一種交流接地精準判斷的零序電流取樣電路及其判斷方法與流程

本發明涉及一種零序電流取樣電路及接地判斷方法，特別是一種交流接地精準判斷的零序電流取樣電路及其判斷方法。

背景技術：

電網的接地故障是一種常見故障，如果發生要及時進行排除處理，否則會影響電網的安全運行。目前在電網的各個連接關口一般均設置具有接地故障保護裝置，在其檢測到接地故障時會發出報警信號，并在超過設定時間后發出斷開接地故障線路的跳閘信號，以避免事故的擴大。

由于電網結構和接地方式的多樣性，現有的電網接地保護裝置類產品普遍存在接地判斷不準確的問題，多有誤報和漏報接地故障的情況，因此危害電網的安全、經濟運行。

現有的電網接地保護裝置類產品的接地故障判斷不準確的主要原因是其對接地故障產生的零序電流的取樣不準確造成的，因為接地故障產生的零序電流的取樣涉及高壓電氣隔離等措施及較小的接地故障電流混雜于負載大電流中，要取得在幅值上和相位上與實際接地故障電流成線性比例的可讓智能微處理電路讀取的信號比較困難。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種交流接地精準判斷的零序電流取樣電路及其判斷方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種交流接地精準判斷的零序電流取樣電路，其特征在于：包含A相取樣電路、B相取樣電路、C相取樣電路、零序電流幅值A/D轉換模塊、零序電阻相位預處理模塊、智能微處理器，A相取樣電路、B相取樣電路和C相取樣電路分別進行三相電源電流取樣并將三相電流信號疊加后輸送至零序電流幅值A/D轉換模塊和零序電阻相位預處理模塊將零序電流的幅值和相位進行正確的接地故障判斷、報警或輸出保護信號。

進一步地，所述A相取樣電路結構為，電流互感器La1設置在三相電源A相線路上進行電流取樣，電流互感器La1一端與轉換電阻Ra1和分壓調節電位器Ra2的一端連接，電流互感器La1另一端與轉換電阻Ra1另一端和分壓電阻Ra3的另一端連接，分壓調節電位器Ra2和分壓電阻Ra3的另一端與限流保護電阻Ra4的一端連接，限流保護電阻Ra4另一端與信號跟隨PNP型三極管Da1的基極、相位反饋調節電感La2的一端連接，相位反饋調節電感La2另一端與相位反饋限定電阻Ra5一端連接，相位反饋限定電阻Ra5另一端與信號跟隨PNP型三極管Da1集電極、相位反饋比例電阻Ra6一端連接，信號跟隨PNP型三極管Da1的發射極與信號限定電阻Ra7和信號跟隨分流電阻Ra8的一端連接，信號跟隨分流電阻Ra8另一端接地，過電壓保護器件Da2正極與電流互感器La1另一端連接，過電壓保護器件Da2負極與信號跟隨PNP型三極管Da1基極連接；

所述B相取樣電路結構為，電流互感器Lb1設置在三相電源B相線路上進行電流取樣，電流互感器Lb1一端與轉換電阻Rb1和分壓調節電位器Rb2的一端連接，電流互感器Lb1另一端與轉換電阻Rb1另一端和分壓電阻Rb3的另一端連接，分壓調節電位器Rb2和分壓電阻Rb3的另一端與限流保護電阻Rb4的一端連接，限流保護電阻Rb4另一端與信號跟隨PNP型三極管Db1的基極、相位反饋調節電感Lb2的一端連接，相位反饋調節電感Lb2另一端與相位反饋限定電阻Rb5一端連接，相位反饋限定電阻Rb5另一端與信號跟隨PNP型三極管Db1集電極、相位反饋比例電阻Rb6一端連接，信號跟隨PNP型三極管Db1的發射極與信號限定電阻Rb7和信號跟隨分流電阻Rb8的一端連接，信號跟隨分流電阻Rb8另一端接地，過電壓保護器件Db2正極與電流互感器Lb1另一端連接，過電壓保護器件Db2負極與信號跟隨PNP型三極管Db1基極連接；

所述C相取樣電路結構為，電流互感器Lc1設置在三相電源C線路上進行電流取樣，電流互感器Lc1一端與轉換電阻Rc1和分壓調節電位器Rc2的一端連接，電流互感器Lc1另一端與轉換電阻Rc1另一端和分壓電阻Rc3的另一端連接，分壓調節電位器Rc2和分壓電阻Rc3的另一端與限流保護電阻Rc4的一端連接，限流保護電阻Rc4另一端與信號跟隨PNP型三極管Dc1的基極、相位反饋調節電感Lc2的一端連接，相位反饋調節電感Lc2另一端與相位反饋限定電阻Rc5一端連接，相位反饋限定電阻Rc5另一端與信號跟隨PNP型三極管Dc1集電極、相位反饋比例電阻Rc6一端連接，信號跟隨PNP型三極管Dc1的發射極與信號限定電阻Rc7和信號跟隨分流電阻Rc8的一端連接，信號跟隨分流電阻Rc8另一端接地，過電壓保護器件Dc2正極與電流互感器Lc1另一端連接，過電壓保護器件Dc2負極與信號跟隨PNP型三極管Dc1基極連接。

