专利名称：20Hz低频信号滤波通道的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发变组保护中的注入式定子接地保护，具体讲是涉及一种20Hz 低频信号滤波通道。属于电力自动化技术领域。
背景技术：
注入式定子接地保护，通过在发电机定子加一信号电源，可区分正常运行和接地 故障。注入电源产生的谐波和发电机运行时产生的谐波对于注入式定子接地保护的正常运 行有着重要的影响。消除谐波的方法之一是从算法上进行滤波，但算法不能有效地滤除全 部谐波，因此有必要设计一种20Hz低频信号滤波通道。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于注入式定子接地保护的20Hz低 频信号滤波通道。 为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的 —种20Hz低频信号滤波通道，包括相互串联的二阶带阻滤波通道和二阶带通滤
波通道，所述二阶带阻滤波通道包括，两串联电容组与两串联电阻R1、 R2并联连接后与运
算放大器一的同相输入端相连，运算放大器一的同相输入端同时通过相互并联的电阻R4、
C6后接地，两串联电容组之间的节点通过电阻R3分别接至运算放大器一的反相输入端和
输出端，两串联电阻R1、R2之间的节点通过电容C5分别接至运算放大器一的反相输入端和
输出端，其特征在于所述两个电容组为并联的电容C1、C2和电容C3、C4。这样可以得到比
较理想的电容参数，有利于20Hz信号的传输，得到更理想的幅频特性。 前述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于在运算放大器一的同相输入端与反
相输入端之间直接连接电容C10，用于防止通道过激。 前述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于所述二阶带通滤波通包括运算放大 器二，运算放大器二的反相输入端通过电容C9连接电阻R5，电阻R5与二阶带阻滤波通道相 连。通过改变R5的阻值，可以调整滤波通道的中心频率。 前述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于电阻R5与电容C9之间的节点通过 一并联电容组C7、 C8接入运算放大器二的输出端。 前述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于在所述二阶带通滤波通道的运算放 大器的两个输入端之间直接连接有电容C11，用于防止通道过激。 本实用新型的设计原理为 1.带阻通道的设计 影响注入式定子接地保护运行的因素主要是系统中的基波和各种谐波，其中基波 的影响较大。尤其在机端附近发生接地故障时，故障电流中大部分为基波电流分量，20Hz的 电流分量相对较小，这影响了 20Hz故障量的检测灵敏度。为了提高保护性能，首先必须去 除基波的影响。[0013] 2.带通通道的设计 在注入式定子接地保护系统中，考虑到发电机机端发生单相接地时，会产生较大
的基波分量，必须加电阻分压器和中间变流器以使保护装置能够承受，在縮小基波分量的 同时，20Hz分量也给縮小了，这给保护的测量精度带来了影B向，为此，有必要设计一种带通
滤波器以放大20Hz分量，同时滤掉系统中的高次谐波，以满足保护测量精度的要求。 3. 20Hz低频信号滤波通道 将步骤1和步骤2所述的滤波通道合二为一，便形成了 20Hz低频信号滤波通道。 本实用新型所达到的有益效果 本实用新型的20Hz低频信号滤波通道，通过将二阶带阻滤波通道和二阶带通滤 波通的结合，并对电路进行的改进，实现滤除基波及系统中的高次谐波，以满足保护测量精 度的要求。
图1为注入式定子接地保护外回路连接示意图； 图2为20Hz低频信号滤波通道带阻通道； 图3为带阻通道幅频特性示意图； 图4为20Hz低频信号滤波通道带通通道； 图5为带通通道幅频特性示意图； 图6为20Hz低频信号滤波通道； 图7为20Hz低频信号滤波通道幅频特性示意图。
具体实施方案
以下结合附图对本实用新型作具体的介绍如下。 注入式定子接地保护，通过在发电机定子加一信号电源，可区分正常运行和接地 故障。正常运行时发电机由外加电源引起的对地泄漏电流较小；而发生单相接地故障时，此 电流明显地发生改变，通过直接或间接检测该电流的变化，可以发现接地故障的存在。注入 式定子接地保护具有保护不受机组运行状况影响、无死区、灵敏度高等特点，能检测发电机 定子绕组、发电机中性点与发电机定子绕组直接相连的其它元件(如主变压器低压绕组和 厂高变的高压绕组)发生的接地故障，且有相同的灵敏度。这种原理既能在100%范围内测 量定子接地故障，同时也能反映定子绕组绝缘下降，起到对绝缘老化监视的作用，其接线示 意如图l所示。 但是，在机端附近发生接地故障时，故障电流中大部分为基波电流分量，20Hz的电 流分量相对较小，这影响了 20Hz故障量的检测灵敏度。为了提高保护性能，设计了 20Hz低 频信号滤波通道，其实施方案如下 1.带阻通道的设计 影响注入式定子接地保护运行的因素主要是系统中的基波和各种谐波，其中基波 的影响较大。尤其在机端附近发生接地故障时，故障电流中大部分为基波电流分量，20Hz的 电流分量相对较小，这影响了 20Hz故障量的检测灵敏度。为了提高保护性能，首先必须去 除基波的影响。图2为20Hz低频信号带阻滤波器。其中心频率为50Hz，其幅频特性如图3
