CN220064339U - 一种35kV输电线路接地故障检测分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，主要应用于电网故障检测仪器技术领域，含箱盖、箱体、工业电脑，所述箱盖与箱体铰接，所述控制模块，所述控制模块安装于箱体内，所述控制模块由工业电脑、触摸式显示屏、高压电源输出接口、测试连接线接口、仪器接地线接口、蜂鸣器、充电口、开关、软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路，所述触摸式显示屏两侧依次设置高压电源输出接口、测试连接线接口、仪器接地线接口、蜂鸣器、充电口、开关。应用本实用新型一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，体积小，整备质量轻，携带方便，操作便捷，能对定位故障线路进行分段的绝缘进行遥测，作业效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网故障检测仪器技术领域，具体涉及一种35kV输电线路接地故障检测分析装置。
背景技术
生活用电在人们生活中的依赖度越来越高，也对电网供电可靠率要求也越来越高。虽然近年来电网建设得到迅猛发展，但是各地电力部门的网架结构较为薄弱，还是赶不上人们对电力需求的发展。目前输电线路工作存在的主要问题有：
(1)输电线路查找故障较慢，故障定位难；
(2)巡视工作质量差、效率不高；
(3)一些供电局辖区多山，35kV线路地处山区地形复杂树木茂密且没有覆盖安装故障定位装置，经常发生线路故障，故障发生后排查难度大，消耗的人力物力多。发生故障后只能通过人工巡线的方式进行故障排查，没有专业的故障排查装置。
实用新型内容
本实用新型提出一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，解决故障查找困难，效率低，质量差，携带不便，经济性较差的问题。
本实用新型的技术方案为：一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，包括箱盖、箱体、工业电脑，所述箱盖与箱体铰接，所述控制模块，所述控制模块安装于箱体内，所述控制模块由工业电脑、触摸式显示屏、高压电源输出接口、测试连接线接口、仪器接地线接口、蜂鸣器、充电口、开关、软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路，所述触摸式显示屏两侧依次设置高压电源输出接口、测试连接线接口、仪器接地线接口、蜂鸣器、充电口、开关，所述工业电脑、触摸式显示屏、高压电源输出接口、测试连接线接口、仪器接地线接口、蜂鸣器、充电口、开关与软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路电气连接。
优选的，所述箱盖、箱体采用工程塑料制作。
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，使用时，检查仪器状态正常后，接入测试线，检查接线无误后，通过触摸式显示屏上检查测试线路是否有残余电压，当界面显示的残余电压为零时，才能进行检测操作，通过软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路分工配合，诊断线路故障。
本实用新型的有益效果：一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，体积小，整备质量轻，携带方便，操作便捷，能对定位故障线路进行分段的绝缘进行遥测，作业效率高。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构示意图；
图3为软启动电路结构示意图；
图4为耗尽基准的电路结构示意图；
图5为误差放大器结构示意图；
图6为PWM/PFM切换控制电路结构示意图；
图中，100-箱盖，200-箱体，300-控制模块，301-触摸式显示屏，302-高压电源输出接口，303-测试连接线接口，304-仪器接地线接口，305-蜂鸣器，306-充电口，307-开关。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式为：如图1、图2所示，一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，包括箱盖100、箱体200、工业电脑，所述箱盖100与箱体200铰接，所述控制模块300，所述控制模块300安装于箱体200内，所述控制模块300由工业电脑、触摸式显示屏301、高压电源输出接口302、测试连接线接口303、仪器接地线接口304、蜂鸣器305、充电口306、开关307、软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路，所述触摸式显示屏301两侧依次设置高压电源输出接口302、测试连接线接口303、仪器接地线接口304、蜂鸣器305、充电口306、开关307，所述工业电脑、触摸式显示屏301、高压电源输出接口302、测试连接线接口303、仪器接地线接口304、蜂鸣器305、充电口306、开关307与软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路电气连接。
软启动电路：电路启动阶段，易出现浪涌电流和过冲电压，通过软启动电路使得输出电压缓慢上升到预设电压，保护元器件的工作安全。
当升压型DC-DC转换器上电开始工作时，输出电压是逐渐从零上升到预设值的，所以在启动阶段反馈电压VFB比较小，若与固定的基准电压一起输入误差放大器，会导致误差放大器输出过高，最后PWM比较器输出大占空比的调制信号，使得NMOS功率管导通时间过长，电感电流不断增大，产生的浪涌电流和过冲电压致使芯片遭受损坏。为避免上述的情况，本实用新型了软启动电路，通过产生逐渐升高的基准电压Vref_FB来限制误差放大器的输出，避免占空比信号过大。
基准电压源：提供一个不受电压源和温度影响的高精度参考电压，采用了耗尽管结构来实现。耗尽管结构的基准电压源不需要启动电路，电路结构更简单，极低的静态功耗符合高效率***的设计目标。
