CN214895724U - 一种高压线路相间故障检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高压线路相间故障检测系统，该系统由电压互感器，充电模块，超级电容器组，高频逆变模块，智能控制模块和结果输出模块组成,其针对现有技术无法确定高压线相间是瞬时性短路故障还是永久性短路故障，提供了一种高压线路相间故障检测系统，电压互感器完成高压线取电，利用充电模块给超级电容器组充电到目标电压，当进行故障检测时，利用超级电容器组对后级电路放电，同时启动高频逆变模块产生高频电压信号对高压线进行高频注入，最后利用微处理器对超级电容器组的放电时间计时，根据放电时间来识别输电线路是瞬时短路故障还是永久短路故障,该系统结构简单、便于携带，能够快速准确的识别出相间短路故障性质。
Description
技术领域
本实用新型涉及到高电压技术领域，尤其是高压线路相间故障检测系统。
背景技术
我国现有高压输电线路普遍使用自动重合闸来解决输电线路的故障问题，重合闸在一定程度上能够提高供电过程的可靠性，但传统的重合闸会盲目的重合于永久故障，不能很好的分辨故障性质，无法对瞬时故障和永久故障做出准确的识别，另一方面，由于重合闸的出口延时是固定的，若传统的重合闸不能够及时的判断出故障点的电弧是否熄灭，很有可能重合闸合闸不成功，判断失误，当出现这两种情况时候就会给电力系统带来一系列不好的影响，同时有可能出现线路瘫痪，不能够保证电力系统可靠安全稳定的供电。
综上所述，就需要一款结构简单、便于携带，能够快速准确的识别出相间短路故障性质的装置，从而保证了重合闸的高效运行同时也保障了电力系统维修人员的人身安全。
发明内容
本实用新型针对传统的重合闸无法确定是瞬时性短路故障还是永久性短路故障，提供一种高压线路相间故障检测系统，检测高压线路相间是何种性质的短路故障，这种结构简单、便于携带，能够快速准确的识别出相间短路故障的性质，从而保证了重合闸的高效运行同时也保障了电力系统维修人员的人身安全。
本实用新型解决其技术问题是通过以下的技术方案来实现的：
本实用新型提供了一种高压线路相间故障检测系统，该系统由电压互感器，充电模块，超级电容器组，高频逆变模块，智能控制模块和结果输出模块组成，所述的电压互感器与高压线路连接，所述充电模块的输入端与电压互感器的输出端连接，所述超级电容器组的输入端与充电模块的输出端连接，所述高频逆变模块的输入端与超级电容器组的输出端连接，同时连接高压线路，所述智能控制模块的输入端与超级电容器组连接，同时连接充电模块与高频逆变模块，所述结果输出模块的输入端与智能控制模块连接。
该系统在正常时候电压互感器从高压线取电，通过充电模块给超级电容器组进行充电，由智能控制模块控制其充电过程，一直充电到目标电压，当进行高压线路故障检测时候，利用超级电容器组为高频逆变模块提供能量，由智能控制模块启动高频逆变模块，使高频逆变模块产生高频载波信号对高压输电线路进行高频注入，并由智能控制模块实时监测超级电容器组的放电情况，最后由单片机根据超级电容器组的放电时间来判断瞬时短路故障和永久短路故障，最后由输出模块给出判断结果。
所述的电压互感器选用电容式电压互感器，此互感器主要是由电容分压器、中间变压器、补偿电抗器、阻尼器等部分组成，后三部分总称为电磁单元。
所述的充电模块系统由EMI滤波电路，整流电路，反激变换器，整流滤波电路，输出电压采样电路，电流采样电路，和UC3842控制电路组成，所述EMI滤波电路通入220V交流电，所述整流电路输入端连接 EMI滤波电路输出端，所述反激变换电路输入端连接整流电路输出端，所述整流滤波电路输入端连接反激变换器输出端，所述输出电压采样电路和电流采样电路连接整流滤波电路输出端，所述UC3842控制电路输入端连接输出电压采样电路和电流采样电路输出端，UC3842控制电路输出端连接反激变换器，当输入为 220V，50Hz交流电经过EMI滤波电路，滤除输电线路中的高频干扰，再由整流电路将交流变成直流电作为反激变换器的输入来实现DC-DC变换，最后通过整流滤波电路给超级电容器组充电至目标电压，为了实现恒流及恒压充电控制，对输出电压和电流进行采样，将采样到的信号送到UC3842控制电路，由UC3842控制电路来输出相应的PWM信号来控制反激变换器的工作。
所述智能控制模块是实现对超级电容器的放电电压或放电电流实时监控的功能，控制器采用STM32单片机控制，单片机记录超级电容器组的放电时间或放电电流来判断故障类型。
所述高频逆变模块主要包括超级电容器组，DC-DC升压电路，DC-AC逆变电路等，设定指标是输入直流电压范围直流30V-48V，输出频率为1kHz的交流电，效率η＝80％，输出电压峰值为6000V，当超级电容器组存储的电压经过DC-DC升压模块将48V升到310V，为了产生频率为1kHz的交流电，DC-AC逆变模块再将310V直流电压逆变成幅值为310V的矩形脉冲电压，最后通过升压变压器将该电压升到幅值为6000V，频率为1kHz脉冲电压，此处负载电路就是高压输电线相间电路，当需要进行相间短路故障判断时候启动高频逆变模块进行高频信号的注入。
该系统结构简单、便于携带，能够快速准确的识别出相间短路故障性质的装置，从而保证了重合闸的高效运行同时也保障了电力系统维修人员的人身安全。
附图说明
图1是本实用新型装置的组成框图。
