一种电压行波传感器及安装使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种电压行波传感器及安装使用方法。
【背景技术】
[0002] 我国电力事业正蓬勃快速地发展，长距离高压或超高压输电线路暴露在旷野，且 在我国多为山区丘陵地形，暴雨、闪电等天气原因以及人为因素常常使线路发生故障。故障 点的快速、精确定位，一直是电力部门尚未彻底解决的难题，对电力系统的安全、优质、经济 运行构成较大威胁，也给线路运行维护人员带来了繁重的负担，更是给用电部门带来了难 以估计的损失。输电线路故障后快速、准确地确定故障点是保障电网安全稳定运行的一项 关键技术，也是长期困扰电网运行的主要难题之一。常用的输电线路故障定位方法主要有 阻抗法和行波法以及电压分布法，阻抗法由于原理上的缺陷，很难保证定位精度；电压分布 法由于受过渡电阻以及线路参数的影响，也难以保证测距结果的精度；随着计算机、通信及 测量技术的不断进步，行波法得到了迅速发展，并逐步进入实用化阶段。
[0003] 传统的行波测距均通过采集CT二次侧信号实现，其采样频率一般不低于1MHz。电 子式互感器为保护及测控装置提供必要的采样信息，其采样率一般低于10kHz，远不能满足 传统行波测距的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种电压行波传感器及安装使用方法，能够在与一次侧电路 无直接的电连接的情况下，直接采集一次设备接地线的行波信号，并实时有效地输出行波 硬件启动信号至行波波头检测电路进行波头辨识。
[0005] 本发明采用下述技术方案： 一种电压行波传感器，包括依次连接的底座、连接部和中空的圆筒形壳体，CVT接地线、 TYD接地线或变压器铁芯接地线从圆筒形壳体中间穿过，圆筒形壳体内设置有行波传感器 本体以及与行波传感器本体二次侧连接的信号处理电路，信号处理电路的输出端连接行波 波头检测电路的输入端； 所述的行波传感器本体包括截面均匀的环形铁芯以及绕制在环形铁芯上的线圈，线圈 绕制成偶数层且相邻两层线圈的绕制方向相反，行波传感器本体的二次侧连接信号处理电 路； 所述的信号处理电路包括并联的避雷保护电路以及过压抑制电路，过压抑制电路电路 的两端并联有分压电路，分压电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端； 所述的行波波头检测电路包括行波正极波头检测电路和行波负极波头检测电路；行波 正极波头检测电路包括正变化率比较器和正峰值比较器；正变化率比较器的定值端连接正 变化率电平整定模块的输出端，正变化率比较器的比较端通过微分电路连接分压电路的输 出端，正变化率比较器的输出端连接正计时比较器的比较端，正计时比较器的定值端连接 保持时间整定模块的输出端；正计时比较器的输出端连接第一与门的第一输入端；正峰值 比较器的比较端连接分压电路的输出端，正峰值比较器的定值端连接正峰值电平整定模块 的输出端，正峰值比较器的输出端连接第一与门的第二输入端；第一与门的输出端连接行 波记录装置的正极输入端； 行波负极波头检测电路包括负变化率比较器和负峰值比较器；负变化率比较器的定 值端连接负变化率电平整定模块的输出端，负变化率比较器的比较端通过微分电路连接分 压电路的输出端，负变化率比较器的输出端连接负计时比较器的比较端，负计时比较器的 定值端连接保持时间整定模块的输出端；负计时比较器的输出端连接第二与门的第一输入 端；负峰值比较器的比较端连接分压电路的输出端，负峰值比较器的定值端连接负峰值电 平整定模块的输出端，负峰值比较器的输出端连接第二与门的第二输入端；第二与门的输 出端连接行波记录装置的负极输入端。
[0006] 所述的避雷保护电路包括第一电阻和与第一电阻并联的避雷器。
[0007] 所述的行波传感器本体的二次侧还通过第一双屏蔽同轴电缆连接过压抑制电路， 所述的过压抑制电路包括由第一瞬态电压抑制二极管和第二瞬态电压抑制二极管形成的 串联电路，第一瞬态电压抑制二极管的负极连接第二瞬态电压抑制二极管的负极。
[0008] 所述的分压电路包括串联的第二电阻和第三电阻，第二电阻的第一端连接第一瞬 态电压抑制二极管的正极，第二电阻的第二端连接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端 连接第二瞬态电压抑制二极管的正极；第二电阻的第二端通过第二双屏蔽同轴电缆连接行 波波头检测电路的输入端。
[0009] 所述的绕制在环形铁芯上的线圈为12匝至20匝，线圈层数为2层。