4所示。元件参数如下Cl = 0. lu、C2 = 0. lu、C3 = 0. lu、C4 = 0. lu、C5 = 0. 47u、C6 = 0. lu、Rl = 16k、R2 = 16k、 Rl = 16k、 R3 = 10k、 R4 = 750k 2.带通通道的设计 在注入式定子接地保护系统中，考虑到发电机机端发生单相接地时，会产生较大
的基波分量，必须加电阻分压器和中间变流器以使保护装置能够承受，在縮小基波分量的 同时，20Hz分量也给縮小了，这给保护的测量精度带来了影B向，为此，有必要设计一种带通
滤波器以放大20Hz分量，同时滤掉系统中的高次谐波，以满足保护测量精度的要求。图4 为带通滤波通道，其中心频率为20Hz，其幅频特性如图5所示。参数如下C7 = 0. lu、 C8 = 0. 22u、 C9 = 0. 22u、 R5 = 10k、 R6 = 10k、 R7 = 180k、 R8 = 10k 3. 20Hz低频信号滤波通道 将步骤1和步骤2所述的滤波通道合二为一，便形成了 20Hz低频信号滤波通道， 如图6所示，其中心频率为20Hz，带宽为8Hz。其幅频特性如图7所示。 以上已以较佳实施例公布了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用 等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求一种20Hz低频信号滤波通道，包括相互串联的二阶带阻滤波通道和二阶带通滤波通道，所述二阶带阻滤波通道包括，两串联电容组与两串联电阻R1、R2并联连接后与运算放大器一的同相输入端相连，运算放大器一的同相输入端同时通过相互并联的电阻R4、C6后接地，两串联电容组之间的节点通过电阻R3分别接至运算放大器一的反相输入端和输出端，两串联电阻R1、R2之间的节点通过电容C5分别接至运算放大器一的反相输入端和输出端，其特征在于所述两个电容组为并联的电容C1、C2和电容C3、C4。
2. 根据权利要求1所述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于在运算放大器一的同 相输入端与反相输入端之间直接连接电容CIO。
3. 根据权利要求1或2所述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于所述二阶带通滤 波通道包括运算放大器二，运算放大器二的反相输入端通过电容C9连接电阻R5，电阻R5与 二阶带阻滤波通道相连。
4. 根据权利要求3所述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于电阻R5与电容C9之 间的节点通过一并联电容组C7、 C8接入运算放大器二的输出端。
5. 根据权利要求3所述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于在所述二阶带通滤波 通道的运算放大器二的两个输入端之间直接连接有电容Cll。
6. 根据权利要求5所述的20Hz低频信号滤波通道，其特征在于Cl = 0. lu、 C2 = 0. lu、 C3 = 0. lu、 C4 = 0. lu、 C5 = 0. 47u、 C6 = 0. lu、 Rl = 16k、 R2 =16k、 Rl = 16k、 R3 = 10k、 R4 = 750k、 C7 = 0. lu、 C8 = 0. 22u、 C9 = 0. 22u、 R5 = 10k、 R6 = 10k、R7 = 180k、R8 = 10k。
专利摘要本实用新型公开了一种20Hz低频信号滤波通道，包括相互串联的二阶带阻滤波通道和二阶带通滤波通道，所述二阶带阻滤波通道包括，两串联电容组与两串联电阻R1、R2并联连接后与运算放大器一的同相输入端相连，运算放大器一的同相输入端同时通过相互并联的电阻R4、C6后接地，两串联电容组之间的节点通过电阻R3分别接至运算放大器一的反相输入端和输出端，两串联电阻R1、R2之间的节点通过电容C5分别接至运算放大器一的反相输入端和输出端，其特征在于所述两个电容组为并联的电容C1、C2和电容C3、C4。本实用新型的20Hz低频信号滤波通道，可实现滤除基波及系统中的高次谐波，以满足保护测量精度的要求。
文档编号H02J3/01GK201528203SQ200920256880
公开日2010年7月14日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者刘小波 申请人:国电南京自动化股份有限公司