進一步地，電壓偏置電阻R9一端與工作直流電源VDD連接，電壓偏置電阻R9另一端與電流互感器La1另一端、電流互感器Lc1另一端和電壓偏置電阻R10一端連接，電壓偏置電阻R10另一端接地，過電壓保護器件Da2正極與過電壓保護器件D3負極連接，過電壓保護器件D3和過電壓保護器件Db2的正極接地，過電壓保護器件Dc2的正極連接電流互感器Lc1的另一端。

進一步地，所述相位反饋比例電阻Ra6、相位反饋比例電阻Rb6和相位反饋比例電阻Rc6的另一端與工作直流電源VDD、過電壓保護器件D4負極和零序電流提取PNP型三極管D5集電極連接，過電壓保護器件D4正極接地，信號限定電阻Ra7、信號限定電阻Rb7和信號限定電阻Rc7的另一端連接零序電流提取PNP型三極管D5的基極，零序電流提取PNP型三極管D5的發射極與零序電流負載電阻R11一端、零序電流幅值A/D轉換模塊的輸入端和零序電阻相位預處理模塊的輸入端連接，零序電流幅值A/D轉換模塊和零序電阻相位預處理模塊的輸出端與智能微處理器連接。

一種交流接地精準判斷方法，其特征在于包含以下步驟：

A相電流精準取樣：A相電流經電流互感器La1電氣隔離后由轉換電阻Ra1轉變為轉換電阻Ra1二端的電壓信號，經分壓調節電位器Ra2和分壓電阻Ra3分壓及分壓調節在分壓調節電位器Ra2和分壓電阻Ra3連接處輸出與A相電流在幅值上精準比例的信號，經限流保護電阻Ra4送至信號跟隨PNP型三極管Da1的基極，通過相位反饋調節電感La2、相位反饋限定電阻Ra5、相位反饋比例電阻Ra6的相位比例反饋和調節，在信號跟隨PNP型三極管Da1的發射級和信號跟隨分流電阻Ra8的連接處輸出與A相電流在幅值上精準比例和在相位上精準一致的A相電流取樣信號；

B相電流精準取樣：B相電流經電流互感器Lb1電氣隔離后由轉換電阻Rb1轉變為轉換電阻Rb1二端的電壓信號，經分壓調節電位器Rb2和分壓電阻Rb3分壓及分壓調節在分壓調節電位器Rb2和分壓電阻Rb3連接處輸出與B相電流在幅值上精準比例的信號，經限流保護電阻Rb4送至信號跟隨PNP型三極管Db1的基極，通過相位反饋調節電感Lb2、相位反饋限定電阻Rb5、相位反饋比例電阻Rb6的相位比例反饋和調節，在信號跟隨PNP型三極管Db1的發射級和信號跟隨分流電阻Rb8的連接處輸出與B相電流在幅值上精準比例和在相位上精準一致的B相電流取樣信號；

C相電流精準取樣：C相電流經電流互感器Lc1電氣隔離后由轉換電阻Rc1轉變為轉換電阻Rc1二端的電壓信號，經分壓調節電位器Rc2和分壓電阻Rc3分壓及分壓調節在分壓調節電位器Rc2和分壓電阻Rc3連接處輸出與C相電流在幅值上精準比例的信號，經限流保護電阻Rc4送至信號跟隨PNP型三極管Dc1的基極，通過相位反饋調節電感Lc2、相位反饋限定電阻Rc5、相位反饋比例電阻Rc6的相位比例反饋和調節，在信號跟隨PNP型三極管Dc1的發射級和信號跟隨分流電阻Rc8的連接處輸出與C相電流在幅值上精準比例和在相位上精準一致的C相電流取樣信號；

零序電流精確取樣：A、B、C三相電流分別經信號限定電阻Ra7、信號限定電阻Rb7、信號限定電阻Rc7匯集至零序電流提取PNP型三極管D5基極處相加，在零序電流提取PNP型三極管D5發射極與零序電流負載電阻R11連接處輸出零序電流信號，其幅值經零序電流幅值A/D轉換模塊數字化、相位經零序電阻相位預處理模塊數字化后送至智能微處理器，智能微處理器根據精準的零序電流的幅值和相位進行正確的接地故障判斷、報警或輸出保護信號。

