[发明专利]电力设备接地故障的探测装置

说明书

本发明涉及一种应用法拉第效应探测电力设备接地故障的装置。

当在诸如电力电缆或气体绝缘变电所（GIS）等电力设备上发生接地故障时，需要知道该接地故障是发生在某一区段内还是之外。

至今为了解决这种问题，人们一直采用这样一种系统，即利用一对电流互感器传送出的信号电流来检测故障的位置，该对电流互感器位于每一区段的两端。然而，在这种系统中，电流互感器与鉴别来自该互感器信号处理电路之间的距离很长，信号在这样长的导线中传输使系统往往受到干涉噪声的影响。另外，由于电流互感器附在一个暴露的高压电缆上，很容易发生电流互感器与高压电缆相碰，或者由于机械的原因使电流互感器断路而造成的误判情况。此外，这种装置的缺个缺点是在电力设备两端安装的电流互感器的尺寸很大。

JP60-13262所公开的装置中，利用两个采用法拉第效应的光磁传感器2和3检测被测线路中电流所产生的磁场信号。然后通过光缆经各自的光电转换部件分别转换成对应的电信号，最后输入鉴别装置6进行比较判断。

本发明的目的是提供一种用于探测电力设备发生故障的区段的系统和装置，它虽结构简单，但能减少或消除错误判断。本发明的另一目的是提供一种能够立即有效地探测出电力设备发生故障区段的设计紧凑的装置。

通过下面结合附图的描述，将更易于了解本发明。

图1A是表示用于探测电力设备接地故障的本发明一个实施方案的装置结构简图;

图1B是表示用于探测电力设备接地故障的本发明另一实施方案的装置结构简图，其中设置了许多光磁传感器;

图1C是表示图1A装置结构的电路方框图;

图1D是表示附在电力设备的接地金属外壳表面上的光磁传感器简图;

图1E是表示装在电力设备的接地金属外壳里面的光磁传感器简图;

图2是图1A的光磁传感器装置的原理简图;

图3是这种光磁传感器结构的简图;

图4是这种光磁传感器的电路图;

图5是图1A中触点A和触点B处的信号电流波形图和信号处理电路的输出信号波形图;

图6是在正常工作情况L区段之内发生接地故障时，图1C中的异或电路和积分器的输出信号波形。

图7是表示光磁传感器的信号由三相的序分量组成的简图;

图8A是一个方框图，表示一个用于本发明实施装置的完整双重化电路;

图8B是一个方框图，表示一个用于本发明实施装置的部分双重化电路;

图9A是一个方框图，表示该系统进行自诊断的一个例子;

图9B是一个方框图，表示该系统进行自诊断的另一个例子。

图1表示对电力电缆11的L区段的问题进行检查，即用光磁传感器来检查故障。把光磁传感器12a、12b设置在L区段的两端。通过双心光纤电缆13a、13b把对应于导体电流的光输出信号分别从传感器12a、12b传输至信号处理电路14a、14b。

信号处理电路14a、14b把上述的光信号转换为对应的电信号，并把它传输到鉴别装置15。

鉴别装置15根据传输来的电信号判定是否发生了接地故障，或者如果发生了，是在哪个区段。

图1B表示把L区段分成几个分区段L_A、L_B和L_C，在区段中分别设置了许多光磁传感器（此时为四个），即把它们分散置，用这种方法，通过检查来自每一对相邻传感器的信号可判定发生故障的分区段，为了确定故障位置，并不是总需要检查来自相邻一对传感器的信号，可以选择任何两个传感器，比如12a和12c，来确定可能的故障，来确定可能的故障位置。

图1C是图1A中所示的鉴别装置15的方框图。鉴别装置15包括：用于把来自触点A和B的输入信号整形为矩形波并把它们放大的放大器16a、16b;用于把来自放大器16a、16b的信号转换为异-或信号的异-或电路17;把从异-或电路输出的信号进行积分的积分器18;把积分器18的输出信号与一个确定的或预定的标准电压值进行比较的比较器19;当输入信号电压比以逻辑电平为基准的标准电压高时，比较器19向与门电路20输送一个“高”电平信号。

与门电路20在接收来自比较器19信号的同时，还接收来自继电器电路40的经过反相电路41反相的信号，当发生接地故障时，一侧接地的继电器电路即连通，指示电路22则根据来自与门电路20的信号指示是否发生了接地故障以及在哪一区段发生了接地故障。

图D1表示附在电源设备的接地金属外壳表面上的光磁传感器12a、12b。图1E表示装在电源设备的接地金属外壳里面的光磁传感器12a、12b。