型基于电子式互感器的故障检测设备的示意图；

图2为本实用新型的电子式互感器的二次输出部分示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

图1为本实用新型基于电子式互感器的故障检测设备的示意图，包括：

故障检测单元、电子式互感器和自动化主站；其中，

安装在馈线线路上的所述故障检测单元，通过有线或无线与所述自动化主站建立通信连接，传递的信息包括开关状态、线路电压、电流、负荷、短路及接地故障；该故障检测单元还与所述电子式互感器的二次输出部分相连；

所述电子式互感器的二次输出部分，具体包括与电信号输入端相连的信号预处理电路，与该信号预处理电路相连的积分变换电路，与该积分变换电路相连的数模转换电路，与该数模转换电路相连的信号处理器，该信号处理器与所述故障检测单元相连；

所述自动化主站用于采集故障检测单元数据信息，实时处理，对相应数据统计分析，分类存储；并根据故障检测单元上报的故障信息，在线路结构拓扑图上显示相应故障区域，实现故障定位。

上述基于电子式互感器的故障检测设备，采用的故障检测单元，由电子式互感器提供测量、保护信号。电子互感器优势主要体现在没有磁饱和现象。电磁式互感器的工作原理主要是将被测信号与二次线圈之间通过铁芯耦合产生二次电流。而电子式互感器则是将导线均匀地绕在非铁磁性环形骨上，一次母线置于线圈中央，绕组线圈与母线之间的电位是隔离的。如果母线电流为i(t)，根据法拉第电磁感应定律，罗氏线圈两端产生的感应电势：e(t)=-Mdi/dt，其中M为互感系数，罗氏线圈两端产生的感应电势e(t)经过积分器处理后得到与被测电流成比例的电压信号，经处理、变换后，即可得到与一次电流成比例的模拟量输出。由于电子式互感器在原理上与电磁式互感器有着本质的区别，无需铁芯做磁耦合，因此消除了磁饱和特性。

当电网运行时出现短路故障时，电流很大，电磁式互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，同一互感器难以同时满足测量和保护的需要。而电子式互感器在工作原理上，没有铁芯，不具有磁滞与饱和现象，可测量很宽的范围，并且测量精度高，同时满足测量和继电保护的需要。

图2为本实用新型的电子式互感器的二次输出部分示意图。

在其中一个实施例中，所述电子式互感器采用户外电子式电压电流组合互感器，其电压等级为10KV，同时具有电压输出端和电流输出端，其中，电压输出精度为0.2/3P；电流输出精度为0.2/5P20。电流输出具有测量、保护双通道。

在其中一个实施例中，所述信号预处理电路，包括与电信号输入端相连的滤波装置，以及连接在所述滤波装置和所述积分变换电路之间的放大整形器。

电子式互感器二次输出模拟量可直接供故障检测单元采样，无需再次经过电流互感器、电压互感器转换。相对于电磁式互感器，信号在进入采样装置后需要互感器二次转换，采用电子式互感器的故障检测单元采样回路简化了电路结构，避免了附加误差。

体积小、重量轻：电子式互感器摆脱了电磁转换所需要的铁芯、线圈，体积和重量都减少了许多，有利于施工和维护。

具有数字信号和模拟信号两种输出：电子式互感器具有模拟信和测量信号的输出功能，可以直接与保护设备接口，简化了电路结构，提高了采样精度。避免了信号在传输、处理中的附加误差。

暂态响应范围宽，谐波测量能力强：电子式互感器频率测量的范围主要由电子线路部分决定，没有铁芯饱和的问题，能准确反映一次侧的暂态过程。在传统的电磁式互感器中，因存在铁磁谐振和磁滞现象，导致在测量谐波时具有不准确性和二次输出滞后于一次输入的现象，而电子式互感器中没有铁芯，所以不存在铁磁谐振和磁滞现象，测量谐波时反应更灵敏、准确，测量能力更强。

