CN205015427U - 基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，包括分析仪、探测仪和钳表，所述分析仪和钳表相连接时共同组成故障分析模块，所述探测仪和钳表相连接时共同组成故障定位模块。在分析仪中，采用依据节点分流原理设计的检测电流发生器，所述检测电流发生器能达到很高的线性度，显著提高检测的精度。本实用新型的适用场景广、适用方便，例如可用于变电站检查电流互感器二次回路多点接地的判断，保证对保护装置正常运行不产生影响的前提下，有效地检测出电流互感器二次回路是否发生多点接地。

Description

基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置

技术领域

本实用新型公开了基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，涉及电力自动化检测技术领域。

背景技术

在电力技术领域，通常将生产、变换、输送、分配电能的设备(如发电机、变压器和输配电力线等)，以及使用电能的设备(如电动机、电炉、继电保护和控制装置等)，乃至能量管理***组成的同一整体称为电力***。电力***的组成根据功能差异可划分为一次***(或一次回路)和二次***(或二次回路)：前者担负电能输送和分配任务，后者用于对一次***(或一次回路)进行监视、控制、测量和保护等任务，在一次***中的设备称为一次设备，在二次***中的设备称为二次设备。

在电力***中，公共回路对保障***安全运行起到非常重要的作用。***正常运行情况下，为了保证人身和设备的安全，《电力作业现场安全规程》规定互感器公共回路的一个电气连接必须有一个可靠的接地点。同时为了保证继电保护和自动装置的正确工作，要求回路一点接地。但是，变电所公共回路连接设备繁多，延伸范围广，常常由于人为的接线错误或一些不可避免的自然规律，如绝缘的老化等，出现在一个电气连接的公共回路中出现多点接地，而且***的公共回路大部分在室外，绝缘损坏的几率大，多点接地导致保护的不正确动作，造成大面积停电事故在***屡屡发生。例如，为了保证电压二次回路的正常工作，电压二次回路的中性线网络必须保持永久性的接地，且只能具有该接地点，如果出现除永久接地点之外的其他接地点，将引起线路零序保护反方向误动、联变保护误动和纵联保护误动等事故，造成重大影响。

目前变电站现场检查多点接地的方法主要是拆除原接地点，通过测量回路对地电阻来确定是否存在多点接地现象。

在申请号为201310109898.1的专利申请中，公开了一种电压二次回路中性线网络多点接地检测方法及***，但此申请中采用常规的检测电流注入设备，常用的三相电流发生器在产生并输出检定时所需的各种交流和直流三相电流波形时，无法同时在直流、工频直至2kHz的音频范围内保持其输出电流波形的稳定性和准确性，存在工作频带较窄、在输出高次谐波时衰减较为明显且波形的高频分量易诱发自震荡等缺点，显然已不满足谐波电能表检定的要求。

在申请号为201310565336.8的专利申请中，公开了一种非接触式电流互感器二次回路多点接地检测方法及其***，利用法拉第电磁感应定律，判断中性线内是否有电流产生，这种方法同样存在检测精度不高的缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，能在直流、交流至音频范围内正常工作。各相电流发生器是独立的，即在电气上是相互隔离的，产生的电流也是相互独立的，可根据需要接到相应的电位上，精确的检测供电***中的多点接地问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，包括分析仪、探测仪和钳表，所述分析仪和钳表相连接时共同组成故障分析模块，所述探测仪和钳表相连接时共同组成故障定位模块，其中，

所述分析仪包括第一数模转换模块、信号分析模块、信号控制模块、检测电流发生器以及第一显示模块；钳表与待测电力***二次回路主回路的母线和接地线相连接，钳表的输出端依次经过所述第一数模转换模块、信号分析模块后接入信号控制模块，所述信号控制模块的输出端分别与检测电流发生器和第一显示模块相连接，所述检测电流发生器的输出端接入待测电力***二次回路主回路的母线；

所述探测仪包括滤波模块、第二数模转换模块、信号处理模块、故障分析定位模块、声光告警模块以及第二显示模块；钳表与待测电力***二次回路各个支路的接地线相连接，钳表的输出端依次经过滤波模块、第二数模转换模块、信号处理模块后接入故障分析定位模块，所述故障分析定位模块的输出端分别与声光告警模块和第二显示模块相连接。

