抗临近线路干扰的架空配电线路零序电流波形采集装置的制作方法

本发明涉及一种电流波形采集装置，特别涉及一种可屏蔽临近线路电磁干扰的架空配电线路零序电流波形采集装置。

背景技术：

架空配电线路容易发生单相接地，通常发生单相接地后允许线路继续运行一段时间，但单相接地会导致非故障相电压升高，容易发生相间短路故障。因此，对架空配电线路单相接地检测，对于预防相间短路故障具有重要意义。零序电流的检测是单相接地检测的一种有效方法，现有的对架空配电线路零序电流采集的主要方法是在a、b、c相线路上分别装设感应线圈，通过电磁感应原理，将表征三相线路电流相量的信号叠加后得出零序电流。但上述基于感应线圈的零序电流检测装置容易受到临近电力线路电磁场的干扰，经常出现零序电流测量不准确的现象，进而将未发生接地的架空配电线路误判断为接地故障。

技术实现要素：

本发明提供了一种抗临近线路干扰的架空配电线路零序电流波形采集装置，解决了现有的架空配电线路零序电流波形采集装置存在的容易受到临近线路电磁干扰的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是采用固定电阻的金属导体直接接入到配电架空线路中，通过测量线路电流流过固定电阻的导体产生的压降计算被测电流的方法测量线路电流，可以有效避免临近线路产生的空间电磁场对测量信号的干扰。

一种抗临近线路干扰的架空配电线路零序电流波形采集装置，包括架空配电线路杆塔1，在架空配电线路杆塔1的横担2上设置有信号处理器支架7，在信号处理器支架7上设置有信号处理器5，信号处理器5通过同轴电缆6与架空导线3上的信号采集器4连接在一起；信号处理器5将三台信号采集器4采集到的表征架空配电线路三相电流波形的电压信号输入到各自的信号调理电路中，经信号调理后输入到加法电路作加法运算，即输出表征零序电流波形的信号，即：i0=ia+ib+ic。

信号采集器4为双层桶状结构，桶形外壳层为电流外引出汇流壳13，桶形内壳层的形状为伞状曲面形状，桶形内壳层为电流内引出汇流壳8b，在桶形内壳层内腔的伞顶上设置有同轴电缆8a，同轴电缆8a的另一端连接有电流引入汇流电缆12，电流引入汇流电缆12的另一端与架空导线接入端17连接在一起，在桶形外壳层的外侧底端面上连接有架空导线接出端18，在同轴电缆8a上设置有测量电压信号高电位引出端9，在桶形内壳层内腔上设置有测量电压信号低电位引出端10，测量电压信号高电位引出端9和测量电压信号低电位引出端10通过另一同轴电缆11与信号处理器5电连接在一起。

在电流引入汇流电缆12与桶形内壳层之间设置有风扇支架14，在风扇支架14上设置有风扇15。

本发明在电流采集和表征电流的信号传输过程中，避免了临近线路电磁场对测量结果的干扰，采集得到更精确的零序电流波形，实现了对输电导线单相接地的准确判断。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的信号采集器4的结构示意图；

图3是图2中的a-a向剖视图；

图4是本发明的信号处理器5的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种抗临近线路干扰的架空配电线路零序电流波形采集装置，包括架空配电线路杆塔1，在架空配电线路杆塔1的横担2上设置有信号处理器支架7，在信号处理器支架7上设置有信号处理器5，信号处理器5通过同轴电缆6与架空导线3上的信号采集器4连接在一起；信号处理器5将三台信号采集器4采集到的表征架空配电线路三相电流波形的电压信号输入到各自的信号调理电路中，经信号调理后输入到加法电路作加法运算，即输出表征零序电流波形的信号，即：i0=ia+ib+ic。

信号采集器4为双层桶状结构，桶形外壳层为电流外引出汇流壳13，桶形内壳层的形状为伞状曲面形状，桶形内壳层为电流内引出汇流壳8b，在桶形内壳层内腔的伞顶上设置有同轴电缆8a，同轴电缆8a的另一端连接有电流引入汇流电缆12，电流引入汇流电缆12的另一端与架空导线接入端17连接在一起，在桶形外壳层的外侧底端面上连接有架空导线接出端18，在同轴电缆8a上设置有测量电压信号高电位引出端9，在桶形内壳层内腔上设置有测量电压信号低电位引出端10，测量电压信号高电位引出端9和测量电压信号低电位引出端10通过用于传输测量电压信号同轴电缆11与信号处理器5电连接在一起。