在其中一个实施例中，所述故障检测单元，包括：

与所述电子式互感器的二次输出部分相连的DSP信号处理器，用于对所述电子式互感器输入的电流或电压信号进行采样；

与所述DSP信号处理器相连的无线通讯模块，用于向自动化主站提供配电系统运行的各种数据。

故障检测单元，是一种集监控、保护、测量为一体的综合性自动监控装置。安装在馈线线路上，对柱上开关进行监控，完成遥测、遥信、故障检测功能。并能与配电自动化主站通信，提供配电系统运行的各种数据，包括开关状态、线路电压、电流、负荷、短路及接地故障等，并具整定值设置功能。对配电设备进行监控，实现故障定位功能。

在其中一个实施例中，所述自动化主站，包括：

与所述无线通讯模块相连的通讯处理单元，用于采集故障检测单元数据信息，实时处理；其中，通讯处理单元支持的通信协议包括，IEC101、IEC104电力通信规约；

与所述通讯处理单元相连的故障判断单元，用于在故障检测单元检测到故障信息，判断故障类型，并主动上报故障信息；

与所述故障判断单元相连的故障显示单元，用于在线路结构拓扑图上显示与所述故障信息相应故障区域，实现故障定位。

配电自动化主站采集故障检测单元数据信息，实时处理，对相应数据统计分析，分类存储，并为相关业务部门提供管理数据。主站支持IEC101、IEC104等多种电力通信规约。主站线路图可以显示以下实施数据：

遥测：电压、电流、有功功率、无功功率；遥信：开关分合状态。

当线路发生故障时，故障检测单元检测到故障信息，判断故障类型，并主动上报故障信息。主站根据故障检测单元上报的故障信息，在线路结构拓扑图上显示相应故障区域，实现故障定位功能。

另外，本实用新型还具有以下优势：

电压、电流测量一体：电子式电压电流组合式互感器可以同时提供电压、电流信号，较传统互感器电压、电流分别需要不同的互感器提供，安装、使用更为便捷。

较高的安全性：电子式互感器二次输出信号电压很低，无论施工和运行，都不会对人身设备造成安全威胁，因此具有较高的安全性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于电子式互感器的故障检测设备，其特征在于，包括故障检测单元、电子式互感器和自动化主站；其中， 

安装在馈线线路上的所述故障检测单元，通过有线或无线与所述自动化主站建立通信连接，传递的信息包括开关状态、线路电压、电流、负荷、短路及接地故障；该故障检测单元还与所述电子式互感器的二次输出部分相连； 

所述电子式互感器的二次输出部分，具体包括与电信号输入端相连的信号预处理电路，与该信号预处理电路相连的积分变换电路，与该积分变换电路相连的数模转换电路，与该数模转换电路相连的信号处理器，该信号处理器与所述故障检测单元相连； 

所述自动化主站用于采集故障检测单元数据信息，实时处理，对相应数据统计分析，分类存储；并根据故障检测单元上报的故障信息，在线路结构拓扑图上显示相应故障区域，实现故障定位。 

2.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的故障检测设备，其特征在于：所述电子式互感器采用户外电子式电压电流组合互感器，其电压等级为10KV，同时具有电压输出端和电流输出端，其中，电压输出精度为0.2/3P；电流输出精度为0.2/5P20。 

3.根据权利要求1或2所述的基于电子式互感器的故障检测设备，其特征在于，所述信号预处理电路，包括与电信号输入端相连的滤波装置，以及连接在所述滤波装置和所述积分变换电路之间的放大整形器。 

4.根据权利要求1或2所述的基于电子式互感器的故障检测设备，其特征在于，所述故障检测单元，包括： 

与所述电子式互感器的二次输出部分相连的DSP信号处理器，用于对所述电子式互感器输入的电流或电压信号进行采样； 

与所述DSP信号处理器相连的无线通讯模块，用于向自动化主站提供配电系统运行的各种数据。