一种交流接地精准判断的零序电流取样电路及其判断方法与流程

本发明涉及一种零序电流取样电路及接地判断方法，特别是一种交流接地精准判断的零序电流取样电路及其判断方法。

背景技术：

电网的接地故障是一种常见故障，如果发生要及时进行排除处理，否则会影响电网的安全运行。目前在电网的各个连接关口一般均设置具有接地故障保护装置，在其检测到接地故障时会发出报警信号，并在超过设定时间后发出断开接地故障线路的跳闸信号，以避免事故的扩大。

由于电网结构和接地方式的多样性，现有的电网接地保护装置类产品普遍存在接地判断不准确的问题，多有误报和漏报接地故障的情况，因此危害电网的安全、经济运行。

现有的电网接地保护装置类产品的接地故障判断不准确的主要原因是其对接地故障产生的零序电流的取样不准确造成的，因为接地故障产生的零序电流的取样涉及高压电气隔离等措施及较小的接地故障电流混杂于负载大电流中，要取得在幅值上和相位上与实际接地故障电流成线性比例的可让智能微处理电路读取的信号比较困难。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种交流接地精准判断的零序电流取样电路及其判断方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种交流接地精准判断的零序电流取样电路，其特征在于：包含A相取样电路、B相取样电路、C相取样电路、零序电流幅值A/D转换模块、零序电阻相位预处理模块、智能微处理器，A相取样电路、B相取样电路和C相取样电路分别进行三相电源电流取样并将三相电流信号叠加后输送至零序电流幅值A/D转换模块和零序电阻相位预处理模块将零序电流的幅值和相位进行正确的接地故障判断、报警或输出保护信号。

进一步地，所述A相取样电路结构为，电流互感器La1设置在三相电源A相线路上进行电流取样，电流互感器La1一端与转换电阻Ra1和分压调节电位器Ra2的一端连接，电流互感器La1另一端与转换电阻Ra1另一端和分压电阻Ra3的另一端连接，分压调节电位器Ra2和分压电阻Ra3的另一端与限流保护电阻Ra4的一端连接，限流保护电阻Ra4另一端与信号跟随PNP型三极管Da1的基极、相位反馈调节电感La2的一端连接，相位反馈调节电感La2另一端与相位反馈限定电阻Ra5一端连接，相位反馈限定电阻Ra5另一端与信号跟随PNP型三极管Da1集电极、相位反馈比例电阻Ra6一端连接，信号跟随PNP型三极管Da1的发射极与信号限定电阻Ra7和信号跟随分流电阻Ra8的一端连接，信号跟随分流电阻Ra8另一端接地，过电压保护器件Da2正极与电流互感器La1另一端连接，过电压保护器件Da2负极与信号跟随PNP型三极管Da1基极连接；

所述B相取样电路结构为，电流互感器Lb1设置在三相电源B相线路上进行电流取样，电流互感器Lb1一端与转换电阻Rb1和分压调节电位器Rb2的一端连接，电流互感器Lb1另一端与转换电阻Rb1另一端和分压电阻Rb3的另一端连接，分压调节电位器Rb2和分压电阻Rb3的另一端与限流保护电阻Rb4的一端连接，限流保护电阻Rb4另一端与信号跟随PNP型三极管Db1的基极、相位反馈调节电感Lb2的一端连接，相位反馈调节电感Lb2另一端与相位反馈限定电阻Rb5一端连接，相位反馈限定电阻Rb5另一端与信号跟随PNP型三极管Db1集电极、相位反馈比例电阻Rb6一端连接，信号跟随PNP型三极管Db1的发射极与信号限定电阻Rb7和信号跟随分流电阻Rb8的一端连接，信号跟随分流电阻Rb8另一端接地，过电压保护器件Db2正极与电流互感器Lb1另一端连接，过电压保护器件Db2负极与信号跟随PNP型三极管Db1基极连接；

所述C相取样电路结构为，电流互感器Lc1设置在三相电源C线路上进行电流取样，电流互感器Lc1一端与转换电阻Rc1和分压调节电位器Rc2的一端连接，电流互感器Lc1另一端与转换电阻Rc1另一端和分压电阻Rc3的另一端连接，分压调节电位器Rc2和分压电阻Rc3的另一端与限流保护电阻Rc4的一端连接，限流保护电阻Rc4另一端与信号跟随PNP型三极管Dc1的基极、相位反馈调节电感Lc2的一端连接，相位反馈调节电感Lc2另一端与相位反馈限定电阻Rc5一端连接，相位反馈限定电阻Rc5另一端与信号跟随PNP型三极管Dc1集电极、相位反馈比例电阻Rc6一端连接，信号跟随PNP型三极管Dc1的发射极与信号限定电阻Rc7和信号跟随分流电阻Rc8的一端连接，信号跟随分流电阻Rc8另一端接地，过电压保护器件Dc2正极与电流互感器Lc1另一端连接，过电压保护器件Dc2负极与信号跟随PNP型三极管Dc1基极连接。

