CN215180627U - 一种自校准感应相电场的故障指示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自校准感应相电场的故障指示器，由第一单元和第二单元组成，通过第一单元中的第一高压分压采样电阻采样得到线电压Uab，通过第二单元的第二高压分压采样电阻采样得到线电压Ucb，进而得到线电压Uab与线电压Ucb的夹角，利用A相电压、B相电压和C相电压形成的三角形关系，计算出A相电压Ua、B相电压Ub和C相电压Uc，然后在根据A相电压Ua、B相电压Ub和C相电压Uc对A相、B相和C相的感应电场Ea、Eb和Ec进行补偿修正，使得线路上所有设备都有一个统一的电场基准点，不需要引入接地端，因此不会产生接地故障，解决了在不引入接地端的情况下，对采样的相电压的感应电场进行自校准的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及故障指示器技术领域，尤其涉及一种自校准感应相电场的故障指示器。
背景技术
故障指示器是指一种安装在电力线(架空线，电缆及母排)上指示故障电流的装置。现有的配网故障指示器都是单相挂在线路上，受限于现场的安装环境和气象条件的影响，在现场的感应电场会受到线路的排列方式(三角排列、水平排列、多回路等)多方面影响，导致出厂校准时的状态的感应电场值和现场的安装状态不一致，而在现场完成安装，正常工作起来之后，感应电场还会受到温度、湿度、下雨、风摆扰动等因素的影响导致感应电场变化，特别是配电电路距离长，供电半径大，覆盖地理范围广，即使是同一条线路的不同区段，故障指示器的感应电场也差别很大，最终结果会导致最后的故障判据收到极大干扰，经常造成误判和漏判。如图1所示(图1中临近电场只画出A相部分，B相和C相的原理相同)，现有的故障指示器都是仅仅通过一个测量一个电容上的电压来作为相电压进行计算，但是其感应电压会受到电场的影响，以A相为例，A相的电场采样会受到本相电压Ea及另外两相电压Eb和Ec的影响，A相是电压是Ea、Eb和Ec三个电压的矢量和，而Eb和Ec的大小和方向还受架空导线的线间距、高低落差和空气温湿度等关系的影响，使得采样的相电压值不准，而Ea的大小受现场气象环境影响极大，只要空气的节点常数发生变化，Ea就会随之变化，最终导致采样出来的A相电压不准。而直接对地通过电阻、电容或其他分压方式进行采样的方式引入了接地端，在遇到雷击时，其反激电压会造成对地互感器过压击穿，形成接地故障，导致本身一个检测接地故障的设备反而成了故障点。因此，需要对故障指示器进行改进，提供一种既能够对采样的相电压的感应电场进行自校准，又不会引入接地端的故障指示器。
发明内容
本发明提供了一种自校准感应相电场的故障指示器，用于在不引入接地端的情况下，对采样的相电压的感应电场进行自校准。
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种自校准感应相电场的故障指示器，包括第一单元和第二单元；
第一单元包括A相子单元和B相子单元，第二单元包括C相子单元；
A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；
B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；
C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；
A相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；
A相供电电路和B相供电电路通过电容连接；
C相供电电路通过第二电容接入B相电压，C相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。
可选地，A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路均包括AD转换电路和DSP运算电路；
A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与AD转换电路连接，AD转换电路与DSP运算电路连接，DSP运算电路连接与对时电路连接。
可选地，对时电路包括GPS芯片和北斗芯片。
可选地，A相本地通信电路通过无线通信方式分别与B相本地通信电路和C相本地通信电路通信连接。
可选地，远程无线通信电路与后台主站通信连接。
本发明第二方面提供了另一种自校准感应相电场的故障指示器，包括第一单元和第二单元；
第一单元包括C相子单元和B相子单元，第二单元包括A相子单元；
A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；
B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；
C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；
C相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；
C相供电电路和B相供电电路通过电容连接；
A相供电电路通过第二电容接入B相电压，A相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。
可选地，A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路均包括AD转换电路和DSP运算电路；
A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与AD转换电路连接，AD转换电路与DSP运算电路连接，DSP运算电路连接与对时电路连接。
可选地，对时电路包括GPS芯片和北斗芯片。
可选地，A相本地通信电路通过无线通信方式分别与B相本地通信电路和C相本地通信电路通信连接。
