一种配网pt熔断器故障监测与诊断系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电气设备故障检测技术领域，涉及一种配网PT熔断器故障监测 与诊断系统。
【背景技术】
[0002] PT熔断器是电力系统中的重要设备，PT熔断器熔断频繁异常，会严重影响变压器 和计量仪表等供电设备的正常工作，严重时甚至会导致大面积停电事故，影响整个电力系 统的运行安全，给社会带来很多不必要的经济损失。PT熔断器故障的引发原因众多，系统原 因造成熔断器熔断、电压互感器自身原因造成熔断器熔断、熔断器自身原因造成熔断器熔 断、操作故障造成熔断器熔断和环境原因造成的熔断器熔断等。
[0003] 因此，针对熔断器故障这一问题展开研究，从理论上分析造成PT熔断器熔断的原 因。通过信号检测技术，在带电状况下对线路中流过PT熔断器电压和电流值进行监测，有 效解决原来传统的停电检测问题；将检测到的系统电压和电流值与数据库数据进行对比， 实现对PT熔断器的故障检测和诊断，能够及时快速发现问题，当监测电压、电流超过额定 值时，系统准确快速发出报警信息，解决传统的监测技术的滞后和误警、误报问题，能够快 速有效的找出PT熔断器故障。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统， 通过准确检测PT熔断器故障过程中的电压、电流值，实现PT熔断器的故障检测和诊断。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0006] -种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，包括电压检测模块、电流检测模块、滤 波放大模块、无线通信模块、处理器、电源模块和报警系统；所述电压检测模块和电流检测 模块采集PT熔断器的电压信息和电流信息，然后将电压信息和电流信息传输至滤波放大 模块，所述滤波放大模块与处理器连接，所述处理器分别与无线通信模块、电源模块及报警 系统连接。
[0007] 进一步，所述电压检测模块包括电压转换电路、直流偏置电路和反相电路。
[0008] 进一步，所述电流检测模块包括放大器AD620、直流转换器和低通滤波器。
[0009] 进一步，所述滤波放大模块包括带通滤波器、四阶巴特沃斯滤波电路、运算放大 器。
[0010] 进一步，所述电源模块包括外部电源和蓄电池。
[0011] 本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种配网PT熔断器故障监测与 诊断系统，采用电流电压双检测技术，处理器通过采集PT熔断器的电流电压信号与数据库 数据对比，当电压和电流同时出现过高时发出故障预警信息，能够实现非接触式的PT熔断 器监测，并通过无线模块及时向管理中心发送预警信息，为电网的智能控制提供方便快捷 的途径，为电力生产提供了更好的服务。
【附图说明】
[0012] 为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用 新型作进一步的详细描述，其中：
[0013] 图1为本实用新型所述系统的结构示意图；
[0014] 图2为电压互感器与熔断器仿真模型；
[0015] 图3为铁磁谐振仿真电路；
[0016] 图4为电压采集前端处理电路；
[0017] 图5为电流检测电路；
[0018] 图6为滤波放大电路；
[0019] 图7为单相接地故障后断开电源B相电压波形；
[0020] 图8为单相接地故障后未断开电源B相电压波形；
[0021] 图9为故障后B相电流。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
[0023] 本实用新型提供的一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，如图1所示，包括电 压检测模块、电流检测模块、滤波放大模块、无线通信模块、处理器、电源模块和报警系统， 电压检测模块和电流检测模块采集PT熔断器的电压和电流信息，然后将电压和电流信息 传输至滤波放大模块，滤波放大模块与处理器连接，处理器分别与无线通信模块、电源模块 及报警系统连接。
[0024] 电力系统中存在许多熔断器，电力系统PT熔断器和电压互感器模型，如图2所示， Rf熔断器的仿真模型为一定值电阻，Rv、Rvl为电压互感器一次二次侧直流电阻，L v、Lvl，分别 是其相应的漏抗，Rni是电压互感器的励磁电阻h为电压互感器的负载，L 3是铁心线圈的非 线性励磁电感。
[0025] 二次侧折算到原边阻抗为Z0
[0027] 折算后输入阻抗Zin为
[0029] 为了便于分析铁磁谐振对PT熔断器的影响，可以用电阻与电感来模拟电压互感 器，Rp R2、R3为电压互感器的电阻，L r L2、L3为电压互感器的电感。铁磁谐振的仿真模型如 图3所示。R4-R 7为小电阻，C「(：3为系统中的三相电容。
[0030] 系统由于单相接地故障引发铁磁谐振后，到指定互感器励磁阻抗减小，中性点电 压偏移，中性点电流过大，熔断器发生熔断。
[0031] 通过电压检测和电流检测分别对PT熔断器的电压、电流双检测，实现对PT熔断器 故障诊断。由滤波放大模块分别对检测到的信号进行处理，然后送到处理器与数据库进行 对比分析，对PT熔断器的运行状况做出准确的预判。由无线模块与管理系统进行通信，实 现对PT熔断器的远程监测和信息控制。系统由外部电源和蓄电池双供电，使系统安全可靠 运行。