所述第一、第二显示模块优选采用液晶显示屏。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述检测电流发生器的具体电路结构包括第一至第十三电阻，第一至第四开关，第一、第二功率放大器，其中，

电路的输入端分别与第一电阻、第二电阻的一端相连接，第一电阻的另一端与第一开关的第一输入端相连接，第二电阻的另一端分别与第一开关的第二输入端、第三电阻的一端、第二开关的第二输入端、第四电阻的一端、第三开关的第二输入端、第五电阻的一端、第四开关的第二输入端相连接；第三电阻的另一端与第二开关的第一输入端相连接，第四电阻的另一端与第三开关的第一输入端相连接，第五电阻的另一端与第四开关的第一输入端相连接；第一至第四开关的第一输出端分别连接第一至第四CPU引脚，第一至第四开关的第二输出端分别与第十电阻的一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端相连接；第十电阻的另一端分别与第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端、第十三电阻的另一端、第九电阻的一端、第一放大器的正输入端相连接，第九电阻的另一端与第一放大器的负输入端相连接并接地，第一放大器的输出端与第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端分别与第八电阻的一端、第二放大器的正输入端相连接，第二放大器的负输入端经过第七电阻接地，第二放大器的输出端与第八电阻的另一端相连接作为电路的输出端。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述检测电流发生器输出频率小于1赫兹的交流电。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述检测电流发生器还包括限值元件，当输出电流超过最大限值时，限值元件控制检测电流发生器以设定的最大限值作为输出电流。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第十至第十三电阻的大小依次为62欧姆、120欧姆、240欧姆、480欧姆。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述检测电流发生器的输入电压为5V。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第二电阻为可调电阻。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述钳表为高精度电流钳表。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第一、第二显示模块均为液晶显示器。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.通过接地回路电流大小，可以判断二次公共回路中性点是否存在多点接地故障，简单方便，判断速度快。

2.可以显示信号电流、二次公共回路电流和其他回路电流的具体大小和波形。

3.方向显示功能，当探测仪检测到***存在多点接地时会显示接地故障点的查找方向。

4.信号电流大小可以调节，依据现场情况不同，做不一样的信号电流选择，方便故障点的定位，且检测电流信号基于节点分流原理产生，更加精确，兼具实现高精度的电流表功能。

附图说明

图1是本实用新型的***结构模块连接示意图；

图2是本实用新型中，检测电流发生器的电气结构连接示意图；。

图3是判断***多点接地的工作原理示意图；

图4是具体实施例中，电压二次回路中性线网络多点接地检测电路原理图；

其中，R1至R13分别为第一至第十三电阻，P1.0至P1.3分别为第一至第四CPU引脚，A1和A2分别为第一、第二功率放大器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

在本实用新型的一个具体实施例中，以电压二次回路中性线网络多点接地为例，检测电路原理图如图4所示：该图示出了多点接地检测的原理图。在该图中A、B、C、D为中性线网络的一条支路中的几处接点，r1，r2，r3分别为支路中三段导线的电阻，D为永久接地点，r为在第二接地点接地电阻。通常情况下，变电站电压二次回路各中性线形成一个互相连通的网络，在控制室一点接地。当中性线网络中有且仅有一个接地点时，从该中性网络的任意一点对地之间注入电流，根据基尔霍夫电流定律，流入永久接地点的电流应该与注入的电流值相同，如果存在差异，则说明中间某处有寄生接地点(即除永久接地点之外的其他接地点)导致分流。基于这样的原理，根据中性线网络结构检测相关中性线回路的注入电流分布情况，即可查找出寄生接地点。

比如：A点对地(接地点)注入微小的电流I，在正常情况下(单点接地)流经接地导线AB段，BC段和CD段的电流相等，都为注入的电流I。但在支路中存在除永久接地点D之外的接地点C。这种情况下，在C与地之间存在的接地电阻r将起到分流作用，从而使流经接地导线CD段的电流必定小于注入的电流I。因此，只要检测出流经AB，BC，CD段的电流并与注入的电流进行比较，即可找到非永久接地点。

