CN212210963U - 一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统。一种电流脉冲触发装置，包括依次连接的脉宽控制器、驱动器、脉冲生成器；所述脉冲生成器与配电网线路连接；所述脉宽控制器，用于向所述驱动器发送启停信号；所述驱动器，根据所述脉宽控制器的启停信号，驱动所述脉冲生成器在所述配电网线路的电流上产生电流脉冲信号。相较于现有技术，本实用新型提供的一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统，触发装置能够使用脉宽控制器精准的控制电流脉冲的宽度，从而使得装置更加安全，同时能够有效降低触发功率，进而控制装置的大小，便于小型化和集成于现有电力终端设备中。

Description

一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统

技术领域

本实用新型涉及配电线路拓扑识别领域，尤其涉及一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统。

背景技术

台区的户线关系档案，是实现智能电网建设的基础要素，精准的台区户线关系是实现电力公司精细化管理的基础，但是存在部分台区因线路的临时改变使户线关系档案更新不及时、记录错误等原因，导致在考核台区时出现负线损、高线损等异常情况。另外低压用户设备与分支线路相序关系不清楚，导致出现故障停电后，检修定位困难等问题。

在电网智能台区建设领域，通常需要准确知道低压配网表箱-分支箱-变压器之间的线路归属关系，这就需要识别出表箱、分支开关箱、变压器之间的线路树型关系。目前比较常用的一种注入式拓扑识别的基本原理是：在表箱处向配电线路中注入一个过零电流脉冲信号，分支开关箱以及变压器监听这个过零电流脉冲，如果监听到该电流脉冲，则确定了该表箱与分支开关箱之间、与变压器之间的归属关系；以此往复，遍历所有表箱和分支开关箱，即可识别出整个台区的线路拓扑关系。

现有技术中，使用的过零电流脉冲注入方式普遍采用可控硅方式实现，但是由于可控硅的特性，在它被触发导通后，它会一直导通直至电压过零点，因此过零电流脉冲也会从触发开启一直持续到过零点。这种方式的问题在于：

1、由于可控硅导通后无法关闭(除非加反向耐压)，因此对导通的开启位置要求很严格，因为一旦提前开启可控硅，产生的脉冲电流尖峰会增大，持续时长会增加，因而能量较大，对器件体积和电路的安全防护等要求极高；

2、可控硅容易被误触发，且触发后无法关闭，最极端情况是从电压波形的负到正穿越的位置导通可控硅，则触发电流会持续半个周波，即10ms时间，产生的能量很大，甚至影响电网安全。

专利号为ZL201910026274.0的专利文献公开了一种电流馈电型拓扑电压应力吸收方法，包含以下步骤：A、通过计算或者量测得到电感L电流在零或者谷底的时候，开关管S2和开关管S3的导通时间Δt；B、在系统工作关闭或打嗝驱动关闭时候，通过Δt时间，控制开关管S2和开关管S3关断时刻，本实用新型通过调整开关管关断时序，使电感L电流在零或者谷底处，关闭开关管S2，S3。这样达到降低开关管Vds电压，解决Vds电压超规格的问题。

因而现有的电流脉冲注入技术存在不足，还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统，能够解决电流脉冲的能量不可控的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种电流脉冲触发装置，包括依次连接的脉宽控制器、驱动器、脉冲生成器；所述脉冲生成器与配电网线路连接；

所述脉宽控制器，用于向所述驱动器发送启停信号；

所述驱动器，根据所述脉宽控制器的启停信号，驱动所述脉冲生成器在所述配电网线路上产生电流脉冲信号。

优选的所述的电流脉冲触发装置，所述脉宽控制器与所述驱动器的原边的第一端口、第二端口连接。

优选的所述的电流脉冲触发装置，所述脉宽控制器与所述驱动器之间具有下拉电阻和上拉电阻；

所述下拉电阻的一端连接在所述脉宽控制器与所述第一端口之间的连接线路上，另一端接地；

所述上拉电阻的一端连接在所述脉宽控制器与所述第二端口之间的连接线路上，另一端与系统电压连接。

优选的所述的电流脉冲触发装置，所述脉冲生成器包括脉冲开关和脉冲负载；所述脉冲负载一端与线路的火线连接，另一端与所述脉冲开关的一端连接；所述脉冲开关的另一端与线路中的零线连接，控制端与所述驱动器连接。

