CN2515683Y - 短路及接地故障指示器 - Google Patents

Abstract

一种用于中压或高压配电网络的短路及接地故障指示器,包括安装在各相相线上的短路电源I/V变换器1及其处理部2和包围三相相线的零序电流I/V变换器5及其处理部6,短路信号经光缆、接地故障信号经电缆接入CPU4处理后输出给显示单元8或经远程报警装置9向远处控制室报警。本实用新型指示器,高、低压区由光纤分隔,安全、无电磁干扰,为全电子式结构,无机械动作,可靠性高。微处理器处理信号,故障判断精确,误报率低。使用本指示器于多分支回路,不需逐个分路地检查故障点,省时省力,便于迅速恢复供电。

Description

短路及接地故障指示器

技术领域

本实用新型涉及故障指示器，更具体地涉及中压或高压电力配电网络中线路短路及接地、漏电故障指示器。

背景技术

在电力系统配电网络中，例如城市环网，如果下一级配电网络分支回路中发生了线路短路故障或接地、漏电故障，上一级的继电保护系统必须在规定的时间内进行分断。在分断保护过程发生后，会造成隶属于此级网络的分支回路全部停电。因此希望有一种故障指示器，能迅速指示故障地点。

目前国内现有的短路故障指示器都是直接安装在导线上，不便于观察报警信号，也没有远传信号输出，而且都具有一定的机械动作机构。在实际使用过程中，装有指示器的环网柜一般都装在户外使用，因气候条件变化剧烈，很容易造成机械动作机构老化失灵或误报警。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种短路和接地故障指示器，除了迅速指示故障地点外，还能确保指示器工作可靠、安全、高效。

上述目的由以下技术方案达到：

一种短路及接地、漏电故障指示器，应用于交流中压或高压配电系统中，包括安装在两相或三相相线上的短路电流传感器1及包围三相相线的传感零序电流的接地、漏电电流传感器5，其特征是所述短路电流传感器1经短路故障信号处理部2将故障信号通过光缆3与在低压区的主机连接；所述接地、漏电电流传感器5经接地故障信号处理部6将故障信号通过电缆7与所述主机连接；所述主机包括光敏接收电路41、中央处理单元4、输出驱动电路42和报警显示部8；所述中央处理单元4将上述经光敏接收电路41接收输入的短路故障信号和由所述电缆7输入的接地故障信号作分析处理和计算后经输出驱动电路42输出到报警显示单元8。

所述短路故障信号处理部2包括过压、过流及雷电保护电路21、双向峰值检波电路22、采样电路23、比较电路24及光信号驱动电路25；故障信号依次经过过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路、采样电路，在比较电路中与基准电源26比较后，经光信号驱动电路25由光缆3向主机输出。

所述接地、漏电故障信号处理部6包括过压过流及雷电保护电路61、双向峰值检波电路62、阈值电路63及输出电路64；接地、漏电故障信号依次经过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路，在阈值电路中通过阈值比较后驱动输出电路64将故障信号由电缆7向主机输出。

所述短路电流传感器1和短路故障信号处理部2为一体的装置。

所述接地、漏电电流传感器5和接地故障信号处理部6为一体的装置。

通过使用本实用新型指示器，可以标志出发生故障的部分，当维修人员进行检修时，可以根据此指示器的报警信号迅速地找到发生短路或漏电的分支回路，而不用逐个检查，从而节省了大量的人力物力，缩短了工作时间，以便于迅速恢复正常供电。当配电系统存在较多的分支回路时，安装本指示器就显得更为必要了，对于配电网络的正常运行具有重大意义。

本实用新型指示器为全电子式结构，无机械动作机构，抗恶劣气候变化，可靠性高。采用传感器与指示器主机分离的安装方式，传感器安装于导线上，指示器安装于配电柜盘面，便于观察故障报警信号。短路电流传感器与指示器主机之间采用光纤为信号传输介质，高电压隔离性能优良，不受电磁干扰，安全可靠。采用微处理器对信号进行处理运算，对短路及接地电流判断精确，误报率低，参数设定及功能更改非常容易。