进一步地，电压偏置电阻R9一端与工作直流电源VDD连接，电压偏置电阻R9另一端与电流互感器La1另一端、电流互感器Lc1另一端和电压偏置电阻R10一端连接，电压偏置电阻R10另一端接地，过电压保护器件Da2正极与过电压保护器件D3负极连接，过电压保护器件D3和过电压保护器件Db2的正极接地，过电压保护器件Dc2的正极连接电流互感器Lc1的另一端。

进一步地，所述相位反馈比例电阻Ra6、相位反馈比例电阻Rb6和相位反馈比例电阻Rc6的另一端与工作直流电源VDD、过电压保护器件D4负极和零序电流提取PNP型三极管D5集电极连接，过电压保护器件D4正极接地，信号限定电阻Ra7、信号限定电阻Rb7和信号限定电阻Rc7的另一端连接零序电流提取PNP型三极管D5的基极，零序电流提取PNP型三极管D5的发射极与零序电流负载电阻R11一端、零序电流幅值A/D转换模块的输入端和零序电阻相位预处理模块的输入端连接，零序电流幅值A/D转换模块和零序电阻相位预处理模块的输出端与智能微处理器连接。

一种交流接地精准判断方法，其特征在于包含以下步骤：

A相电流精准取样：A相电流经电流互感器La1电气隔离后由转换电阻Ra1转变为转换电阻Ra1二端的电压信号，经分压调节电位器Ra2和分压电阻Ra3分压及分压调节在分压调节电位器Ra2和分压电阻Ra3连接处输出与A相电流在幅值上精准比例的信号，经限流保护电阻Ra4送至信号跟随PNP型三极管Da1的基极，通过相位反馈调节电感La2、相位反馈限定电阻Ra5、相位反馈比例电阻Ra6的相位比例反馈和调节，在信号跟随PNP型三极管Da1的发射级和信号跟随分流电阻Ra8的连接处输出与A相电流在幅值上精准比例和在相位上精准一致的A相电流取样信号；

B相电流精准取样：B相电流经电流互感器Lb1电气隔离后由转换电阻Rb1转变为转换电阻Rb1二端的电压信号，经分压调节电位器Rb2和分压电阻Rb3分压及分压调节在分压调节电位器Rb2和分压电阻Rb3连接处输出与B相电流在幅值上精准比例的信号，经限流保护电阻Rb4送至信号跟随PNP型三极管Db1的基极，通过相位反馈调节电感Lb2、相位反馈限定电阻Rb5、相位反馈比例电阻Rb6的相位比例反馈和调节，在信号跟随PNP型三极管Db1的发射级和信号跟随分流电阻Rb8的连接处输出与B相电流在幅值上精准比例和在相位上精准一致的B相电流取样信号；

C相电流精准取样：C相电流经电流互感器Lc1电气隔离后由转换电阻Rc1转变为转换电阻Rc1二端的电压信号，经分压调节电位器Rc2和分压电阻Rc3分压及分压调节在分压调节电位器Rc2和分压电阻Rc3连接处输出与C相电流在幅值上精准比例的信号，经限流保护电阻Rc4送至信号跟随PNP型三极管Dc1的基极，通过相位反馈调节电感Lc2、相位反馈限定电阻Rc5、相位反馈比例电阻Rc6的相位比例反馈和调节，在信号跟随PNP型三极管Dc1的发射级和信号跟随分流电阻Rc8的连接处输出与C相电流在幅值上精准比例和在相位上精准一致的C相电流取样信号；

零序电流精确取样：A、B、C三相电流分别经信号限定电阻Ra7、信号限定电阻Rb7、信号限定电阻Rc7汇集至零序电流提取PNP型三极管D5基极处相加，在零序电流提取PNP型三极管D5发射极与零序电流负载电阻R11连接处输出零序电流信号，其幅值经零序电流幅值A/D转换模块数字化、相位经零序电阻相位预处理模块数字化后送至智能微处理器，智能微处理器根据精准的零序电流的幅值和相位进行正确的接地故障判断、报警或输出保护信号。