优选的所述的电流脉冲触发装置，所述驱动器的副边的输入端口与配电线路连接，输出端口分别与所述脉冲开关的控制端和配电线路连接；所述脉冲开关的控制端与配电线路之间具有稳压器。

优选的所述的电流脉冲触发装置，所述驱动器为高压光耦。

优选的所述的电流脉冲触发装置，所述脉冲开关为IGBT单管。

优选的所述的电流脉冲触发装置，还包括过零检测器，与所述脉宽控制器连接。

一种配电台区拓扑识别系统，包括脉冲识别装置和若干所述的脉冲触发装置；

所述脉冲识别装置装设在台区总站上的配电线路上，用于识别配电线路上的脉冲信号；若干所述脉冲触发装置装设在配电线路的各个安装节点上，用于触发所述脉冲信号。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种电流脉冲触发装置和配电台区拓扑识别系统，触发装置能够使用脉宽控制器精准的控制电流脉冲的宽度，从而使得装置更加安全，同时能够有效降低触发功率，进而控制装置的大小，便于小型化和集成于现有电力终端设备中。

附图说明

图1是本实用新型提供的电流脉冲触发装置的结构框图；

图2是本实用新型提供的电流脉冲触发装置的电路图；

图3是本实用新型提供的配电台区拓扑识别系统的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请着重参阅图1和图2，本实用新型提供一种电流脉冲触发装置，包括依次连接的脉宽控制器1、驱动器2、脉冲生成器3；所述脉冲生成器3与配电网线路连接；

所述脉宽控制器1，用于向所述驱动器2发送启停信号；

所述驱动器2，根据所述脉宽控制器1的启停信号，驱动所述脉冲生成器3在所述配电网线路上产生电流脉冲信号。

具体的，所述脉宽控制器1为本领域常用的控制装置，不做具体限定，在本实用新型中只需要控制所述驱动器2的使能，即通过向所述驱动器2发送启停信号的方式实现所述驱动器2的使能；所述启停信号包括启动信号和关闭信号。在此处应当说明的是，所述启停信号视具体的现场环境具体变化，例如若是普通的MCU，就可以使用高低电平控制所述驱动器2的启闭，当然也可以使用其他的数据信号，本实用新型不做具体限定。所述电流脉冲信号为一种电流畸变信号，一般情况下畸变信号的宽度很难被控制，因此需要使用所述脉宽控制器1控制所述驱动器2的启闭，进而控制所述电流脉冲信号的宽度，这样就可以有效的控制所述电流脉冲触发装置的运行功率，使器件功耗有效降低，有利于器件小型化。此处所述的电流脉冲宽度，为电流脉冲持续的时间。

作为优选方案，本实施例中，为了更加有效的控制所述驱动器2的启闭，不至于误触发，所述脉宽控制器1与所述驱动器2的原边的第一端口(未标示)、第二端口(未标示)连接，此时所述脉宽控制器1通过两个IO端口与所述驱动器2的所述第一端口和所述第二端口连接，分别输送第一触发信号TRIGGER1和第二触发信号TRIGGER2对所述驱动器2进行控制，只有所述第一触发信号TRIGGER1和所述第二触发信号TRIGGER2都符合要求时，所述驱动器2才开始工作；所述第一触发信号TRIGGER1优选为高电平信号或低电平信号，所述第二触发信号TRIGGER2优选为低电平信号或高电平信号，即当所述脉宽控制器1需要开启所述驱动器2时，就同时向所述驱动器2的第一端口发送高电平，向第二端口发送低电平，所述第一触发信号TRIGGER1和所述第二触发信号TRIGGER2的电平组合为固定的组合，在其他状态下所述驱动器2不被启动，防止所述驱动器2误触发。