在电流引入汇流电缆12与桶形内壳层之间设置有风扇支架14，在风扇支架14上设置有风扇15。

本发明的信号采集器4串联在了线路中，线路电流通过固定电阻的导体，当发生接地时，接地相的电流为具有突变效应的暂态电流，导体本身存在电感效应，会影响暂态电流测量的准确性；此外，当线路电流存在谐波时，导体电感也会对谐波电流的测量产生影响。本发明通过设计信号采集器4导体为二次方同轴式，有效减少了导体电感，提高了暂态电流和谐波电流的测量精度。线路电流通过固定电阻的导体，将产生热效应，使得导体温度升高，从而改变导体电阻率，影响电流测量精度。本发明通过对信号采集器4的固定导体设计空腔结构，并安装风扇，通过强制空气流通的风冷方式使导体维持在较为恒定的温度范围，避免了温升效应对线路电流测量精度的影响。采用金属导体直接接入架空配电线路测量电流的方法，虽然从测量方法上相对于线圈测量方式避免了临近线路对测量结果的干扰，但仍存在临近线路电磁场可能在金属导体上感应电势的情况，影响测量精度。本发明通过对固定导体设计外层金属的方法，抵抗了临近线路产生的电磁场对固定电阻部分可能的感应电势，保证了线路电流的测量精度。信号采集器将架空配电线路电流信号转换为电压信号，在架空配电线路负荷较小时，其电流值较小，信号采集器输出的电压信号也较小，从而输出的电压信号传输至信号处理器的过程中，存在受到临近线路电磁场干扰而失真的可能。本发明采用同轴电缆作为测量电压信号的传输电缆，有效避免了临近线路电磁场对电压信号传输过程中的干扰。

信号采集器4中具有感应被测电流信号功能的是信号采集器的传感部分的结构包括同轴电缆8a和电流内引出汇流壳8b，电流内引出汇流壳8b为二次曲面，两部分连接为一体。同轴电缆8a为柱状结构，向外依次延伸出电流引入汇流电缆12和架空导线接入端17，均为同轴结构；电流内引出汇流壳8b为伞型曲面结构，依次向外延伸出电流外引出汇流壳13和架空导线接出端18。在同轴电缆8a与电流内引出汇流壳8b的边缘分别有测量电压信号高电位引出端9和测量电压信号低电位引出端10，二者均为相对于同轴电缆8a呈轴对称的环状结构。在电流引入汇流电缆12和电流外引出汇流壳13的之间安装有风扇支架14和风扇15，在风扇15旁沿电流引入汇流部分12环形装设风扇取能线圈16，与风扇15电连接，工作时为风扇15供电，测量电压信号高电位引出端9和测量电压信号低电位引出端10与用于传输测量电压信号同轴电缆11电连接，用于传输测量电压信号的同轴电缆11从风扇支架14的缝隙引出至信号采集器外部，与信号处理器5电连接。

信号处理器5具有金属外壳23，并具有a相测量电压信号输入端19、b相测量电压信号输入端20和c相测量电压信号输入端21，以及表征零序电流的信号输出端22。用于传输测量电压信号同轴电缆11与信号处理器5的三个测量电压信号输入端电连接，a相、b相、c相测量电压信号输入端与各自的信号调理电路输入端电连接，各自的信号调理电路输出端与加法电路输入端电连接，加法电路输出端即为表征零序电流的信号输出端22。

架空导线3的某相与信号采集器的架空导线接入端17电连接，从而该相配电线路电流经电流引入汇流电缆12通入信号采集器传感部分中，再经电流外引出汇流壳13将该配电线路电流引出信号采集器传感部分，并通过架空导线接入端18将被测电流重新引入架空导线3中。被测电流在信号采集器4的传感部分形成电压降，通过测量电压信号高电位引出端9和测量电压信号低电位引出端10，将电压降信号输入用于传输测量电压信号同轴电缆11中，用于传输测量电压信号同轴电缆11将该电位差信号传输至信号处理器5的该相测量电压信号输入端。在信号采集器4工作的同时，风扇15取能线圈16通过架空配电线路电流取能，向风扇15供电，风扇15旋转以风冷的形式保持信号采集器传感部分的温度相对恒定，在配电线路无负荷时，因取能线圈16无法向风扇15供电，风扇15停止工作。将三台信号采集器4采集到的表征架空配电线路三相电流波形的电压信号输入到各自的信号调理电路中，经信号调理后输入到加法电路作加法运算，即输出表征零序电流波形的信号。即：i0=ia+ib+ic。