附图说明

图1为本实用新型实施例构成的方框图。

图2为本实用新型实施例短路故障信号处理部构成的方框图。

图3为本实用新型实施例接地故障信号处理部构成的方框图。

图4为本实用新型实施例电路总图。

图5为本实用新型实施例短路电流传感器及其处理部电路图。

图6为本实用新型实施例接地、漏电电流传感器及其处理部电路图。

图7为本实用新型实施例显示单元电路图。

具体实施方式

以下结合附图具体叙述实施例。

图1为本实用新型实施例构成的方框图，其基本构成为包封为一体的短路电流传感器1和短路故障信号处理部2，传感器是个电磁感应I/V变换器，将传感器卡装在各相相线上，电磁感应I/V变换器的输出进入所述处理部2，所述处理部2输出光脉冲信号经光纤线(光缆)输入主机部分的光敏接收电路41，然后接入中央处理单元(CPU)4。

接地、漏电电流传感器5和接地故障信号处理部6包封成一体，传感器5是个监测零序电流的电磁感应式监测器，原端包围三个相线，其副边接入所述处理部6，所述处理部6的输出经电缆7将信号输入主机部分的CPU4。

CPU4分析、计算及处理输入的信号，判别报警信号的性质，向显示单元给出显示指令，显示单元8响应此指令作出显示报警。

本例中除以上基本构成外，还可以将显示指令通过继电器装置9给出远程报警指令，以便进行远程报警及控制。

CPU4还可以设置远程复位接口，使指示器恢复到待机状态。

图2是短路电流传感器1和短路故障信号处理部2构成的方框图。图中虚线左边是一个短路电流传感器1，它是一个电磁感应式I/V变换器，副边绕组的信号电压Vsf，进入虚线右侧的短路故障信号处理部2，依次经抗过压、过流及雷击的保护电路21，双向峰值检波电路22，采样电路23后的信号电压Vs，输入比较电路24，基准电源26向比较电路提供基准电压Vr，比较结果有输出信号时，则经过光信号驱动电路25，转换成光脉冲信号，进入光缆3，向主机输出。稳压电源27向各部供电。

保护电路21采用自恢复保险丝和双向固态TVS管做雷电、电网尖峰…等浪涌电压的抑制和吸收，对于传感器本身引起的过流同样也有保护作用。

双向峰值检波电路22将电压信号的峰值取出，经采样电路23送到比较电路24与2.5V基准电压Vr相比较。

采样电压VS由升流发生器标定，当Vs大于基准电压Vr时，比较电路产生翻转，驱动LED，产生光信号，由光缆将短路故障信号传送给主机。

双向峰值检波电路还提供传感器电子电路所需的电源，该电路产生的脉动直流经滤波、稳压，提供一个稳定的，纹波系数很小的5V电压Vcc，供基准电源和其它电路使用。

图3是接地、漏电电流传感器5和接地故障信号处理部6构成的方框图。图中虚线左边是一个接地、漏地电流传感器5，它是一个I/V变换器，原边包围三个相线，其副边的信号电压Vef进入虚线右侧的故障信号处理部6，Vef依次经过处理部6包括的抗过压、过流及雷击的保护电路61、双向峰值检波电路62、进入阈值比较电路63，当接地故障电流大于设定阈值电压时，由作为输出电路64的MOS-FET翻转而产生接地故障信号，由电缆7传给主机。所述电路61、62和上述短路故障信号处理部2中的电路21、22构成相同。具体电路可见图4-6。

图4是电路总图。CPU4是由芯片MSP430E1101DW组成三相的超低功耗混合信号处理器，短路故障信号处理部2向主机输出的短路电流信号，由光敏接收电路41中的Q2、Q3、Q4作光/电转换并经整形接入CPU4的P2.3-P2.5，由CPU4分析、判别后的输出信号L10、L20、L30接入输出驱动电路42中由芯片ULN2803A构成的U2H、U2F、U2E成为驱动信号L1-LED，L2-LED，L3-LED，接入图7的显示单元，使作为显示元件的LED发光报警。