作为优选方案，本实施例中，所述脉宽控制器1与所述驱动器2之间具有下拉电阻和上拉电阻；

所述下拉电阻的一端连接在所述脉宽控制器1与所述第一端口之间的连接线路上，另一端接地；

所述上拉电阻的一端连接在所述脉宽控制器1与所述第二端口之间的连接线路上，另一端与系统电压连接。

具体的，在此实施例中，所述第一触发信号TRIGGER1确定为高电平，所述第二触发信号TRIGGER2为低电平，为了更进一步的防止误触发，使用所述下拉电阻将第一端口的电位下拉接地，在所述脉宽控制器1没有向所述第一端口发送高电平信号的情况下，所述第一端口接收到的信号只有低电平信号，保证不会误触发；另外，将所述第二触发信号TRIGGER2确定为低电平，在所述信宽控制没有向所述第二端口发送低电平信号时，使用所述上拉电阻将所述第二端口所能接收到的信号固定为高电平，使用上述技术方案，能够防止所述驱动器2被误触发。

作为优选方案，本实施例中，所述脉冲生成器3包括脉冲开关V2和脉冲负载R7；所述脉冲负载R7一端与线路的火线连接，另一端与所述脉冲开关V2的一端连接；所述脉冲开关V2的另一端与线路中的零线连接，控制端与所述驱动器2连接。优选的，所述脉冲负载R7为负载电阻，其阻值大小不做具体限定。

作为优选方案，本实施例中，所述驱动器2的副边的输入端口与配电线路连接，输出端口分别与所述脉冲开关V2的控制端和配电线路连接；所述脉冲开关V2的控制端与配电线路之间具有稳压器。

作为优选方案，本实施例中，所述驱动器2为高压光耦D1。

作为优选方案，本实施例中，所述脉冲开关V2为IGBT单管V2。

具体的，所述高压光耦D1的副边侧与配电线路连接，提供IGBT单管导通所需的驱动电流；其中高压光耦D1的原边为接收所述第一触发信号TRIGGER1和第二触发信号TRIGGER2的一侧，高压光耦D1的副边为与所述脉冲生成器连接的一侧。同时，所述脉冲开关V2为IGBT单管，能够快速的根据所述驱动器2的驱动打开或关闭通路，实现按照所述脉宽控制器1的指令输出不同宽度的电流脉冲信号，能够有效降低设备功率和装置物理体积大小。

在具体实施中，还需要添加限流电阻R3/4/5/6和稳压二极管V1来保护各个元器件，其中，限流电阻R3为所述驱动器2原边的限流电阻，通过调节限流R3，可调节所述驱动器2导通时的原边电流。所述限流R4和R5为所述驱动器2副边的限流电阻，同时通过调节限流电阻R4和R5，一方面限制流入所述驱动器2副边的电流，另一方面限流电阻R4将所述驱动器2副边传输过来的电源进行分压，并将分压后的电流通过限流电阻R6作用到所述IGBT单管V2的G-E极，这个压降不能超过IGBT单管的G-E间耐压V_GE。所述稳压二极管V1的稳压值低于IGBT单管V2的G-E间耐压V_GE，保护IGBT单管V2的G-E间电压不高于V_GE，从而防止所述IGBT单管V2过压损坏。限流电阻R6是IGBT单管V2的G极串阻，防止G极过流。其中，G极为IGBT单管V2的门极，C极是IGBT单管V2的集电极，E极是IGBT单管V2的发射极。

优选的，所述第一触发信号TRIGGER1和所述第二触发信号TRIGGER2互斥(高/低电平)，在所述第一触发信号TRIGGER1为逻辑正、所述第二触发信号TRIGGER2为逻辑负时，所述驱动器2工作，进而驱动所述IGBT单管工作，使交流电源——IGBT单管——负载回路，从而开始讲电流脉冲叠加在配电线路的电流上。