进一步地，电压偏置电阻R9和电压偏置电阻R10提供偏置电压、保证A相交流电流的正常取样，过电压保护器件Da2/过电压保护器件Db2/过电压保护器件Dc2和过电压保护器件D3限止其前面部分过电压避免其后面部分电路损坏。

进一步地，过电压保护器件D4限止通过电源引入的损坏性过电压。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单、运行可靠、性价比高，通过零序电流取样精确判断电网接地保护装置产品的交流接地情况，使接地保护装置产品能够对接地故障准确发出报警信号或者正确发出断开接地故障线路的跳闸信号，保证电网的安全、经济运行。

附图说明

图1是本发明的一种交流接地精准判断的零序电流取样电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图所示，一种交流接地精准判断的零序电流取样电路，包含A相取样电路、B相取样电路、C相取样电路、零序电流幅值A/D转换模块1、零序电阻相位预处理模块2、智能微处理器3，A相取样电路、B相取样电路和C相取样电路分别进行三相电源电流取样并将三相电流信号叠加后输送至零序电流幅值A/D转换模块1和零序电阻相位预处理模块2将零序电流的幅值和相位进行正确的接地故障判断、报警或输出保护信号。

A相取样电路结构为，电流互感器La1设置在三相电源A相线路上进行电流取样，电流互感器La1一端与转换电阻Ra1和分压调节电位器Ra2的一端连接，电流互感器La1另一端与转换电阻Ra1另一端和分压电阻Ra3的另一端连接，分压调节电位器Ra2和分压电阻Ra3的另一端与限流保护电阻Ra4的一端连接，限流保护电阻Ra4另一端与信号跟随PNP型三极管Da1的基极、相位反馈调节电感La2的一端连接，相位反馈调节电感La2另一端与相位反馈限定电阻Ra5一端连接，相位反馈限定电阻Ra5另一端与信号跟随PNP型三极管Da1集电极、相位反馈比例电阻Ra6一端连接，信号跟随PNP型三极管Da1的发射极与信号限定电阻Ra7和信号跟随分流电阻Ra8的一端连接，信号跟随分流电阻Ra8另一端接地，过电压保护器件Da2正极与电流互感器La1另一端连接，过电压保护器件Da2负极与信号跟随PNP型三极管Da1基极连接；

B相取样电路结构为，电流互感器Lb1设置在三相电源B相线路上进行电流取样，电流互感器Lb1一端与转换电阻Rb1和分压调节电位器Rb2的一端连接，电流互感器Lb1另一端与转换电阻Rb1另一端和分压电阻Rb3的另一端连接，分压调节电位器Rb2和分压电阻Rb3的另一端与限流保护电阻Rb4的一端连接，限流保护电阻Rb4另一端与信号跟随PNP型三极管Db1的基极、相位反馈调节电感Lb2的一端连接，相位反馈调节电感Lb2另一端与相位反馈限定电阻Rb5一端连接，相位反馈限定电阻Rb5另一端与信号跟随PNP型三极管Db1集电极、相位反馈比例电阻Rb6一端连接，信号跟随PNP型三极管Db1的发射极与信号限定电阻Rb7和信号跟随分流电阻Rb8的一端连接，信号跟随分流电阻Rb8另一端接地，过电压保护器件Db2正极与电流互感器Lb1另一端连接，过电压保护器件Db2负极与信号跟随PNP型三极管Db1基极连接；

C相取样电路结构为，电流互感器Lc1设置在三相电源C线路上进行电流取样，电流互感器Lc1一端与转换电阻Rc1和分压调节电位器Rc2的一端连接，电流互感器Lc1另一端与转换电阻Rc1另一端和分压电阻Rc3的另一端连接，分压调节电位器Rc2和分压电阻Rc3的另一端与限流保护电阻Rc4的一端连接，限流保护电阻Rc4另一端与信号跟随PNP型三极管Dc1的基极、相位反馈调节电感Lc2的一端连接，相位反馈调节电感Lc2另一端与相位反馈限定电阻Rc5一端连接，相位反馈限定电阻Rc5另一端与信号跟随PNP型三极管Dc1集电极、相位反馈比例电阻Rc6一端连接，信号跟随PNP型三极管Dc1的发射极与信号限定电阻Rc7和信号跟随分流电阻Rc8的一端连接，信号跟随分流电阻Rc8另一端接地，过电压保护器件Dc2正极与电流互感器Lc1另一端连接，过电压保护器件Dc2负极与信号跟随PNP型三极管Dc1基极连接。

