CN204422699U - 一种测量电压行波的行波传感装置 - Google Patents

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韩伟
石光
刘磊
吴春红
孔圣立
马伟东
黎波
陈贤平
彭锦凤
熊彬
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Abstract

本实用新型公开了一种测量电压行波的行波传感装置,包括行波传感器本体以及与行波传感器本体二次侧连接的信号处理电路,信号处理电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端。本实用新型中行波传感器本体具有理想的带通滤波器幅频、相频特性和暂态特性,能够实现电流、电压稳态量检测的要求,且具有检出的延时非常小的优点;信号处理电路直接通过硬件电路辨识行波波头、检测行波波头极性,并记录行波波头到达时刻,进行保护与故障定位,能够提高保护的精度和速度。

Description

一种测量电压行波的行波传感装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种传感装置,尤其涉及一种测量电压行波的行波传感装置。
背景技术
[0002] 我国电力事业正蓬勃快速地发展,长距离高压或超高压输电线路暴露在旷野,且在我国多为山区丘陵地形,暴雨、闪电等天气原因以及人为因素常常使线路发生故障。故障点的快速、精确定位,一直是电力部门尚未彻底解决的难题,对电力系统的安全、优质、经济运行构成较大威胁,也给线路运行维护人员带来了繁重的负担,更是给用电部门带来了难以估计的损失。输电线路故障后快速、准确地确定故障点是保障电网安全稳定运行的一项关键技术,也是长期困扰电网运行的主要难题之一。常用的输电线路故障定位方法主要有阻抗法和行波法以及电压分布法,阻抗法由于原理上的缺陷,很难保证定位精度;电压分布法由于受过渡电阻以及线路参数的影响,也难以保证测距结果的精度;随着计算机、通信及测量技术的不断进步,行波法得到了迅速发展,并逐步进入实用化阶段。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种测量电压行波的行波传感装置,能够在于被测一次系统无直接电连接的情况下,通过硬件电路辨识行波波头,并配合行波记录装置记录行波波头到达时间。
[0004] 本实用新型采用下述技术方案:
[0005] 一种测量电压行波的行波传感装置,包括行波传感器本体以及与行波传感器本体二次侧连接的信号处理电路,信号处理电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端;
[0006] 所述的行波传感器本体包括截面均匀的环形铁芯以及绕制在环形铁芯上的线圈,线圈绕制成偶数层且相邻两层线圈的绕制方向相反,行波传感器本体的二次侧连接信号处理电路;
[0007] 所述的信号处理电路包括并联的避雷保护电路以及过压抑制电路,过压抑制电路电路的两端并联有分压电路,分压电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端;
[0008] 所述的行波波头检测电路包括行波正极波头检测电路和行波负极波头检测电路;行波正极波头检测电路包括正变化率比较器和正峰值比较器;正变化率比较器的定值端连接正变化率电平整定模块的输出端,正变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输出端,正变化率比较器的输出端连接正计时比较器的比较端,正计时比较器的定值端连接保持时间整定模块的输出端;正计时比较器的输出端连接第一与门的第一输入端;正峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端,正峰值比较器的定值端连接正峰值电平整定模块的输出端,正峰值比较器的输出端连接第一与门的第二输入端;第一与门的输出端连接行波记录装置的正极输入端;
[0009] 行波负极波头检测电路包括负变化率比较器和负峰值比较器;负变化率比较器的定值端连接负变化率电平整定模块的输出端,负变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输出端,负变化率比较器的输出端连接负计时比较器的比较端,负计时比较器的定值端连接保持时间整定模块的输出端;负计时比较器的输出端连接第二与门的第一输入端;负峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端,负峰值比较器的定值端连接负峰值电平整定模块的输出端,负峰值比较器的输出端连接第二与门的第二输入端;第二与门的输出端连接行波记录装置的负极输入端。
[0010] 所述的避雷保护电路包括第一电阻和与第一电阻并联的避雷器。
[0011] 所述的行波传感器本体的二次侧还通过第一双屏蔽同轴电缆连接过压抑制电路,所述的过压抑制电路包括由第一瞬态电压抑制二极管和第二瞬态电压抑制二极管形成的串联电路,第一瞬态电压抑制二极管的负极连接第二瞬态电压抑制二极管的负极。
[0012] 所述的分压电路包括串联的第二电阻和第三电阻,第二电阻的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管的正极,第二电阻的第二端连接第三电阻的第一端,第三电阻的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管的正极;第二电阻的第二端通过第二双屏蔽同轴电缆连接行波波头检测电路的输入端。
[0013] 所述的绕制在环形铁芯上的线圈为12匝至20匝,线圈层数为2层。
[0014] 所述的环形铁芯为铁钴镍合金环形铁芯。
[0015] 所述的行波传感器本体设置在阻波器之前。