图中：1-电压互感器、2-充电模块、3-超级电容器组、4-高频逆变模块、5-智能控制模块、6-结果输出模块。
图2是本实用新型装置的充电电路系统组成框图。
图3是本实用新型装置的高频逆变模块原理框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型装置中的附图，对本实用新型装置的技术方案进行清楚、完整的描述。
参考图1，在本实施例中，本实用新型所涉及的是一种高压线路相间故障检测系统，该系统由电压互感器1，充电模块2，超级电容器组3，高频逆变模块4，智能控制模块5和结果输出模块6组成，所述的电压互感器1与高压线路连接，所述充电模块2的输入端与电压互感器的输出端连接，所述超级电容器组 3的输入端与充电模块的输出端连接，所述高频逆变模块4的输入端与超级电容器组的输出端连接，同时连接高压线路，所述智能控制模块5的输入端与超级电容器组连接，同时连接充电模块与高频逆变模块，所述结果输出模块6的输入端与智能控制模块连接。
所述的电压互感器选用电容式电压互感器，此互感器主要是由电容分压器、中间变压器、补偿电抗器、阻尼器等部分组成，后三部分总称为电磁单元，用来测量，计算电网电压。
参考图2，所述的充电模块系统由EMI滤波电路，整流电路，反激变换器，整流滤波电路，输出电压采样电路，电流采样电路，和UC3842控制电路组成，当输入为220V，50Hz交流电经过EMI滤波电路，滤除输电线路中的高频干扰，再由整流电路将交流变成直流电作为反激变换电路的输入来实现DC-DC变换，最后通过整流滤波电路给超级电容器组充电至目标电压，为了实现恒流及恒压充电控制，对输出电压和电流进行采样，将采样到的信号送到UC3842控制电路，由UC3842控制电路来输出相应的PWM信号来控制反激变换器的工作。
所述智能控制模块是实现对超级电容器的放电电压或放电电流实时监控的功能，控制器采用STM32单片机控制，单片机记录超级电容器组的放电时间或放电电流来判断故障类型。
参考图3，所述高频逆变模块主要包括超级电容器组，DC-DC升压电路，DC-AC逆变电路等，设定指标是输入直流电压范围直流30V-48V，输出频率为1kHz的交流电，效率η＝80％，输出电压峰值为6000V，当超级电容器组存储的电压经过DC-DC升压模块将48V升到310V，为了产生频率为1kHz的交流电，DC-AC 逆变模块再将310V直流电压逆变成幅值为310V的矩形脉冲电压，最后通过升压变压器将该电压升到幅值为6000V，频率为1kHz脉冲电压，此处负载电路就是高压输电线相间电路，当需要进行相间短路故障判断时候启动高频逆变模块进行高频信号的注入。
尽管已经参照附图描述了本实用新型，但是本领域的技术人员应当理解，可以形成各种变化，并且等同物可以代替其原件而不偏离本实用新型的范围，本实用新型系统结构简单、便于携带，能够快速准确的识别出相间短路故障性质的装置，从而保证了重合闸的高效运行同时也保障了电力系统维修人员的人身安全。
Claims (5)
1.一种高压线路相间故障检测系统，包括：电压互感器(1)，充电模块(2)，超级电容器组(3)，高频逆变模块(4)，智能控制模块(5)和结果输出模块(6)；其特征在于：所述的电压互感器(1)与高压线路连接，所述充电模块(2)的输入端与电压互感器的输出端连接，所述超级电容器组(3)的输入端与充电模块的输出端连接，所述高频逆变模块(4)的输入端与超级电容器组的输出端连接，同时连接高压线路，所述智能控制模块(5)的输入端与超级电容器组连接，同时连接充电模块与高频逆变模块，所述结果输出模块(6)的输入端与智能控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压线路相间故障检测系统，其特征在于，所述的电压互感器(1)为电容式电压互感器。
3.根据权利要求1所述的一种高压线路相间故障检测系统，其特征在于，所述的充电模块(2)由EMI滤波电路，整流电路，反激变换器，整流滤波电路，输出电压采样电路，电流采样电路，和UC3842控制电路组成,所述EMI滤波电路通入220V交流电，所述整流电路输入端连接EMI滤波电路输出端，所述反激变换器输入端连接整流电路输出端，所述整流滤波电路输入端连接反激变换器输出端，所述输出电压采样电路和电流采样电路连接整流滤波电路输出端，所述UC3842控制电路输入端连接输出电压采样电路和电流采样电路输出端，UC3842控制电路输出端连接反激变换器。
4.根据权利要求1所述的一种高压线路相间故障检测系统，其特征在于，所述的智能控制模块(5)采用单片机控制，来实现对超级电容器组的放电电压或放电电流的实时监控。
5.根据权利要求1所述的一种高压线路相间故障检测系统，其特征在于，所述的高频逆变模块(4)由超级电容器组，DC-DC升压电路，DC-AC逆变电路组成，用于产生高频载波信号对高压输电线路进行高频注入。
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| CN114646900A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种输电线路相间短路检测系统 |
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