進一步地，電壓偏置電阻R9和電壓偏置電阻R10提供偏置電壓、保證A相交流電流的正常取樣，過電壓保護器件Da2/過電壓保護器件Db2/過電壓保護器件Dc2和過電壓保護器件D3限止其前面部分過電壓避免其后面部分電路損壞。

進一步地，過電壓保護器件D4限止通過電源引入的損壞性過電壓。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：結構簡單、運行可靠、性價比高，通過零序電流取樣精確判斷電網接地保護裝置產品的交流接地情況，使接地保護裝置產品能夠對接地故障準確發出報警信號或者正確發出斷開接地故障線路的跳閘信號，保證電網的安全、經濟運行。

附圖說明

圖1是本發明的一種交流接地精準判斷的零序電流取樣電路的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。

如圖所示，一種交流接地精準判斷的零序電流取樣電路，包含A相取樣電路、B相取樣電路、C相取樣電路、零序電流幅值A/D轉換模塊1、零序電阻相位預處理模塊2、智能微處理器3，A相取樣電路、B相取樣電路和C相取樣電路分別進行三相電源電流取樣并將三相電流信號疊加后輸送至零序電流幅值A/D轉換模塊1和零序電阻相位預處理模塊2將零序電流的幅值和相位進行正確的接地故障判斷、報警或輸出保護信號。

A相取樣電路結構為，電流互感器La1設置在三相電源A相線路上進行電流取樣，電流互感器La1一端與轉換電阻Ra1和分壓調節電位器Ra2的一端連接，電流互感器La1另一端與轉換電阻Ra1另一端和分壓電阻Ra3的另一端連接，分壓調節電位器Ra2和分壓電阻Ra3的另一端與限流保護電阻Ra4的一端連接，限流保護電阻Ra4另一端與信號跟隨PNP型三極管Da1的基極、相位反饋調節電感La2的一端連接，相位反饋調節電感La2另一端與相位反饋限定電阻Ra5一端連接，相位反饋限定電阻Ra5另一端與信號跟隨PNP型三極管Da1集電極、相位反饋比例電阻Ra6一端連接，信號跟隨PNP型三極管Da1的發射極與信號限定電阻Ra7和信號跟隨分流電阻Ra8的一端連接，信號跟隨分流電阻Ra8另一端接地，過電壓保護器件Da2正極與電流互感器La1另一端連接，過電壓保護器件Da2負極與信號跟隨PNP型三極管Da1基極連接；

B相取樣電路結構為，電流互感器Lb1設置在三相電源B相線路上進行電流取樣，電流互感器Lb1一端與轉換電阻Rb1和分壓調節電位器Rb2的一端連接，電流互感器Lb1另一端與轉換電阻Rb1另一端和分壓電阻Rb3的另一端連接，分壓調節電位器Rb2和分壓電阻Rb3的另一端與限流保護電阻Rb4的一端連接，限流保護電阻Rb4另一端與信號跟隨PNP型三極管Db1的基極、相位反饋調節電感Lb2的一端連接，相位反饋調節電感Lb2另一端與相位反饋限定電阻Rb5一端連接，相位反饋限定電阻Rb5另一端與信號跟隨PNP型三極管Db1集電極、相位反饋比例電阻Rb6一端連接，信號跟隨PNP型三極管Db1的發射極與信號限定電阻Rb7和信號跟隨分流電阻Rb8的一端連接，信號跟隨分流電阻Rb8另一端接地，過電壓保護器件Db2正極與電流互感器Lb1另一端連接，過電壓保護器件Db2負極與信號跟隨PNP型三極管Db1基極連接；

C相取樣電路結構為，電流互感器Lc1設置在三相電源C線路上進行電流取樣，電流互感器Lc1一端與轉換電阻Rc1和分壓調節電位器Rc2的一端連接，電流互感器Lc1另一端與轉換電阻Rc1另一端和分壓電阻Rc3的另一端連接，分壓調節電位器Rc2和分壓電阻Rc3的另一端與限流保護電阻Rc4的一端連接，限流保護電阻Rc4另一端與信號跟隨PNP型三極管Dc1的基極、相位反饋調節電感Lc2的一端連接，相位反饋調節電感Lc2另一端與相位反饋限定電阻Rc5一端連接，相位反饋限定電阻Rc5另一端與信號跟隨PNP型三極管Dc1集電極、相位反饋比例電阻Rc6一端連接，信號跟隨PNP型三極管Dc1的發射極與信號限定電阻Rc7和信號跟隨分流電阻Rc8的一端連接，信號跟隨分流電阻Rc8另一端接地，過電壓保護器件Dc2正極與電流互感器Lc1另一端連接，過電壓保護器件Dc2負極與信號跟隨PNP型三極管Dc1基極連接。