电压偏置电阻R9一端与工作直流电源VDD连接，电压偏置电阻R9另一端与电流互感器La1另一端、电流互感器Lc1另一端和电压偏置电阻R10一端连接，电压偏置电阻R10另一端接地，过电压保护器件Da2正极与过电压保护器件D3负极连接，过电压保护器件D3和过电压保护器件Db2的正极接地，过电压保护器件Dc2的正极连接电流互感器Lc1的另一端。相位反馈比例电阻Ra6、相位反馈比例电阻Rb6和相位反馈比例电阻Rc6的另一端与工作直流电源VDD、过电压保护器件D4负极和零序电流提取PNP型三极管D5集电极连接，过电压保护器件D4正极接地，信号限定电阻Ra7、信号限定电阻Rb7和信号限定电阻Rc7的另一端连接零序电流提取PNP型三极管D5的基极，零序电流提取PNP型三极管D5的发射极与零序电流负载电阻R11一端、零序电流幅值A/D转换模块的输入端和零序电阻相位预处理模块的输入端连接，零序电流幅值A/D转换模块和零序电阻相位预处理模块的输出端与智能微处理器连接。

一种交流接地精准判断方法，包含以下步骤：

A相电流精准取样：A相电流经电流互感器La1电气隔离后由转换电阻Ra1转变为转换电阻Ra1二端的电压信号，经分压调节电位器Ra2和分压电阻Ra3分压及分压调节在分压调节电位器Ra2和分压电阻Ra3连接处输出与A相电流在幅值上精准比例的信号，经限流保护电阻Ra4送至信号跟随PNP型三极管Da1的基极，通过相位反馈调节电感La2、相位反馈限定电阻Ra5、相位反馈比例电阻Ra6的相位比例反馈和调节，在信号跟随PNP型三极管Da1的发射级和信号跟随分流电阻Ra8的连接处输出与A相电流在幅值上精准比例和在相位上精准一致的A相电流取样信号；电压偏置电阻R9和电压偏置电阻R10提供偏置电压、保证A相交流电流的正常取样，过电压保护器件Da2和过电压保护器件D3限止其前面部分过电压避免其后面部分电路损坏

B相电流精准取样：B相电流经电流互感器Lb1电气隔离后由转换电阻Rb1转变为转换电阻Rb1二端的电压信号，经分压调节电位器Rb2和分压电阻Rb3分压及分压调节在分压调节电位器Rb2和分压电阻Rb3连接处输出与B相电流在幅值上精准比例的信号，经限流保护电阻Rb4送至信号跟随PNP型三极管Db1的基极，通过相位反馈调节电感Lb2、相位反馈限定电阻Rb5、相位反馈比例电阻Rb6的相位比例反馈和调节，在信号跟随PNP型三极管Db1的发射级和信号跟随分流电阻Rb8的连接处输出与B相电流在幅值上精准比例和在相位上精准一致的B相电流取样信号；电压偏置电阻R9和电压偏置电阻R10提供偏置电压、保证A相交流电流的正常取样，过电压保护器件Db2和过电压保护器件D3限止其前面部分过电压避免其后面部分电路损坏

C相电流精准取样：C相电流经电流互感器Lc1电气隔离后由转换电阻Rc1转变为转换电阻Rc1二端的电压信号，经分压调节电位器Rc2和分压电阻Rc3分压及分压调节在分压调节电位器Rc2和分压电阻Rc3连接处输出与C相电流在幅值上精准比例的信号，经限流保护电阻Rc4送至信号跟随PNP型三极管Dc1的基极，通过相位反馈调节电感Lc2、相位反馈限定电阻Rc5、相位反馈比例电阻Rc6的相位比例反馈和调节，在信号跟随PNP型三极管Dc1的发射级和信号跟随分流电阻Rc8的连接处输出与C相电流在幅值上精准比例和在相位上精准一致的C相电流取样信号；电压偏置电阻R9和电压偏置电阻R10提供偏置电压、保证A相交流电流的正常取样，过电压保护器件Dc2和过电压保护器件D3限止其前面部分过电压避免其后面部分电路损坏

零序电流精确取样：A、B、C三相电流分别经信号限定电阻Ra7、信号限定电阻Rb7、信号限定电阻Rc7汇集至零序电流提取PNP型三极管D5基极处相加，在零序电流提取PNP型三极管D5发射极与零序电流负载电阻R11连接处输出零序电流信号，其幅值经零序电流幅值A/D转换模块数字化、相位经零序电阻相位预处理模块数字化后送至智能微处理器，智能微处理器根据精准的零序电流的幅值和相位进行正确的接地故障判断、报警或输出保护信号。

其中，过电压保护器件D4限止通过电源引入的损坏性过电压。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。