可选地，远程无线通信电路与后台主站通信连接。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种自校准感应相电场的故障指示器，包括第一单元和第二单元；第一单元包括A相子单元和B相子单元，第二单元包括C相子单元；A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；A相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；A相供电电路和B相供电电路通过电容连接；C相供电电路通过第二电容接入B相电压，C相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。本发明提供的自校准感应相电场的故障指示器，由第一单元和第二单元组成，通过第一单元中的第一高压分压采样电阻采样得到线电压Uab，通过第二单元的第二高压分压采样电阻采样得到线电压Ucb，进而得到线电压Uab与线电压Ucb的夹角，利用A相电压、B相电压和C相电压形成的三角形关系，计算出A相电压Ua、B相电压Ub和C相电压Uc，然后在根据A相电压Ua、B相电压Ub和C相电压Uc对A相、B相和C相的感应电场Ea、Eb和Ec进行补偿修正，使得线路上所有设备都有一个统一的电场基准点，不需要引入接地端，因此不会产生接地故障，解决了在不引入接地端的情况下，对采样的相电压的感应电场进行自校准的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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相关的附图。
图1为现有技术的故障指示器工作原理图；
图2为本发明实施例中提供的一个自校准感应相电场的故障指示器的第一单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的一个自校准感应相电场的故障指示器的第二单元的结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的自校准感应相电场的故障指示器的工作原理图；
图5为本发明实施例中提供的自校准感应相电场的故障指示器的安装结构示意图；
图6为本发明实施例中提供的另一个自校准感应相电场的故障指示器的第一单元结构示意图；
图7为本发明实施例中提供的一个自校准感应相电场的故障指示器的第二单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解，请参阅图2和图3，本发明提供的一种自校准感应相电场的故障指示器的一个实施例，包括第一单元和第二单元；
第一单元包括A相子单元和B相子单元，第二单元包括C相子单元；
A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；
B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；
C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；
A相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；
A相供电电路和B相供电电路通过电容连接；
C相供电电路通过第二电容接入B相电压，C相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。
需要说明的是，本发明中的故障指示器通过高压配电线路(6kV～35kV)的线电压进行取电工作。如图2和图3所示，本发明中的故障指示器中，A相电流互感器(CT)、A相电压互感器(PT分别与A相处理单元连接，A相处理单元与A相供电电路连接，B相电流互感器、B相电压互感器分别与B相处理单元连接，B相处理单元与B相供电电路连接，C相电流互感器、C相电压互感器分别与C相处理单元连接，C相处理单元与C相供电电路连接，A相本地通信电路、B相本地通信电路和C相本地通信电路之间通信连接，通信方式可以是无线通信方式，A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路均可以包括AD转换电路和DSP运算电路，A相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与A相的AD转换电路连接，A相的AD转换电路与A相的DSP运算电路连接，A相的DSP运算电路连接与A相的对时电路连接，B相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与B相的AD转换电路连接，B相的AD转换电路与B相的DSP运算电路连接，B相的DSP运算电路连接与B相的对时电路连接，C相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与C相的AD转换电路连接，C相的AD转换电路与C相的DSP运算电路连接，C相的DSP运算电路连接与C相的对时电路连接,A相对时电路、B相对时电路和C相对时电路均包括GPS芯片和北斗芯片，对时电路用于供DSP运算电路进行对时。第二单元中的远程无线通信电路与后台主站通信连接，用于将故障的电压电流波形发送至后台主站。
如图4和图5所示，在线路正常运行时(即线路无故障的情况下)通过第一单元中的第一高压分压采样电阻采样得到线电压Uab，通过第二单元的第二高压分压采样电阻采样得到线电压Ucb，进而得到线电压Uab与线电压Ucb的夹角(θa+θc)，利用A相电压、B相电压和C相电压形成的三角形关系，计算出A相电压Ua、B相电压Ub和C相电压Uc，然后在根据A相电压Ua、B相电压Ub和C相电压Uc对A相、B相和C相的感应电场Ea、Eb和Ec进行补偿修正，使得线路上所有设备都有一个统一的电场基准点，不需要引入接地端，因此不会产生接地故障，解决了在不引入接地端的情况下，对采样的相电压的感应电场进行自校准的技术问题。