[0010] 所述的环形铁芯为铁钴镍合金环形铁芯。
[0011] 所述的行波传感器本体设置在阻波器之前。
[0012] 还包括抱箍式固定支架或平板式固定支架，所述的抱箍式固定支架包括通过螺栓 连接的弧形夹板和水平夹板，弧形夹板中部为弧形且两端为平板，水平夹板的中部设置有 传感器安装板；平板式固定支架包括传感器安装板，传感器安装板的底面设置有支腿。
[0013] 一种如权利要求1所述的电压行波传感器的安装使用方法，包括以下步骤： A :在CVT接地线、TYD接地线或变压器铁芯接地线上并联辅助接地线，并使辅助接地线 穿过圆筒形壳体的中间； B :断开与辅助接地线并联的CVT接地线、TYD接地线或变压器铁芯接地线； C :利用电压行波传感器辨识行波波头，并向行波记录装置发送信号以记录行波波头到 达时间。
[0014] 所述的步骤A中，CVT接地线为CVT结合滤波器的接地线。
[0015] 本发明中的行波传感器本体具有理想的带通滤波器幅频、相频特性和暂态特性， 能够实现电流、电压稳态量检测的要求，且检出的延时非常小的优点；信号处理电路直接通 过硬件电路辨识行波波头、检测行波波头极性，并记录行波波头到达时刻，进行保护与故障 定位，能够提高保护的精度和速度。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明中电压行波传感器的结构示意图； 图2为本发明中电压行波传感器的原理图； 图3为行波负极波头检测电路的原理框图； 图4为本发明的使用状态示意图。
【具体实施方式】
[0017] 如图1至图4所示，本发明所述的电压行波传感器，包括依次连接的底座6、连接部 和中空的圆筒形壳体8, CVT接地线、TYD接地线或变压器铁芯接地线5从圆筒形壳体8中 间穿过，圆筒形壳体8内设置有行波传感器本体1以及与行波传感器本体1二次侧连接的 信号处理电路，信号处理电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端； 行波传感器本体1包括截面均匀的环形铁芯以及绕制在环形铁芯上的线圈，线圈绕 制成偶数层且相邻两层线圈的绕制方向相反，行波传感器本体1的二次侧连接信号处理电 路。本实施例中，环形铁芯为铁钴镍合金环形铁芯，绕制在环形铁芯上的线圈为12匝至20 匝，线圈层数为2层，线圈层数为偶数的设计能够消除大线圈所交链的磁链影响。行波传感 器本体1形成类似与罗柯夫斯基线圈的电流测量元件，具有理想的带通滤波器幅频、相频 特性和暂态特性。行波传感器本体1在测量脉冲电流时，被测信号几乎不受限制，任何情况 下行波传感器本体1都不会饱和，能够测量上升时间为纳秒级的电流，且与一次侧电路无 直接的电连接，能够实现电流、电压稳态量检测的要求，且检出的延时非常小的优点。
[0018] 信号处理电路包括并联的避雷保护电路以及过压抑制电路，过压抑制电路电路的 两端并联有分压电路，分压电路的输出端连接行波波头检测电路的输入端。由于电力系统 在发生故障时，可能有过压产生，为了保护行波定位装置，避免过压信号窜入，本发明中使 用过压抑制电路起到电压箝位的作用。由于高频信号传输的特点，要求考虑分压电路的电 阻与信号电缆的阻抗匹配问题，以避免高频信号在电缆与传感器联结点发生反射，达到降 低信噪比的目的，本发明中还使用分压电路，将电压信号降低到行波波头检测电路所要求 的电平水平。
[0019] 本实施例中，避雷保护电路包括第一电阻Rl和与第一电阻Rl并联的避雷器2。行 波传感器本体1的二次侧还通过第一双屏蔽同轴电缆3连接过压抑制电路，所述的过压抑 制电路包括由第一瞬态电压抑制二极管Dl和第二瞬态电压抑制二极管D2形成的串联电 路，第一瞬态电压抑制二极管Dl的负极连接第二瞬态电压抑制二极管D2的负极。分压电 路包括串联的第二电阻R2和第三电阻R3,第二电阻R2的第一端连接第一瞬态电压抑制二 极管Dl的正极，第二电阻R2的第二端连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端连 接第二瞬态电压抑制二极管D2的正极；第二电阻R2的第二端通过第二双屏蔽同轴电缆4 连接行波波头检测电路的输入端。
[0020] 行波波头检测电路用于识别行波波头，并发送信号至行波记录装置驱动其进行时 间记录。行波记录装置为现有装置，在此不再赘述。行波波头检测电路包括行波正极波头检 测电路和行波负极波头检测电路；行波正极波头检测电路包括正变化率比较器和正峰值比 较器；正变化率比较器的定值端连接正变化率电平整定模块的输出端，一般