[0032] 电压检测电路，如图4所示，电压前端采集电路的主要功能是将高电压信号按比 例变换并对其进行直流偏置，以匹配ADC模块的测量电压。这部分包含了电压转换电路、直 流偏置电路和反相电路。
[0033] 处理器内部集成A/D转换器的输入电压是0~3. 3V，所以信号的直流偏置电压选 择其中间值I. 5V，电路参数的计算关系式如下：
[0035] 根据经验，R50选择为10K，对变换后的电压信号只需要做电平抬升，所以R49也 取10K。正电压信号仏取5V，经过运放两次反相后变为正电压叠加在信号中，通过计算可得 R48电阻值为33. 3K。运算放大器0P07C具有较好的稳定性，第1脚和第8脚之间接入20k 电位器可以消除自激振荡。
[0036] 电流检测模块，如图5所示，电流采集前端处理电路是将电流转换为电压信号，并 对其进行直流偏置和反相变换，使其满足处理器的模数转换范围。
[0037] 熔断器电流信号经过电流传感器输出后由精密多圈电位器将电流转换为电压，其 幅值大小可通过电位器调节，直流偏置电路原理和反相电路原理与电压采集前端处理电路 相同。
[0038] 电路由精密仪用放大器AD620和低通滤波器构成。AD620的增益可方便调节，易于 控制，同时具有滤波的作用。它是用来对采集的信号进行放大，信号经AD620放大后，送入 有效值直流转换器，使输出的信号相比于输入信号更加平稳，最后将其输出信号进行滤波 后送入单片机的AD采样端口。
[0039] 滤波放大模块，如图6所示，采用具有最大平坦幅度特性的巴特沃斯滤波器，以保 证测量信号的精度。按测量的频段设计带通滤波器，低频段信号采用四阶巴特沃斯滤波电 路，放大模块采用运放对信号进行放大。
[0040] PT熔断器单相接地故障仿真
[0041] 系统由于单相接地故障引发铁磁谐振后，到指定互感器励磁阻抗减小，中性点电 压偏移，流过中性点电流过大，熔断器发生熔断。
[0042] 如图7-8所示，0.1 s发生单相接地，故障后在0. 2s切断电源后B相电压波形。发 生单相接地故障后电压突然增大，电压值超过系统额定电压，PT熔断器故障诊断系统，发出 预警信号。
[0043] 发生单相故障后图7、图8分别为断开电源和未断开电源情况，B相电压变为线电 压，引发铁磁谐振，导致系统电压过大，造成PT熔断器熔断。
[0044] 图9为故障后B相电流，从图9得出，单相接地故障造成系统电流过大，造成短时 热积累，是导致PT熔断器熔断的主要原因。系统对地电容和电压互感器相匹配的情况下， 发生铁磁谐振导致系统过电压，系统同时检测到电压和电流过大的信息，发出故障报警。
[0045] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽 管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理 解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所 限定的范围。
【主权项】
1. 一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，其特征在于：包括电压检测模块、电流检 测模块、滤波放大模块、无线通信模块、处理器、电源模块和报警系统；所述电压检测模块和 电流检测模块采集PT熔断器的电压信息和电流信息，然后将电压信息和电流信息传输至 滤波放大模块，所述滤波放大模块与处理器连接，所述处理器分别与无线通信模块、电源模 块及报警系统连接。2. 根据权利要求1所述的一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，其特征在于：所述 电压检测模块包括电压转换电路、直流偏置电路和反相电路。3. 根据权利要求1所述的一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，其特征在于：所述 电流检测模块包括放大器AD620、直流转换器和低通滤波器。4. 根据权利要求1所述的一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，其特征在于：所述 滤波放大模块包括带通滤波器、四阶巴特沃斯滤波电路、运算放大器。5. 根据权利要求1所述的一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，其特征在于：所述 电源模块包括外部电源和蓄电池。
【专利摘要】本实用新型涉及一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，属于电气设备故障检测技术领域。该系统包括电压检测模块、电流检测模块、滤波放大模块、无线通信模块、处理器、电源模块和报警系统；所述电压检测模块和电流检测模块采集PT熔断器的电压信息和电流信息，然后将电压信息和电流信息传输至滤波放大模块，所述滤波放大模块与处理器连接，所述处理器分别与无线通信模块、电源模块及报警系统连接。本实用新型提供的一种配网PT熔断器故障监测与诊断系统，采用电流、电压双检测技术，通过准确检测PT熔断器故障过程中的电压值和电流值，进而实现PT熔断器的故障检测和诊断。
【IPC分类】G01R31/07
【公开号】CN204989380
【申请号】CN201520744066
【发明人】李兵, 丁顺清, 李中建, 杨义, 刘杰
【申请人】国家电网公司, 国网重庆彭水县供电有限责任公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月23日