接地故障信号经电缆向主机输出的信号EF进入CPU4的P2.2端子，经CPU4分析、判定后的输出EFO接入输出驱动电路由芯片ULN2803A构成的U2D，其输出的驱动信号EF-LED推动显示单元(图7)的LED发光报警。

短路故障信号处理部2的具体电路示于图5，它表示了与图2对应的具体电路构成及元件，其输出为光故障信号，由光缆传送给主机中的光敏接收电路。

接地故障信号处理部6的具体电路示于图6，它表示了与图3对应的一种具体电路及构成元件。其输出信号EF由电缆传送给CPU4。

上述图5的电路中双向峰值检波电路(D1，D2等)产生脉冲直流，此经滤波稳压的直流5V电压Vcc是短路故障信号处理部(2)和基准电源的供电电源，短路故障信号处理部(2)不需额外的供电电源。图5图6中电路其它部分已经清楚地表示了，不再详述。

本例的指示器除以上基本构成外还设有远程报警装置、复位和远程控制复位装置和电池失效检测电路，可见图4。远程报警装置通过报警继电器9吸合来传送报警信号。复位信号由D6、R2、C1、R17通过按纽SW1产生。远程复位信号由U4芯片PS2501L-1及相关元件产生。电池失效检测电路由U3芯片MAX6377及相关元件产生。

本实用新型指示器由于电源自我供给，即无短路故障时，传感器不需任何附加电源。CPU在无处理信号时进入休眠状态，此时耗电极低。输出驱动的芯片ULN2803A的输入端接有下拉电阻，使其内部晶体管进入截止状态，进一步降低功耗。因此本实用新型指示器耗电极省。

Claims (6)

1、一种短路及接地、漏电故障指示器，应用于交流中压或高压配电系统中，包括安装在两相或三相相线上的短路电流传感器(1)及包围三相相线的传感零序电流的接地、漏电电流传感器(5)，其特征是所述短路电流传感器(1)经短路故障信号处理部(2)将故障信号通过光缆(3)与在低压区的主机连接；所述接地、漏电传感器(5)经接地故障信号处理部(6)将故障信号通过电缆(7)与所述主机连接；所述主机包括光敏接收电路(41)、中央处理单元(4)、输出驱动电路(42)和报警显示单元(8)；所述中央处理单元(4)将上述经光敏接收电路(41)接收输入的短路故障信号和由所述电缆(7)输入的接地故障信号作分析处理和计算后经输出驱动电路(42)输出到报警显示单元(8)。

2、根椐权利要求1所述的指示器，其特征是所述短路故障信号处理部(2)包括过压、过流及雷电保护电路(21)、双向峰值检波电路(22)、采样电路(23)、比较电路(24)及光信号驱动电路(25)；故障信号依次经过过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路、采样电路，在比较电路中与基准电源(26)比较后，经光信号驱动电路(25)由光缆(3)向主机输出；

所述接地故障信号处理部(6)包括过压、过流及雷电保护电路(61)、双向峰值检波电路(62)、阈值电路(63)及输出电路(64)；接地故障信号依此经过压、过流及雷电保护电路、双向峰值检波电路，在阈值电路中通过阈值比较后驱动输出电路(64)将故障信号由电缆(7)向主机输出。

3、根椐权利要求1或2所述的指示器，其特征是所述短路电流传感器(1)和短路故障信号处理部(2)为集装成一体的装置。

4、根椐权利要求2所述的指示器，其特征是所述双向峰值检波电路产生脉冲直流经滤波、稳压所得的直流电压(Vcc)是短路故障信号处理部(2)和基准电源的供电电源，短路故障信号处理部(2)不需额外的供电电源。

5、根椐权利要求1或2所述的指示器，其特征是具有电池失效检测电路。

6、根椐权利要求1或2所述的指示器，其特征是具有远程报警及远程复位电路。

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