一种单相接地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单相接地故障行波信号提取设备和系统，包括：三个带电显示装置，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：电阻和三个电容；其中，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，三个电容的另一端相接后作为输出端并经由电阻接地，以在出现单相接地故障的情况下在输出端得到单相接地故障行波信号。本实用新型可以在输出端有效提取到所需的单相接地故障行波信号，并且在线路的主供端和备供端的高压绝缘子的下侧分别设置的单相接地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】一种单相接地故障行波信号提取设备和系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及单相接地故障行波信号提取设备，具体地，涉及一种单相接地故障行波信号提取设备和系统。
【背景技术】
[0002]铁路电力贯通线通常为中性点不接地电力线路，电力线路的故障中有很大一部分为单相接地故障。单相接地故障多发生在潮湿、多雨天气，大多由树木侵限、配电线路上高压绝缘子单相击穿、单相断线以及小动物危害等因素引起。在发生单相接地故障的情况下，线电压的大小和相位不会发生改变并仍保持对称且系统绝缘又是按线电压设计的，所以允许短时运行而不需切断故障设备，一般可运行1-2小时，以提高供电可靠性，但是，在三相电的一相接地时，其他两相对地电压将升高为相电压的1.732倍，特别是发生间歇性电弧接地时，将升高为相电压的2.5-3.0倍，甚至可能产生几倍于正常电压的谐振过电压，从而危及变电设备的绝缘，严重时有可能使线路上的高压绝缘子击穿，造成短路事故，同时也可能烧毁部分配电变压器，使线路上的避雷器、熔断器发生绝缘击穿、烧毁等，造成重大事故。
[0003]对于导线落地这类的单相接地故障，如果配电线路未停运，对于行人和线路巡视人员来说，可能发生跨步电压，从而引起人身电击事故，特别在夜间，此类事故更有可能发生,此外,还可能发生牲畜电击伤亡事故。
[0004]通常，对单相接地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、电压互感器提取。
[0005]通过大量实践得出，这种方法连对于相间短路故障引起的比较强行波信号的提取都比较困难，所以对于单相接地故障引起的非常弱的行波信号的提取就更加困难了，甚至根本提取不到需要的行波信号。因此至今未见有成熟的铁路电力贯通线单相接地故障的行波提取设备的运行。现有技术采用的方法存在以下问题:
[0006](I)在发生接地故障时，线电压保持不变，电流只增加电容电流，然而，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；
[0007](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，以及通过约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；
[0008](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运行线路经常因处于线路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
[0009]本实用新型的目的是提供一种单相接地故障行波信号提取设备和系统，用于解决电力线路单相接地时的行波信号的提取问题。
[0010]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种单相接地故障行波信号提取设备，包括:三个带电显示装置，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: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相接后作为输出端并经由所述电阻接地，以在出现单相接地故障的情况下在输出端得到单相接地故障行波信号。
[0011]优选地，所述电容为可调电容。
[0012]优选地，该设备还包括:双向钳位二极管，跨接在所述电阻的两端，以用于限幅。
[0013]优选地，该设备还包括:行波信号显示装置，连接至所述输出端，用于显示所述单相接地故障行波信号。
[0014]优选地，所述行波信号显示装置为示波器。
[0015]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输出端与行波信号显示装置之间的线路采用屏蔽电缆。
[0016]优选地，该设备外部有屏蔽金属外壳。
[0017]相应地，本实用新型还提供了一种单相接地故障行波信号提取系统，包括以上所述的设备，其中，在铁路电力贯通线路的主供端和备供端分别连接了一单相接地故障行波信号提取设备，该设备的三个输入端分别与主供端或备供端的三个高压绝缘子和三个带电显示装置连接。
[0018]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，另一端相接后通过电阻接地，同时该另一端作为单相接地故障行波信号提取设备的输出端，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单相接地故障行波信号，并且在线路的主供端和备供端的高压绝缘子的下侧分别设置的单相接地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。
[0019]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】
[0020]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:
[0021]图1是本实用新型提供的单相接地故障行波信号提取设备的原理图；以及
[0022]图2是本实用新型提供的单相接地故障行波信号提取系统的示意图。
【具体实施方式】
[0023]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。
[0024]图1是本实用新型提供的单相接地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电阻RO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三个高压绝缘子Jl、J2、J3连接，三个电容C31、C32、C33的另一端相接后作为输出端并经由电阻RO接地，在发生单相接地故障的情况下，可以在输出端得到单相接地故障行波信号。
[0025]其中，带电显示装置包括一电阻、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。
[0026]在电力线路正常工作的情况下，三相电A、B、C的零序电压为0，而在发生单相接地故障的情况下，由于接地的线路的相电压骤变为0，使得零序电压会发生骤变，这种情况下会产生脉冲形式的频率为200K-2MHZ的高频的行波信号，产生的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电阻RO进行分压，因而从本设备的输出端可以得到高频的行波信号。电阻RO的电阻值可以为10ΚΩ。
[0027]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。
[0028]为了对瞬间过电压进行限幅，还可以在电阻RO的两端跨接一双向钳位二极管TVS0，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。
[0029]在本实用新型提供的单相接地故障行波信号提取设备的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单相接地故障行波信号。该行波信号显示装置可以为示波器。
[0030]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，可以在由三个电容C31、C32、C33及电阻R0、双向钳位二极管TVSO构成的电路的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。
[0031]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。
[0032]图2是本实用新型提供的单相接地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单相接地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。
[0033]在发生单相接地故障的情况下，单相接地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单相接地故障行波信号的时间差来判断接地故障发生的位置，即可以用于行波测距。
[0034]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。
[0035]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、电压互感器提取单相接地故障行波信号相比，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。
[0036]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。
[0037]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】
1.一种单相接地故障行波信号提取设备，包括:三个带电显示装置，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: 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相接后作为输出端并经由所述电阻接地，以在出现单相接地故障的情况下在输出端得到单相接地故障行波信号。
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: 双向钳位二极管，跨接在所述电阻的两端，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，连接至所述输出端，用于显示所述单相接地故障行波信号。
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。
8.一种单相接地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单相接地故障行波信号提取设备。
【文档编号】G01R31/08GK203519768SQ201320642339
【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】魏俦元, 孟繁宏, 何占元, 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