電壓偏置電阻R9一端與工作直流電源VDD連接，電壓偏置電阻R9另一端與電流互感器La1另一端、電流互感器Lc1另一端和電壓偏置電阻R10一端連接，電壓偏置電阻R10另一端接地，過電壓保護器件Da2正極與過電壓保護器件D3負極連接，過電壓保護器件D3和過電壓保護器件Db2的正極接地，過電壓保護器件Dc2的正極連接電流互感器Lc1的另一端。相位反饋比例電阻Ra6、相位反饋比例電阻Rb6和相位反饋比例電阻Rc6的另一端與工作直流電源VDD、過電壓保護器件D4負極和零序電流提取PNP型三極管D5集電極連接，過電壓保護器件D4正極接地，信號限定電阻Ra7、信號限定電阻Rb7和信號限定電阻Rc7的另一端連接零序電流提取PNP型三極管D5的基極，零序電流提取PNP型三極管D5的發射極與零序電流負載電阻R11一端、零序電流幅值A/D轉換模塊的輸入端和零序電阻相位預處理模塊的輸入端連接，零序電流幅值A/D轉換模塊和零序電阻相位預處理模塊的輸出端與智能微處理器連接。

一種交流接地精準判斷方法，包含以下步驟：

A相電流精準取樣：A相電流經電流互感器La1電氣隔離后由轉換電阻Ra1轉變為轉換電阻Ra1二端的電壓信號，經分壓調節電位器Ra2和分壓電阻Ra3分壓及分壓調節在分壓調節電位器Ra2和分壓電阻Ra3連接處輸出與A相電流在幅值上精準比例的信號，經限流保護電阻Ra4送至信號跟隨PNP型三極管Da1的基極，通過相位反饋調節電感La2、相位反饋限定電阻Ra5、相位反饋比例電阻Ra6的相位比例反饋和調節，在信號跟隨PNP型三極管Da1的發射級和信號跟隨分流電阻Ra8的連接處輸出與A相電流在幅值上精準比例和在相位上精準一致的A相電流取樣信號；電壓偏置電阻R9和電壓偏置電阻R10提供偏置電壓、保證A相交流電流的正常取樣，過電壓保護器件Da2和過電壓保護器件D3限止其前面部分過電壓避免其后面部分電路損壞

B相電流精準取樣：B相電流經電流互感器Lb1電氣隔離后由轉換電阻Rb1轉變為轉換電阻Rb1二端的電壓信號，經分壓調節電位器Rb2和分壓電阻Rb3分壓及分壓調節在分壓調節電位器Rb2和分壓電阻Rb3連接處輸出與B相電流在幅值上精準比例的信號，經限流保護電阻Rb4送至信號跟隨PNP型三極管Db1的基極，通過相位反饋調節電感Lb2、相位反饋限定電阻Rb5、相位反饋比例電阻Rb6的相位比例反饋和調節，在信號跟隨PNP型三極管Db1的發射級和信號跟隨分流電阻Rb8的連接處輸出與B相電流在幅值上精準比例和在相位上精準一致的B相電流取樣信號；電壓偏置電阻R9和電壓偏置電阻R10提供偏置電壓、保證A相交流電流的正常取樣，過電壓保護器件Db2和過電壓保護器件D3限止其前面部分過電壓避免其后面部分電路損壞

C相電流精準取樣：C相電流經電流互感器Lc1電氣隔離后由轉換電阻Rc1轉變為轉換電阻Rc1二端的電壓信號，經分壓調節電位器Rc2和分壓電阻Rc3分壓及分壓調節在分壓調節電位器Rc2和分壓電阻Rc3連接處輸出與C相電流在幅值上精準比例的信號，經限流保護電阻Rc4送至信號跟隨PNP型三極管Dc1的基極，通過相位反饋調節電感Lc2、相位反饋限定電阻Rc5、相位反饋比例電阻Rc6的相位比例反饋和調節，在信號跟隨PNP型三極管Dc1的發射級和信號跟隨分流電阻Rc8的連接處輸出與C相電流在幅值上精準比例和在相位上精準一致的C相電流取樣信號；電壓偏置電阻R9和電壓偏置電阻R10提供偏置電壓、保證A相交流電流的正常取樣，過電壓保護器件Dc2和過電壓保護器件D3限止其前面部分過電壓避免其后面部分電路損壞

零序電流精確取樣：A、B、C三相電流分別經信號限定電阻Ra7、信號限定電阻Rb7、信號限定電阻Rc7匯集至零序電流提取PNP型三極管D5基極處相加，在零序電流提取PNP型三極管D5發射極與零序電流負載電阻R11連接處輸出零序電流信號，其幅值經零序電流幅值A/D轉換模塊數字化、相位經零序電阻相位預處理模塊數字化后送至智能微處理器，智能微處理器根據精準的零序電流的幅值和相位進行正確的接地故障判斷、報警或輸出保護信號。

其中，過電壓保護器件D4限止通過電源引入的損壞性過電壓。

本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明所作的舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明說明書的內容或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。