[0016] 本实用新型中行波传感器本体具有理想的带通滤波器幅频、相频特性和暂态特性,能够实现电流、电压稳态量检测的要求,且具有检出的延时非常小的优点;信号处理电路直接通过硬件电路辨识行波波头、检测行波波头极性,并记录行波波头到达时刻,进行保护与故障定位,能够提高保护的精度和速度。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型的结构示意图;
[0018] 图2为行波负极波头检测电路的原理框图;
[0019] 图3为本实用新型的使用原理示意图。
具体实施方式
[0020] 如图1至图3所示,本实用新型所述的测量电压行波的行波传感装置,包括行波传感器本体以及与行波传感器本体二次侧连接的信号处理电路,信号处理电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端。
[0021] 行波传感器本体包括截面均匀的环形铁芯I以及绕制在环形铁芯I上的线圈,线圈绕制成偶数层且相邻两层线圈的绕制方向相反,行波传感器本体的二次侧连接信号处理电路。本实施例中,环形铁芯I为铁钴镍合金环形铁芯1,绕制在环形铁芯I上的线圈为12匝至20匝,线圈层数为2层,线圈层数为偶数的设计能够消除大线圈所交链的磁链影响。行波传感器本体形成类似于罗柯夫斯基线圈的电流测量元件,具有理想的带通滤波器幅频、相频特性和暂态特性。行波传感器本体在测量脉冲电流时,被测信号几乎不受限制,任何情况下行波传感器本体都不会饱和,能够测量上升时间为纳秒级的电流,且与一次侧电路无直接的电连接,能够实现电流、电压稳态量检测的要求,具有检出的延时非常小的优点。
[0022] 信号处理电路包括并联的避雷保护电路以及过压抑制电路,过压抑制电路电路的两端并联有分压电路,分压电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端。由于电力系统在发生故障时,可能有过压产生,为了保护行波定位装置,避免过压信号窜入,本实用新型中使用过压抑制电路起到电压箝位的作用。由于高频信号传输的特点,要求考虑分压电路的电阻与信号电缆的阻抗匹配问题,以避免高频信号在电缆与传感器联结点发生反射,达到降低信噪比的目的,本实用新型中还使用有分压电路,将电压信号降低到行波波头检测电路所要求的电平水平。
[0023] 本实施例中,避雷保护电路包括与第一电阻Rl和与与第一电阻Rl并联的避雷器
2。行波传感器本体的二次侧还通过第一双屏蔽同轴电缆3连接过压抑制电路,所述的过压抑制电路包括由第一瞬态电压抑制二极管DI和第二瞬态电压抑制二极管D2形成的串联电路,第一瞬态电压抑制二极管Dl的负极连接第二瞬态电压抑制二极管D2的负极。分压电路包括串联的第二电阻R2和第三电阻R3,第二电阻R2的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管Dl的正极,第二电阻R2的第二端连接第三电阻R3的第一端,第三电阻R3的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管D2的正极;第二电阻R2的第二端通过第二双屏蔽同轴电缆4连接行波波头检测电路的输入端。
[0024] 行波波头检测电路用于识别行波波头,并发送信号至行波记录装置驱动其进行时间记录。行波记录装置为现有装置,在此不再赘述。行波波头检测电路包括行波正极波头检测电路和行波负极波头检测电路;行波正极波头检测电路包括正变化率比较器和正峰值比较器;正变化率比较器的定值端连接正变化率电平整定模块的输出端,一般为0.3V,正变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输出端,正变化率比较器的输出端连接正计时比较器的比较端,正计时比较器的定值端连接保持时间整定模块的输出端,一般为1yS;正计时比较器的输出端连接第一与门的第一输入端;正峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端,正峰值比较器的定值端连接正峰值电平整定模块的输出端,一般为IV,正峰值比较器的输出端连接第一与门的第二输入端;第一与门的输出端连接行波记录装置的正极输入端;对于正极行波,当行波变化率高于0.3V时产生触发信号,若在10 μ S内产生大于IV的行波波头,则确定为故障行波,并通过第一与门输出信号。
[0025] 行波负极波头检测电路包括负变化率比较器和负峰值比较器;负变化率比较器的定值端连接负变化率电平整定模块的输出端,一般为-0.3V负变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输出端,负变化率比较器的输出端连接负计时比较器的比较端,负计时比较器的定值端连接保持时间整定模块的输出端,一般为10 μ S ;负计时比较器的输出端连接第二与门的第一输入端;负峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端,负峰值比较器的定值端连接负峰值电平整定模块的输出端,一般为IV,负峰值比较器的输出端连接第二与门的第二输入端;第二与门的输出端连接行波记录装置的负极输入端。对于负极行波,当行波变化率低于-0.3V时产生触发信号,若在10 μ S内产生小于-1V的行波波头,则确定为故障行波,并通过第二与门输出信号。
[0026] 本实用新型在使用时,直接套设在C V T或耦合电容器的接地线5上,当线路正常运行时,流向地线的电流很小,反映在行波传感器本体的输出电压基本为零:当线路发生故障时,故障行波自线路进入,由于避雷器2 2的动作电压低(2kV~4kV)、响应速度快,行波波头到达时,避雷器21或避雷器22动作,将在AB间产生电压,视故障类型、故障时刻及过渡电阻的不同,AB间将产生40V~100V的一个快速上升或下降的跳变信号,行波传感器本体利用磁位计良好的暂态传变特性将其忠实地传变到信号处理电路及行波波头检测电路,作为行波波头的检测信号,当行波波头检测电路检测到确实为故障行波通过这个跳变信号启动行波记录装置进行记录。为了消除阻波器和母线电容对行波波头的平滑,要保证行波传感装置有足够小的上升时间,本实用新型中行波传感器本体设置在阻波器之前。