当所述驱动器2原边的所述第一/二触发信号均消失时，或不是预定逻辑状态时，所述驱动器2不开启，进而所述IGBT单管关闭，所述电流脉冲消失。在现有技术中，所述电流脉冲的宽度基本都是超过一定宽度才能被控制关闭，不能合理的控制输出功率，若是只有这一个设备，那么这点消耗可以忽略，但是在现实中，这样的电流脉冲触发装置可能在配电网中存在几千万个甚至更多，这些损失的能量此时显然很多，因此，本实用新型可以通过控制触发信号，使得过零电流脉冲无需到达一定的宽度，才能关闭；即，电流脉冲在一个电流周期(例如50Hz的交流电中，一个电流周期为20ms)中无需一定持续到过零点，实现能够精准把控电流脉冲的宽度。

从而具有如下优势：

1、精准控制过零电流脉冲的宽度；过零电流脉冲的宽度取决于驱动器2左侧输入的触发信号宽度；例如，所述第一触发信号TRIGGER1所述第二触发信号TRIGGER2的持续时间为0.5ms，则所述电流脉冲的宽度为0.5ms；

2、不存在误导通问题，因为所述IGBT单管的栅级偶发干扰脉冲不会导致所述IGBT单管一直导通，防止误触发。

作为优选方案，本实施例中，还包括过零检测器(未示图)，与所述带宽控制器连接。优选的，所述过零检测器为本领域中常用的过零检测装置，不做具体限定，用于检测配电线路中的交流电的电压或电流的运行周波，并获取运行的过零点，并将过零检测的数据发送到所述脉宽控制器1中，此中过零检测技术为本领域的常用技术，不做具体限定。

请着重参阅图3，本实用新型还提供了一种配电台区拓扑识别系统，包括脉冲识别装置和若干实施例1中所述的脉冲触发装置；此中所述脉冲识别装置为本领域的常用的脉冲识别装置即可，不做具体限定；一般情况下，所述脉冲识别装置可以设置为独立的识别装置，也可以将附属于一般的台区变压器或分支箱上，不做限定，主要用于将台区内配电线路上的各个电表箱与分支箱以及变压器之间的拓扑关系理清；所述脉冲触发装置同样的装设方式，主要装设在表箱或电表上；

所述脉冲识别装置装设在台区总站上的配电线路上，用于识别配电线路上的脉冲信号；

若干所述脉冲触发装置装设在配电线路的各个安装节点上，用于触发所述脉冲信号。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电流脉冲触发装置，其特征在于，包括依次连接的脉宽控制器、驱动器、脉冲生成器；所述脉冲生成器与配电网线路连接；

所述脉宽控制器，用于向所述驱动器发送启停信号；

所述驱动器，根据所述脉宽控制器的启停信号，驱动所述脉冲生成器在所述配电网线路上产生电流脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，所述脉宽控制器与所述驱动器的原边的第一端口、第二端口连接。

3.根据权利要求2所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，所述脉宽控制器与所述驱动器之间具有下拉电阻和上拉电阻；

所述下拉电阻的一端连接在所述脉宽控制器与所述第一端口之间的连接线路上，另一端接地；

所述上拉电阻的一端连接在所述脉宽控制器与所述第二端口之间的连接线路上，另一端与系统电压连接。

4.根据权利要求1所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，所述脉冲生成器包括脉冲开关和脉冲负载；所述脉冲负载一端与线路的火线连接，另一端与所述脉冲开关的一端连接；所述脉冲开关的另一端与线路中的零线连接，控制端与所述驱动器连接。

5.根据权利要求4所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，所述驱动器的副边的输入端口与配电线路连接，输出端口分别与所述脉冲开关的控制端和配电线路连接；所述脉冲开关的控制端与配电线路之间具有稳压器。

6.根据权利要求4所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，所述驱动器为高压光耦。

7.根据权利要求4所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，所述脉冲开关为IGBT单管。

8.根据权利要求1所述的电流脉冲触发装置，其特征在于，还包括过零检测器，与所述脉宽控制器连接。

9.一种配电台区拓扑识别系统，其特征在于，包括脉冲识别装置和若干权利要求1-8所述的脉冲触发装置；

所述脉冲识别装置装设在台区总站上的配电线路上，用于识别配电线路上的脉冲信号；

若干所述脉冲触发装置装设在配电线路的各个安装节点上，用于触发所述脉冲信号。

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