本实用新型的***结构模块连接示意图如图1所示，所述基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，包括分析仪、探测仪和钳表，所述分析仪和钳表相连接时共同组成故障分析模块，所述探测仪和钳表相连接时共同组成故障定位模块，所述分析仪包括第一数模转换模块、信号分析模块、信号控制模块、检测电流发生器以及第一显示模块；钳表与待测电力***二次回路主回路的母线和接地线相连接，钳表的输出端依次经过所述第一数模转换模块、信号分析模块后接入信号控制模块，所述信号控制模块的输出端分别与检测电流发生器和第一显示模块相连接，所述检测电流发生器的输出端接入待测电力***二次回路主回路的母线；所述探测仪包括滤波模块、第二数模转换模块、信号处理模块、故障分析定位模块、声光告警模块以及第二显示模块；钳表与待测电力***二次回路各个支路的接地线相连接，钳表的输出端依次经过滤波模块、第二数模转换模块、信号处理模块后接入故障分析定位模块，所述故障分析定位模块的输出端分别与声光告警模块和第二显示模块相连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，分析仪采用市电AC220V作为工作电源，将电源线的一端接入分析仪电源接口处，另一端接入电源插座；将钳表和信号线接入分析仪，使用信号线的红夹子接在接线端子排上，黑夹子接接地点，将分析仪所接入的钳表钳在公共回路和信号线上。确认所有线材连接正确，打开分析仪电源开关，分析仪会施加适合***检测的低频小电流信号。按不同接地程度自适应输出信号，分析仪会自动计算信号数据，当公共回路有且只有一个接地点时，液晶显示屏显示信号电流大小、公共回路电流大小、其他回路分流电流大小、接地方式是单点还是多点接地。

探测仪采用4节5号电池供电，如果被检测的***存在多点接地故障时，则选用探测仪进行接地故障点定位。使用探测仪时，先将钳表从分析仪取下，接入探测仪，注意插头对接，谨防错位，保持分析信号模式不变，电源处于开机状态；将4节5号电池装入探测仪电池壳中，确认所有操作正确，打开探测仪电源开关；探测仪电源指示灯亮，将钳表钳入被测地线，按“多点接地”功能后再按“测试”键进行接地检测。

本实用新型中，检测电流发生器的电气结构连接示意图如图2所示，所述检测电流发生器的具体电路结构包括第一至第十三电阻，第一至第四开关，第一、第二功率放大器；电路的输入端分别与第一电阻、第二电阻的一端相连接，第一电阻的另一端与第一开关的第一输入端相连接，第二电阻的另一端分别与第一开关的第二输入端、第三电阻的一端、第二开关的第二输入端、第四电阻的一端、第三开关的第二输入端、第五电阻的一端、第四开关的第二输入端相连接；第三电阻的另一端与第二开关的第一输入端相连接，第四电阻的另一端与第三开关的第一输入端相连接，第五电阻的另一端与第四开关的第一输入端相连接；第一至第四开关的第一输出端分别连接第一至第四CPU引脚，第一至第四开关的第二输出端分别与第十电阻的一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端相连接；第十电阻的另一端分别与第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端、第十三电阻的另一端、第九电阻的一端、第一放大器的正输入端相连接，第九电阻的另一端与第一放大器的负输入端相连接并接地，第一放大器的输出端与第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端分别与第八电阻的一端、第二放大器的正输入端相连接，第二放大器的负输入端经过第七电阻接地，第二放大器的输出端与第八电阻的另一端相连接作为电路的输出端。

P1.0，P1.1，P1.2，P1.3为CPU控制引脚，开关1、2、3、4为控制开关，由CPU引脚输出控制信号，控制开关状态。

根据节点分流原理，某一开关处于打开状态，5v直流电压就会在相应的输出电阻（62Ω、120Ω、240Ω、480Ω）产生压降，由欧姆定律，可以得到相应的输出电流（10mA、20mA、40mA、80mA）。当需要产生150mA的信号电流是，只需要相应的控制开关处于开状态就可以了。