Claims (7)

1.一种测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:包括行波传感器本体以及与行波传感器本体二次侧连接的信号处理电路,信号处理电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端; 所述的行波传感器本体包括截面均匀的环形铁芯以及绕制在环形铁芯上的线圈,线圈绕制成偶数层且相邻两层线圈的绕制方向相反,行波传感器本体的二次侧连接信号处理电路; 所述的信号处理电路包括并联的避雷保护电路以及过压抑制电路,过压抑制电路电路的两端并联有分压电路,分压电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端; 所述的行波波头检测电路包括行波正极波头检测电路和行波负极波头检测电路;行波正极波头检测电路包括正变化率比较器和正峰值比较器;正变化率比较器的定值端连接正变化率电平整定模块的输出端,正变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输出端,正变化率比较器的输出端连接正计时比较器的比较端,正计时比较器的定值端连接保持时间整定模块的输出端;正计时比较器的输出端连接第一与门的第一输入端;正峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端,正峰值比较器的定值端连接正峰值电平整定模块的输出端,正峰值比较器的输出端连接第一与门的第二输入端;第一与门的输出端连接行波记录装置的正极输入端; 行波负极波头检测电路包括负变化率比较器和负峰值比较器;负变化率比较器的定值端连接负变化率电平整定模块的输出端,负变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输出端,负变化率比较器的输出端连接负计时比较器的比较端,负计时比较器的定值端连接保持时间整定模块的输出端;负计时比较器的输出端连接第二与门的第一输入端;负峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端,负峰值比较器的定值端连接负峰值电平整定模块的输出端,负峰值比较器的输出端连接第二与门的第二输入端;第二与门的输出端连接行波记录装置的负极输入端。
2.根据权利要求1所述的测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:所述的避雷保护电路包括第一电阻和与第一电阻并联的避雷器。
3.根据权利要求1或2所述的测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:所述的行波传感器本体的二次侧还通过第一双屏蔽同轴电缆连接过压抑制电路,所述的过压抑制电路包括由第一瞬态电压抑制二极管和第二瞬态电压抑制二极管形成的串联电路,第一瞬态电压抑制二极管的负极连接第二瞬态电压抑制二极管的负极。
4.根据权利要求3所述的测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:所述的分压电路包括串联的第二电阻和第三电阻,第二电阻的第一端连接第一瞬态电压抑制二极管的正极,第二电阻的第二端连接第三电阻的第一端,第三电阻的第二端连接第二瞬态电压抑制二极管的正极;第二电阻的第二端通过第二双屏蔽同轴电缆连接行波波头检测电路的输入端。
5.根据权利要求4所述的测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:所述的绕制在环形铁芯上的线圈为12匝至20匝,线圈层数为2层。
6.根据权利要求5所述的测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:所述的环形铁芯为铁钴镍合金环形铁芯。
7.根据权利要求6所述的测量电压行波的行波传感装置,其特征在于:所述的行波传感器本体设置在阻波器之前。
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