一种短路故障行波信号提取设备和系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种短路故障行波信号提取设备和系统，包括：三个带电指示装置，分别与连接至三相电的三个高压绝缘子连接，该设备还包括：三个电阻和三个电容；其中，所述三个电容的一端作为三个输入端并分别与三个高压绝缘子连接，三个电容的另一端分别作为三个输出端并分别经由三个电阻接地，以在出现两相或三相短路故障的情况下在相应输出端得到短路故障行波信号。本实用新型将三个电容的一端分别与连接至三相电的三个高压绝缘子连接，另一端可以在输出端有效提取到所需的短路故障行波信号，并且在线路的主供端和备供端的隔离开关的下侧分别设置的短路故障行波信号提取设备可以作为行波测距的行波提取设备。
【专利说明】一种短路故障行波信号提取设备和系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及短路故障行波信号提取技术，具体地，涉及一种短路故障行波信号提取设备和系统。
【背景技术】
[0002]铁路电力贯通线是一个沿铁路敷设的单一辐射网，各配(变)电所沿线基本均匀分布，并且互相连接，构成手拉手供电方式。铁路电力贯通线承担着除牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷，其供电可靠性直接影响铁路运输的安全运行。
[0003]通常，对两相或三相短路故障的行波的提取提出了以下方法:通过安装在电力贯通线路两侧配电室内的电流互感器、电压互感器进行提取。但通过大量实践，此提取方法基本不能达到所需的效果，甚至提取不到所需的短路故障行波信号。现有技术采用的方法存在以下问题:
[0004](I)监测接地行波信号的电流互感器和电压互感器等的工频为50Hz，而行波信号为200K-2MHZ的高频信号，所以难以有效进行监测。
[0005]( 2 )如果通过电流互感器和电压互感器提取行波信号，那么电流互感器或电压互感器将需要串接或并接保护、计量、仪表等设备，并需要通过保护装置连接高压开关柜电磁操作回路，及通过约2.5平方独股铜线制成的连接线来连接，这些连接线相互之间干扰非常严重，并且，开关操作电磁线圈的电磁耦合对行波高频的分流和干扰也非常严重；
[0006](3)铁路电力贯通线路的一端作为主供端，另一端作为备供端，所以电流互感器或电压互感器回路与电力线路之间经常因处于断开状态而无电气连接，所以也无法作为检测行波信号的装置。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是提供一种短路故障行波信号提取设备和系统，用于解决电力传输线路中两相或三相短路时的短路故障行波信号的提取问题。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种短路故障行波信号提取设备，包括:三个带电指示装置，分别与连接至三相电的三个高压绝缘子连接，用于指示所述三相电的通断，该设备还包括:三个电阻和三个电容；其中，所述三个电容的一端作为三个输入端并分别与所述三个高压绝缘子连接，所述三个电容的另一端分别作为三个输出端并分别经由所述三个电阻接地，以在出现两相或三相短路故障的情况下在相应输出端得到短路故障行波信号。
[0009]优选地，所述电容为可调电容。
[0010]优选地，该设备还包括:三个钳位双向二极管，分别跨接在所述三个电阻的两侧，以用于限幅。
[0011]优选地，该设备还包括:行波信号显示装置，连接至所述三个输出端，用于显示所述短路故障行波信号。
[0012]优选地，所述行波信号显示装置为示波器。
[0013]优选地，所述三个输入端与所述三个高压绝缘子之间的线路和所述三个输出端与行波信号显示装置之间的线路采用屏蔽电缆。
[0014]优选地，该设备外部装有屏蔽金属外壳。
[0015]相应地，本实用新型还提供了一种短路故障行波信号提取系统，包括:以上所述的设备，其中，在电力贯通线路的主供端和备供端的高压绝缘子的下侧分别设置一所述短路故障行波信号提取设备。
[0016]通过上述技术方案，本实用新型将三个电容的一端分别与连接至三相电的三个高压绝缘子连接，另一端分别通过三个电阻接地，同时三个电容的另一端作为短路故障行波信号提取设备的三个输出端，通过三个电容的滤波作用，可以在输出端有效提取到所需的短路故障行波信号，并且在传输线路的主供端和备供端的高压绝缘子的下侧分别设置的短路故障行波信号提取设备可以作为行波测距的行波提取设备。
[0017]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1是本实用新型提供的短路故障行波信号提取设备的原理图；以及
[0020]图2是本实用新型提供的短路故障行波信号提取系统的示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0022]图1是本实用新型提供的短路故障行波信号提取设备的原理图，如图1所示，该设备可以包括三个带电显示装置及三个电阻Rl、R2、R3和三个电容C31、C32、C33，其中，三个带电显示装置分别与连接至三相电A、B、C的三个高压绝缘子Jl、J2、J3连接，以用于指示三相电路中的三相电A、B、C的通断。三个电容C31、C32、C33的一端作为三个输入端并分别与连接至三相电A、B、C的三个高压绝缘子Jl、J2、J3连接，三个电容C31、C32、C33的另一端分别作为三个输出端并分别经由三个电阻Rl、R2、R3接地。在发生两相或三相短路故障的情况下，可以在三个输出端中的两个相应的输出端或三个输出端得到短路故障行波信号。
[0023]其中，带电指示装置包括一电阻、一电容和一指示灯，电路连接关系如下:电容的一端与一个高压绝缘子连接，电容的另一端接地，电阻与指示灯串联连接后跨接在电容的两端。