判断***多点接地的工作原理示意图如图3所示，装置分析仪会向被测公共回路***施加一低频直流电流信号，单点接地时，该电流信号只能从N600接地线流过，该电流大小与施加信号源大小相等；而多点接地故障时，该信号源电流除了在N600接地线流过外，还会从其它接地线流过，因此通过对已知信号源与N600接地线测试信号大小的对比即可实现多点接地与否的判定。

如图3所示，当***为单电接地时，C与D处于断开状态，I1＝I2，电流钳表所测电流为0；当***存在多点接地时，多点接地点发生在C与D处，则I1＝I2+I3，电流钳表所测得电流为I1－I2＝I3，此电流变化频率与信号电流频率一致，根据这一特性可以判断***存在多点接地。

当***发生多点接地故障后，可使用探测仪对其它接地线逐一检测，对于没有发生多点接地故障的支路，检测不到信号电流，如图中的支路1与支路2；而对于发生多点接地故障的支路，探测仪检测到信号电流I3，如图中的支路n，通过对此电流分析从而实现接地故障点的定位。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：包括分析仪、探测仪和钳表，所述分析仪和钳表相连接时共同组成故障分析模块，所述探测仪和钳表相连接时共同组成故障定位模块，其中，

所述分析仪包括第一数模转换模块、信号分析模块、信号控制模块、检测电流发生器以及第一显示模块；钳表与待测电力***二次回路主回路的母线和接地线相连接，钳表的输出端依次经过所述第一数模转换模块、信号分析模块后接入信号控制模块，所述信号控制模块的输出端分别与检测电流发生器和第一显示模块相连接，所述检测电流发生器的输出端接入待测电力***二次回路主回路的母线；

所述探测仪包括滤波模块、第二数模转换模块、信号处理模块、故障分析定位模块、声光告警模块以及第二显示模块；钳表与待测电力***二次回路各个支路的接地线相连接，钳表的输出端依次经过滤波模块、第二数模转换模块、信号处理模块后接入故障分析定位模块，所述故障分析定位模块的输出端分别与声光告警模块和第二显示模块相连接。

2.如权利要求1所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述检测电流发生器的具体电路结构包括第一至第十三电阻，第一至第四开关，第一、第二功率放大器，其中，

电路的输入端分别与第一电阻、第二电阻的一端相连接，第一电阻的另一端与第一开关的第一输入端相连接，第二电阻的另一端分别与第一开关的第二输入端、第三电阻的一端、第二开关的第二输入端、第四电阻的一端、第三开关的第二输入端、第五电阻的一端、第四开关的第二输入端相连接；第三电阻的另一端与第二开关的第一输入端相连接，第四电阻的另一端与第三开关的第一输入端相连接，第五电阻的另一端与第四开关的第一输入端相连接；第一至第四开关的第一输出端分别连接第一至第四CPU引脚，第一至第四开关的第二输出端分别与第十电阻的一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端相连接；第十电阻的另一端分别与第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端、第十三电阻的另一端、第九电阻的一端、第一放大器的正输入端相连接，第九电阻的另一端与第一放大器的负输入端相连接并接地，第一放大器的输出端与第六电阻的一端相连接，第六电阻的另一端分别与第八电阻的一端、第二放大器的正输入端相连接，第二放大器的负输入端经过第七电阻接地，第二放大器的输出端与第八电阻的另一端相连接作为电路的输出端。

3.如权利要求1或2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述检测电流发生器输出频率小于1赫兹的交流电。

4.如权利要求1或2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述检测电流发生器还包括限值元件，当输出电流超过最大限值时，限值元件控制检测电流发生器以设定的最大限值作为输出电流。

5.如权利要求2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述第十至第十三电阻的大小依次为62欧姆、120欧姆、240欧姆、480欧姆。

6.如权利要求2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述检测电流发生器的输入电压为5V。

7.如权利要求2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述第二电阻为可调电阻。

8.如权利要求1或2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述钳表为高精度电流钳表。

9.如权利要求1或2所述的基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置，其特征在于：所述第一、第二显示模块均为液晶显示器。