CN2409526Y - 直流系统接地故障检测装置中的信号发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于直流供电系统接地故障检测的信号发生器。它具有一个至少由方波振荡器、整流电路、积分电路、加法器、电压放大器、功率放大器依次连接构成的主支架和一个设在主支路输出端与加法器之间的反馈支路。该信号发生器可产生三角波、锯齿波、梯形波等检测信号,该信号通过直流母线注入直流系统,利用这些信号的直线上升沿或下降沿即可使设在各供电支路上前端检测器感应出一种便于识别的检测信号。

Description

直流系统接地故障检测装置中的信号发生器

本实用新型涉及直流系统对地出现漏电流故障时的检测装置。具体地说，它是该检测装置中的信号发生器。

在已有技术中，国内公开使用的直流系统接地故障检测装置一般都包括一个信号发生器和设在各支路上前端检测器。参见图1，信号发生器输出的信号通过直流母线注入直流系统，前端检测器可感应到一种特定的检测信号，并根据该检测信号进行接地故障的判断。目前，同类产品所存在的最大问题有两个：一是在直流系统对地存在大电容时容易发生误判，二是当接地电阻值较大时无法检测。然而，在一般情况下，直流系统对地都存在着较大的电容，这是因为直流系统自身具有的电容和供电支路对地存在的分布电容而决定的。再者，在直流系统供电线路出现绝缘不良时，常会出现对地大电阻。因此，如不能解决上述两个问题，很难达到检测要求。造成上述两个问题的主要原因是：信号发生器输出的信号波形不能使前端检测器感应的信号便于识别，因此，前端检测器常对上述两种情况发生误判。

本实用新型的目的是针对已有技术中的缺点，提供一种直流系统接地故障检测装置中的信号发生器，该信号发生器的输出的信号波形可使前端检测器感应到的信号便于识别，从而为后续检测提供有利条件。

为实现上述目的，本实用新型的解决方案如下：参见图2，该信号发生器具有一个至少由方波振荡器(5)、整形电路(6)、积分电路(7)、加法器(9)、电压放大器(10)、功率放大器(11)依次连接构成的检测信号输出主支路和一个设在主支路的输出端与加法器的输入端之间反馈支路，该反馈支路至少由接在主支路输出端的反馈信号采集器(15)、跟随器(12)、电压放大器(13)和反向器(14)依次连接构成。

通过上述解决方案可以看出，该信号发生器通过方波振荡器和积分电路的变换可产生三角波、锯齿波、梯形波等信号，利用这些信号的直线上升沿或下降沿即可使前端检测器感应输出一种便于识别的检测信号，在该检测信号中对地电容的感应波形为一瞬时尖脉冲，而对地电阻的感应波形为一矩形波，并且它的幅值可根据阻值的大小相应发生变化，这样，只要后续检测采用边沿触发、延时判定和门限控制等电路手段就可以避开对地大电容的影响和有效地识别对地大电阻的情况。因此，该信号发生器的问世为提高直流系统接地故障检测的准确性和灵敏度提供了较理想的有利条件。

下面根据实施例详细说明本实用新型的结构和工作原理。

图1、本实用新型的工作示意图。

图2、本实用新型的电路方框图。

图3、本实用新型的电路原理图。

图4、本实用新型所产生的信号波形图之一。

图5、直流系统对地只有电容时的传感器输出波形图。

图6、直流系统对地只有电阻时的传感器输出波形图。

图7、直流系统对地既有电容又有电阻时的传感器输出波形图。

图8、本实用新型所产生的信号波形图之二。

图8、本实用新型所产生的信号波形图之三。

图9、本实用新型所产生的信号波形图之四。

图10、本实用新型所产生的信号波形图之五。

图11、本实用新型所产生的信号波形图之六。

图12、本实用新型所产生的信号波形图之七。

图13、本实用新型所产生的信号波形图之八。

参见图1，所述的直流系统包括正、负直流母线、n个支路和直流监察装置；所述的直流系统接地故障检测装置包括信号发生器1和设在每个供电支路上前端检测器2，所述信号发生器输出的信号通过直流母线注入直流系统，并经过直流监察装置对地形成电流回路；当支路中无接地情况时，两条支路供电线3中的电流大小相等、方向相反，则前端检测器无感应信号输出；当支路中有接地情况时，两条支路供电线3中的电流平衡被打破，则前端检测器可感应到一种特定的检测信号。

如果信号发生器注入的是如图4所示的三角波，那么，当直流系统中只有对地电容时，前端检测器感应的检测波形是如图5所示瞬时尖脉冲；当直流系统中只有对地电阻时，前端检测器感应的检测波形是如图6所示的矩形波，并且该矩形波的幅值根据阻值的大小相应发生变化；如果直流系统同时有对地电容和对地电阻时，前端检测器感应的检测波形是图5和图6中波形的叠加，如图7所示。利用该信号的上半段或下半段波形，后续检测电路可采用边沿触发、延时判断和门限控制等电路手段来避开对地大电容的影响和识别对地大电阻的情况。

参见图3，图2中的方波振荡器5由555时基电路IC1和电阻R1、R2、二极管D1、D2、电容C1连接构成，该方波振荡器的振荡频率和占空比可以通过电阻R1、R2和电容C2进行调节；方波振荡器输出的信号通过放大整形电路6而送入积分电路7；所述的积分电路7由运放IC3和电阻R5、R6、电容C2连接构成，该积分电路的充放电时间常数τ＝R5·C2；积分电路输出的信号经过电压放大器8的放大后通过电阻R19送入加法器9，反馈信号也通过电阻R18送入该加法器，两者信号进行比较和修正，以保证信号发生器注入直流系统的信号为所设计的理想波形。加法器9输出的信号通过一级电压放大器10和一级三极管功率放大器11而输出，并通过直流母线正端或负端注入直流系统。所述反馈支路中的反馈信号采集器15是一个接在主支路的输出端(即功率放大器11的输出端)与地之间的电阻分压器，该电阻分压器由电阻R11、R10串联构成，电阻R10上输出所要采集的反馈电压；该反馈信号经过跟随器12、电压放大器13和反向放大器14通过电阻R18送入加法器9。为了防止本信号发生器对直流系统产生影响，在主支路的输出端和反馈信号采集器的输入端均串有一个隔直电容C4、C3。另外，由运放IC9、电阻R27和发光二极管L1构成本信号发生器的工作指示电路。通过改变电路中的某些参数如：积分时间常数τ、电压放大器的放大倍数、加双向电源等，即可分别得到图8～13的信号波形，这些波形都可以作为本信号发生器输出的信号而注入直流系统，它们的直线上升沿或下降沿都可以使前端检测器感应出如图7所示的上半段或下半段信号波形而用于检测判断。

Claims (2)

1、一种直流系统接地故障检测装置中的信号发生器，其特征是：具有一个至少由方波振荡器(5)、整形电路(6)、积分电路(7)、加法器(9)、电压放大器(10)、功率放大器(11)依次连接构成的检测信号输出主支路和一个设在主支路的输出端与加法器的输入端之间的反馈支路，该反馈支路至少由接在主支路输出端的反馈信号采集电路(15)、跟随器(12)、电压放大器(13)和反向器(14)依次连接构成。

2、如权利要求1所述的直流系统接地故障检测装置中的信号发生器，其特征是：在主支路的输出端和反馈信号采集器的输入端均串有一个隔直电容(C3)和(C4)。

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