本实用新型设计的升压型DC-DC转换器要实现全负载的高效率，就需要尽可能选用更低功耗的电路结构。传统的带隙基准电路结构复杂，需要使用运算放大器电路和启动电路，运放的性能直接影响输出基准电压的精度，并且消耗的电流一般在十几μA，不利于高效率设计。本实用新型采用了耗尽基准，简化了电路结构，不再需要运算放大器电路和启动电路，减少了版图面积，节省了成本，并能大幅减小静态功耗。开关管M7、M8，增强管M9。信号EN为使能控制信号，EN_N为它的反相控制信号，当EN为高电平时电路正常工作，此时M1管为关闭状态，M6管和M10管为开启状态。M4、M5和M11为耗尽管，其阈值电压为负值。M5管的栅极直接连接地，当M6管开启后栅源电压VGS5等于零，产生恒定支路电流。耗尽管M4的存在可以抑制沟道长度调制效应，减小VDD变化对M5管电流的影响。M5管所在支路的电流通过电流镜拷贝到M9所在支路，再通过I-V转换为M9的栅极电压，即基准电压Vref。M12为开关管，受软启动信号Vsoft控制，产生逐渐升高的基准电压Vref_FB。
误差放大器：是本实用新型的DC-DC转换器的核心模块之一，其性能的优劣会直接影响输出电压的精度和***的响应速度。多级放大器拥有较高的增益，但其静态电流较大，也不利于补偿。对于本实用新型的DC-DC转换器来说，单级放大器更符合低功耗设计要求，采用折叠式共源共栅结构的增益较大，能够满足芯片的性能要求。
与传统折叠式共源共栅结构不同，本实用新型的NMOS负载采用低电压的连接方式，误差放大器的输出电压摆幅更大。VBP1、VBP2、VBN3和VBN4提供合适的偏置电压。误差放大器的输入端分别为Vref_FB和VFB，信号Vref_FB由基准电压电路提供，信号VFB为反馈电压，按特定比例实时采样输出电压值。VE为误差放大器输出信号，为Vref_FB和VFB的差值放大信号。当输出电压下降时，VFB信号跟随下降，此时Vref_FB>VFB，输出信号VE上升，占空比增大，调节输出电压回升；当输出电压上升降时，VFB信号跟随上升，此时Vref_FB<VFB，输出信号VE下降，占空比减小，调节输出电压回落。
PWM/PFM切换控制电路：本实用新型检测PWM比较器输出信号VPWM的占空比。若由轻载开始增加负载电流，VPWM信号占空比增加，加大到一定程度时就会自动切换为PWM工作模式。对比检测电流的“硬”切换，检测占空比能够让PWM和PFM模式切换更平滑。将PWM比较器输出信号的高电平时间与电感电流到达限流值Ipfm所需的时间进行比较，持续时间更长的信号将决定NMOS功率管的导通时长，使***在PWM和PFM两种工作模式之间的切换更加平滑。PWM/PFM切换控制电路：PWM比较器的两端分别输入三角波信号VRAMP和误差放大器输出信号VE，结束浪涌保护状态时，浪涌保护电路输出信号Vrush为低电平。PWM比较器的输出信号VPWM是振荡器的开关控制信号，若处于跳周期状态，VPWM信号会出现一个周期内都为低电平的状况，此时振荡器停止工作，降低能量损耗，直到VPWM信号再次为高电平时，振荡器恢复工作。
在一个周期内，假设PWM比较器的输出VPWM高电平时间为t1，电感电流到达限流点Ipfm的时间为t2。轻载时，转换器工作在PFM模式下，t1<t2，信号VPWM开启NMOS功率管，到达峰值限流点Ipfm后，由Vipfm信号关闭NMOS功率管，并开启PMOS功率管进入续流阶段。本文设计的PWM/PFM切换控制电路以RS触发器为关键逻辑电路，其具体工作原理如下：轻载时，误差放大器的输出较低，VPWM信号输出高电平时间很短，输入RS触发器的S端，Vipfm信号初始状态低电平，Q端保持高电平，NOR1输出低电平信号。OSC_N为振荡器信号OSC的反相，此时为低电平，NOR2的输出信号control_N为高电平，此时开启NMOS功率管。直到电感电流到达限流点Ipfm时，Vipfm信号变为高电平，RS触发器复位，Q端为低电平，此时VPWM早已为低电平，control_N为低电平，此时关闭NMOS功率管。
若加大负载，误差放大器的输出信号VE增大，VPWM高电平时间t1变大。当t1>t2时，NMOS功率管的开启和关断由VPWM信号和OSC信号来进行控制，不再受Vipfm信号影响，即转换器进入PWM工作模式。此状态下，PWM/PFM切换控制电路的具体工作原理如下：VPWM信号输入RS触发器的S端，Q端输出高电平，NOR1输出低电平。当Vipfm信号变为高电平，Q变为低电平，此时VPWM信号仍为高电平，NOR1输出低电平，NMOS功率管保持开启，直到PWM信号变为低电平时才关闭。
具体的，所述箱盖100、箱体200采用工程塑料制作。所述工程塑料制作的箱盖100、箱体200结构强度高，质量轻，携带方便。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，包括箱盖(100)、箱体(200)、工业电脑，所述箱盖(100)与箱体(200)铰接，其特征在于：还包括控制模块(300)，所述控制模块(300)安装于箱体(200)内，所述控制模块(300)由工业电脑、触摸式显示屏(301)、高压电源输出接口(302)、测试连接线接口(303)、仪器接地线接口(304)、蜂鸣器(305)、充电口(306)、开关(307)、软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路，所述触摸式显示屏(301)两侧依次设置高压电源输出接口(302)、测试连接线接口(303)、仪器接地线接口(304)、蜂鸣器(305)、充电口(306)、开关(307)，所述工业电脑、触摸式显示屏(301)、高压电源输出接口(302)、测试连接线接口(303)、仪器接地线接口(304)、蜂鸣器(305)、充电口(306)、开关(307)与软启动电路、基准电压源、误差放大器、PWM/PFM切换控制电路电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种35kV输电线路接地故障检测分析装置，其特征在于：所述箱盖(100)、箱体(200)采用工程塑料制作。
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