单相接地故障告警检测装置的制作方法

本实用新型涉及中性点不接地的电力开关柜技术领域，尤其是一种中性点不接地电力开关柜中的单相接地故障告警检测装置。

背景技术：

目前我国10kV电力开关柜采用中性点不接地的方式，亦称为小电流接地系统。该方式下的各种故障中，单相接地故障是最常见的系统故障，故障发生时非故障相电压会升为线电压，造成系统过电压，长时间带此故障运行极易导致绝缘破坏，产生弧光短路接地，形成两点接地故障，严重影响系统安全。小电流接地系统在发生单相接地故障时，所产生的稳态分量和暂态分量为故障后实现快速、精准的确定出故障线路工作提供了丰富、有用的信息。根据故障信号的类型不同，目前对小电流接地系统故障的检测方法主要有零序电流比较法、谐波法、零序有功分量法，零序导纳法等。

零序电流比较法分为比幅法和比相法两种。对于变压器Y型绕组与大地完全不连接的系统，发生故障时，发生故障线路的从始端流入的零序电流的大小大于没有发生故障的线路的大小，并且方向从线路流向母线，与没有发生故障的线路的零序电流方向恰好不同。因此，依据两类线路在大小和方向方面的差异性，即可排查出事故线路。但此种方法较易受到电流继电器二次回路不平衡电流及继电器工作死区的影响，并且线路长短、过渡电阻的大小、系统运行方式等也会对判断结果造成干扰。

谐波法利用故障电流中必然存在谐波成分这一特点通过对故障电流的谐波分析实现对故障的判断。消弧线圈对不同次的谐波有着不同的补偿作用，对于补偿较弱的谐波，对其进行比幅和比相时可忽略消弧线圈的影响，使得基于谐波的选线不受中性点接地方式的限制。在谐波法中，不宜选用谐波次数太大的谐波信号进行分析，五次谐波的应用最广泛。此方法的优点是对任何形式的中性点接地方式都适用并且原理简单，但它也具有比幅比相法的固有缺陷。由于单次谐波的含量较小，使得检测灵敏度较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种单相接地故障告警检测装置，适用于中性点不接地方式的电力开关柜，单相接地故障时实现告警。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单相接地故障告警检测装置，包括电压分析模块、光电耦合模块、计时模块、告警信号发生模块；

所述电压分析模块包括电压采集模块、整流模块、滤波模块、电压比较模块；

所述电压采集模块用于采集A相或B相或C相与接地端之间的电压信号，所述电压采集模块的输出信号依次经整流模块、滤波模块后至电压比较模块的输入端，当电压比较模块的输入端接收的电压信号大于预设电压的一定倍数时，电压比较模块的输出端输出高电平信号，反之电压比较模块的输出端输出低电平信号；

电压比较模块的输出端与光电耦合模块的输入端连接，光电耦合模块的输出端与计时模块的输入端连接，计时模块的输出端与告警信号发生模块的输入端连接；

电压比较模块的输出端输出高电平信号时光电耦合模块的输出端输出高电平信号，计时模块的输入端接收到光电耦合模块输出的高电平信号后开始计时，计时达到预设时间后输出启动信号，告警信号发生模块的输入端接收到计时模块输出的启动信号后发出故障告警信号。

进一步地，所述电压采集模块包括压敏电阻R1、接地电容C、限流模块，所述压敏电阻R1一端与A相或B相或C相连接，所述压敏电阻R1另一端接地，所述限流模块一端与A相或B相或C相连接，所述限流电阻另一端与接地电容C的非接地端连接，所述接地电容C的接地端接地。

