[实用新型]单相接地故障在线选线保护装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力传输领域，特别涉及一种中性点不接地电网中单相接地故障在线选线保护装置。

背景技术

在中性点非直接接地电网(又称小接地电流系统)中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷供电没有影响，因此，在一般情况下，都允许再继续运行1-2小时，而不必立即跳闸。但是在单相接地以后，其他两相的对地电压升高倍，为了防止故障进一步扩大成两点或多点接地短路，运行人员应及时采取措施予以消除。

当配电网络发生小电流接地故障时，在事先无法测知并采取有效的防范措施，仅能在事后采用拉路法及人工巡线目测法确定接地点的准确位置，拉路法需要进行大量的倒闸操作，给生产带来很大的损失，尤其是对在连续作业的生产区域及一些关键设备；而在事故发生后采取人工巡线目测法寻找接地点，每次都要耗费大量的人力、物力和时间。人们对此作了大量的研制工作，开发出的一种保护装置，是采用比幅选相方法，但是受零序电流互感器不平衡电流、运行方式的影响，判别不稳定。

发明内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种中性点不接地电网中单相接地故障时在线选线保护装置。

本装置由电源模块，电量信号采集模块，显示模块，开关量输出模块、单片机模块和通讯模块几部分组成。

它们之间的连接方式如下：

单片机模块包括Microchip公司的PIC16F877、相应的晶振电路和复位电路组成。晶振与PIC16F877的管脚13、14相连，复位电路与单片机管脚1连接。

电源模块由开关电源、共模和差模抑制电路、定电压输入高隔离非稳压单输出电源等组成如原理图所示。外接220V交流电源经过共、差模抑制电路接入开关电源输入引脚，分别输出5V和12V的电压，经过去耦和旁路电容保证输出的稳定。再经过电阻分压为后级电路提供2V电压。5V电源经过定电压输入高隔离非稳压单输出电源为通讯提供5V的隔离电源。电源模块提供的电源经过排线接入控制电路。

开关电源产生的+5v与控制电路的VCC相连，产生的+2v与控制电路的两个运算放大器的正极相连，开关电源产生的+12v与控制电路的+12v相连，定电压输入高隔离非稳压单输出电源+5V与控制电路的通讯电源+5v相连。

显示模块是由LED显示灯组成。分别显示工作状态和故障显示。分别与单片机的管脚37、38相连。

开关量模块由继电器、驱动三极管和相应的保护电路组成。由光耦使单片机与继电器隔离。光耦输入端连接单片机的管脚39，输出端与三极管的控制级b连接，由三极管驱动继电器动作，继电器两端反相并联IN4148.

电量信号采集模块由电流、电压互感器，运算放大器组成。由相应的电流、电压互感器将外界电流、电压信号统一转换成电压信号，经反相放大器将信号转换成单片机可以采集的电压信号，并分别接入单片机的管脚2、3。

通讯模块采用RS485通讯芯片、光耦隔离和相应的保护电路组成。连接如原理图所示，光耦U5输入端接单片机管脚40，输出端接入RS485芯片U8的2.、3管脚。光耦U6输入端与单片机管脚25连接，输出端连接到RS485芯片U8的脚4。光耦U7输入端与RS485芯片U8的管脚1连接，输出端连接到单片机管脚的26。RS485芯片U8的管脚5、6、7、8分别与电源地、半双工串口通讯接口和电源连接。

采用单片机PIC16F877作为控制芯片，利用片内A/D转换器采集零序电压、零序电流，由单片机进行处理。本实用新型采用基波零序电流方向选线方法。

单相接地稳态下，零序电压、电流的数学描述f(t)，都属于非正弦周期时变函数，可以用傅立叶级数表示为：