[0024]在发生两相或三相短路故障的情况下，短路的两相或三相线电压发生骤变，会在三个输出端中的两个或三个输出端产生脉冲形式的频率为200K-20MHZ的高频的短路故障行波信号，产生的短路故障行波信号以光速传播至本实施方式提供的设备的输入端，并经过相应的电容。其中，由于电容对高频信号的低阻抗作用使得行波的电压主要由对应的电阻进行分压，因而从相应的输出端可以得到高频的短路故障行波信号。例如，假设B相和C相短路，所产生的短路故障行波信号将经过对应的电容C31和C32，行波的电压主要由对应的电阻Rl和R2进行分压，并在连接至电容C31和C32的输出端得到高频的短路故障行波信号。三个电阻R1、R2、R3的电阻值可以为10ΚΩ。
[0025]为了能够适应不同电抗参数的贯通电力线路，以上三个电容C31、C32、C33可以采用可调电容。三个电容C31、C32、C33的参数应根据可以很好地提取频段在200K-2MHZ的高频行波信号而进行设置，从而还可以有效避免该频段以外的其他信号的干扰。三个电容C31、C32、C33的电容值可以为50-120PF。
[0026]为了对瞬间过电压进行限幅，还可以分别在三个电阻Rl、R2、R3的两端跨接一双向钳位二极管TVS1、TVS2、TVS3，这样可以对幅值过大的高频行波进行限幅，从而可以为后续的信号处理装置提供合适幅值的行波信号。此外，行波信号的极性与故障瞬间的电网参数有关，因而每次发生故障时行波信号的极性可能不同，所以本实用新型采用了双向钳位
二极管。
[0027]在本实用新型提供的短路故障行波信号提取设备的三个输出端可以连接行波信号显示装置，该行波信号显示装置用于显示短路故障行波信号，并且还可以知道是哪两相发生了短路或者是三相均发生了短路。本领域技术人员应当理解，可以将三个输出端接入同一行波信号显示装置共同进行显示，也可以将三个输出端分别接入三个行波信号显示装置分别进行显示。行波信号显示装置可以为示波器。
[0028]优选情况下，三个输入端与三个高压绝缘子Jl、J2、J3之间的线路和三个输出端与行波信号显示装置之间的线路均采用屏蔽电缆，以防止外界的干扰。此外，可以在由三个电阻Rl、R2、R3、三个电容C31、C32、C33及三个双向钳位二极管TVS 1、TVS2、TVS3构成的电路外部安装屏蔽金属外壳。屏蔽金属外壳的作用是防止线路相互之间的干扰。本领域技术人员应当理解，屏蔽金属外壳需要接地，以提高设备的抗干扰能力。
[0029]需要说明的是，为了施工和维护方便，图1中所示的实施方式采用了端子排1，其中，端口 a、b、c与端口 a’、b’、c’对应。
[0030]图2是本实用新型提供的短路故障行波信号提取系统的示意图，如图2所示，在铁路电力贯通线路的主供端和备供端的高压绝缘子的下侧分别安装了一短路故障行波信号提取设备。其中，该系统主要用于铁路电力贯通线路供电系统中。
[0031]在发生短路故障的情况下，短路故障行波信号的传播速度为光速，可以根据主供端和备供端接收到短路故障行波信号的时间差来判断短路故障发生的位置，即可以用于行波测距。
[0032]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0033]本实用新型提供的技术方案直接从高压回路耦合，与采用电流互感器、电压互感器提取短路故障行波信号相比，本实用新型提供的设备不经保护、测量、控制等回路，减少了信号干扰，不需要对现有设备进行接线改造，而且设备体积小，安装方便，并且在进行行波测距时不受主供端和备供端供电关系的影响。
[0034]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0035]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种短路故障行波信号提取设备，包括:三个带电指示装置，分别与连接至三相电的三个高压绝缘子连接，用于指示所述三相电的通断，其特征在于，该设备还包括: 三个电阻和三个电容； 其中，所述三个电容的一端作为三个输入端并分别与所述三个高压绝缘子连接，所述三个电容的另一端分别作为三个输出端并分别经由所述三个电阻接地，以在出现两相或三相短路故障的情况下在相应输出端得到短路故障行波信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电容为可调电容。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括: 三个钳位双向二极管，分别跨接在所述三个电阻的两侧，以用于限幅。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括: 行波信号显示装置，连接至所述三个输出端，用于显示所述短路故障行波信号。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述行波信号显示装置为示波器。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述三个输入端与所述三个高压绝缘子之间的线路和所述三个输出端与行波信号显示装置之间的线路采用屏蔽电缆。
7.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备外部装有屏蔽金属外壳。
8.一种短路故障行波信号提取系统，其特征在于，包括: 权利要求1至7中任一项权利要求所述的设备， 其中，在铁路电力贯通线路的主供端和备供端的高压绝缘子的下侧分别设置一所述短路故障行波信号提取设备。
【文档编号】G01R31/08GK203519767SQ201320642336
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】曹广河, 张志刚, 何占元, 孟繁宏, 侯宏花 申请人:中国神华能源股份有限公司, 朔黄铁路发展有限责任公司