进一步地，所述整流模块包括二极管D1、二极管D2，所述二极管D1的正极、所述二极管D2的负极均与接地电容C的非接地端连接，所述二极管D2的正极接地。

进一步地，所述二极管D1的负极与电压比较模块的输入端连接，所述滤波模块一端与电压比较模块的输入端连接，所述滤波模块的另一端接地。

进一步地，所述限流模块为限流电阻。

滤波模块为常规的RC滤波电路，由滤波电容与负载电阻并联组成。所述光电耦合模块为常规的光电耦合器，由发光二极管与光敏三极管组成。

本实用新型的有益效果是：中性点不接地的电力开关柜发生单相接地故障时，非故障相电压变为原来的1.732倍，考虑到实际不完全接地等情况，若发现某相相电压超过预设电压一定倍数并持续预设时间以上，即可判定为有单相接地故障发生，告警信号发生模块的输入端接收到计时模块输出的启动信号后发出故障告警信号。本实用新型的单相接地故障告警检测装置适用于中性点不接地方式的电力开关柜，单相接地故障时实现告警。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的单相接地故障告警检测装置的原理示意图；

图2是电压分析模块的原理示意图；

图3是光电耦合模块的原理示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种单相接地故障告警检测装置，包括电压分析模块、光电耦合模块、计时模块、告警信号发生模块。

所述电压分析模块包括电压采集模块、整流模块、滤波模块、电压比较模块。

所述电压采集模块用于采集A相或B相或C相与接地端之间的电压信号，所述电压采集模块的输出信号依次经整流模块、滤波模块后至电压比较模块的输入端，当电压比较模块的输入端接收的电压信号大于预设电压的一定倍数时，例如大于预设电压的1.25倍时，电压比较模块的输出端输出高电平信号，反之电压比较模块的输出端输出低电平信号。

电压比较模块的输出端与光电耦合模块的输入端连接，光电耦合模块的输出端与计时模块的输入端连接，计时模块的输出端与告警信号发生模块的输入端连接。

电压比较模块的输出端输出高电平信号时光电耦合模块的输出端输出高电平信号，计时模块的输入端接收到光电耦合模块输出的高电平信号后开始计时，计时达到预设时间后输出启动信号，告警信号发生模块的输入端接收到计时模块输出的启动信号后发出故障告警信号。计时模块的预设时间例如设置为120s。

具体的，如图2所示，所述电压采集模块包括压敏电阻R1、接地电容C、限流模块，所述压敏电阻R1一端与A相或B相或C相连接，所述压敏电阻R1另一端接地，所述限流模块一端与A相或B相或C相连接，所述限流电阻另一端与接地电容C的非接地端连接，所述接地电容C的接地端接地。所述限流模块可采用限流电阻。

所述整流模块包括二极管D1、二极管D2，所述二极管D1的正极、所述二极管D2的负极均与接地电容C的非接地端连接，所述二极管D2的正极接地。

所述二极管D1的负极与电压比较模块的输入端连接，所述滤波模块一端与电压比较模块的输入端连接，所述滤波模块的另一端接地。滤波模块为常规的RC滤波电路，由滤波电容与负载电阻并联组成。

利用电压采集模块实现对相电压的持续采集，利用整流模块使得输出电流更加稳定，利用滤波模块对电压进行滤波处理。

如图3所示，所述光电耦合模块为常规的光电耦合器，由发光二极管与光敏三极管组成。通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换。利用光电耦合模块将计时模块、告警信号发生模块与高压侧隔离开来。

中性点不接地的电力开关柜发生单相接地故障时，非故障相电压变为原来的1.732倍，考虑到实际不完全接地等情况，若发现某相相电压超过预设电压一定倍数并持续预设时间以上，即可判定为有单相接地故障发生，告警信号发生模块的输入端接收到计时模块输出的启动信号后发出故障告警信号。

本实用新型的单相接地故障告警检测装置依据单相接地时非故障相电压变化的电压特性，实现了对单相接地故障的实时监控和告警，给故障分析和处理带来很大的便利，在提高故障效率和保障供电可靠性方面有较大的用处，非常适用于采用中性点不接地方式的电力开关柜，尤其是采用中性点不接地方式的10kV电力开关柜。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。