为了便于理解，请参阅图6和图7，本发明提供的一种自校准感应相电场的故障指示器的一个实施例，包括第一单元和第二单元；
第一单元包括C相子单元和B相子单元，第二单元包括A相子单元；
A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；
B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；
C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；
C相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；
C相供电电路和B相供电电路通过电容连接；
A相供电电路通过第二电容接入B相电压，A相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。
A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路均包括AD转换电路和DSP运算电路；A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与AD转换电路连接，AD转换电路与DSP运算电路连接，DSP运算电路连接与对时电路连接。对时电路包括GPS芯片和北斗芯片；A相本地通信电路通过无线通信方式分别与B相本地通信电路和C相本地通信电路通信连接；远程无线通信电路与后台主站通信连接。
本发明实施例中的自校准感应相电场的故障指示器工作原理与上一实施例中的自校准感应相电场的故障指示器的工作原理同理可得，在上一实施例的基础上可直接在不付出创造性劳动的基础上做出相应的调整，可达到与上一实施例中的自校准感应相电场的故障指示器相同的技术效果，在此不再进行赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，包括第一单元和第二单元；
第一单元包括A相子单元和B相子单元，第二单元包括C相子单元；
A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；
B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；
C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；
A相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；
A相供电电路和B相供电电路通过电容连接；
C相供电电路通过第二电容接入B相电压，C相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。
2.根据权利要求1所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路均包括AD转换电路和DSP运算电路；
A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与AD转换电路连接，AD转换电路与DSP运算电路连接，DSP运算电路连接与对时电路连接。
3.根据权利要求2所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，对时电路包括GPS芯片和北斗芯片。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，A相本地通信电路通过无线通信方式分别与B相本地通信电路和C相本地通信电路通信连接。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，远程无线通信电路与后台主站通信连接。
6.一种自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，包括第一单元和第二单元；
第一单元包括C相子单元和B相子单元，第二单元包括A相子单元；
A相子单元包括A相本地通信电路、A相电流互感器、A相电压互感器、A相处理电路和A相供电电路，其中，A相处理电路包括A相对时电路；
B相子单元包括B相本地通信电路、B相电流互感器、B相电压互感器、B相处理电路和B相供电电路，其中，B相处理电路包括B相对时电路；
C相子单元包括C相本地通信电路、远程无线通信电路、C相电流互感器、C相电压互感器、C相处理电路和C相供电电路，其中，C相处理电路包括C相对时电路；
C相电压互感器和B相电压互感器通过第一高压分压采样电阻连接；
C相供电电路和B相供电电路通过电容连接；
A相供电电路通过第二电容接入B相电压，A相电压互感器第二高压分压采样电阻接入B相电压。
7.根据权利要求6所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路均包括AD转换电路和DSP运算电路；
A相处理电路、B相处理电路和C相处理电路的电流互感器和电压互感器分别与AD转换电路连接，AD转换电路与DSP运算电路连接，DSP运算电路连接与对时电路连接。
8.根据权利要求7所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，对时电路包括GPS芯片和北斗芯片。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，A相本地通信电路通过无线通信方式分别与B相本地通信电路和C相本地通信电路通信连接。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的自校准感应相电场的故障指示器，其特征在于，远程无线通信电路与后台主站通信连接。
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