一種配網pt熔斷器故障監測與診斷系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電氣設備故障檢測技術領域，涉及一種配網PT熔斷器故障監測 與診斷系統。
【背景技術】
[0002] PT熔斷器是電力系統中的重要設備，PT熔斷器熔斷頻繁異常，會嚴重影響變壓器 和計量儀表等供電設備的正常工作，嚴重時甚至會導致大面積停電事故，影響整個電力系 統的運行安全，給社會帶來很多不必要的經濟損失。PT熔斷器故障的引發原因眾多，系統原 因造成熔斷器熔斷、電壓互感器自身原因造成熔斷器熔斷、熔斷器自身原因造成熔斷器熔 斷、操作故障造成熔斷器熔斷和環境原因造成的熔斷器熔斷等。
[0003] 因此，針對熔斷器故障這一問題展開研究，從理論上分析造成PT熔斷器熔斷的原 因。通過信號檢測技術，在帶電狀況下對線路中流過PT熔斷器電壓和電流值進行監測，有 效解決原來傳統的停電檢測問題；將檢測到的系統電壓和電流值與數據庫數據進行對比， 實現對PT熔斷器的故障檢測和診斷，能夠及時快速發現問題，當監測電壓、電流超過額定 值時，系統準確快速發出報警信息，解決傳統的監測技術的滯后和誤警、誤報問題，能夠快 速有效的找出PT熔斷器故障。 【實用新型內容】
[0004] 有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統， 通過準確檢測PT熔斷器故障過程中的電壓、電流值，實現PT熔斷器的故障檢測和診斷。
[0005] 為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：
[0006] -種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，包括電壓檢測模塊、電流檢測模塊、濾 波放大模塊、無線通信模塊、處理器、電源模塊和報警系統；所述電壓檢測模塊和電流檢測 模塊采集PT熔斷器的電壓信息和電流信息，然后將電壓信息和電流信息傳輸至濾波放大 模塊，所述濾波放大模塊與處理器連接，所述處理器分別與無線通信模塊、電源模塊及報警 系統連接。
[0007] 進一步，所述電壓檢測模塊包括電壓轉換電路、直流偏置電路和反相電路。
[0008] 進一步，所述電流檢測模塊包括放大器AD620、直流轉換器和低通濾波器。
[0009] 進一步，所述濾波放大模塊包括帶通濾波器、四階巴特沃斯濾波電路、運算放大 器。
[0010] 進一步，所述電源模塊包括外部電源和蓄電池。
[0011] 本實用新型的有益效果在于：本實用新型提供的一種配網PT熔斷器故障監測與 診斷系統，采用電流電壓雙檢測技術，處理器通過采集PT熔斷器的電流電壓信號與數據庫 數據對比，當電壓和電流同時出現過高時發出故障預警信息，能夠實現非接觸式的PT熔斷 器監測，并通過無線模塊及時向管理中心發送預警信息，為電網的智能控制提供方便快捷 的途徑，為電力生產提供了更好的服務。
【附圖說明】
[0012] 為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用 新型作進一步的詳細描述，其中：
[0013] 圖1為本實用新型所述系統的結構示意圖；
[0014] 圖2為電壓互感器與熔斷器仿真模型；
[0015] 圖3為鐵磁諧振仿真電路；
[0016] 圖4為電壓采集前端處理電路；
[0017] 圖5為電流檢測電路；
[0018] 圖6為濾波放大電路；
[0019] 圖7為單相接地故障后斷開電源B相電壓波形；
[0020] 圖8為單相接地故障后未斷開電源B相電壓波形；
[0021] 圖9為故障后B相電流。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。
[0023] 本實用新型提供的一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，如圖1所示，包括電 壓檢測模塊、電流檢測模塊、濾波放大模塊、無線通信模塊、處理器、電源模塊和報警系統， 電壓檢測模塊和電流檢測模塊采集PT熔斷器的電壓和電流信息，然后將電壓和電流信息 傳輸至濾波放大模塊，濾波放大模塊與處理器連接，處理器分別與無線通信模塊、電源模塊 及報警系統連接。
[0024] 電力系統中存在許多熔斷器，電力系統PT熔斷器和電壓互感器模型，如圖2所示， Rf熔斷器的仿真模型為一定值電阻，Rv、Rvl為電壓互感器一次二次側直流電阻，L v、Lvl，分別 是其相應的漏抗，Rni是電壓互感器的勵磁電阻h為電壓互感器的負載，L 3是鐵心線圈的非 線性勵磁電感。
[0025] 二次側折算到原邊阻抗為Z0
[0027] 折算后輸入阻抗Zin為
[0029] 為了便于分析鐵磁諧振對PT熔斷器的影響，可以用電阻與電感來模擬電壓互感 器，Rp R2、R3為電壓互感器的電阻，L r L2、L3為電壓互感器的電感。鐵磁諧振的仿真模型如 圖3所示。R4-R 7為小電阻，C「(：3為系統中的三相電容。
[0030] 系統由于單相接地故障引發鐵磁諧振后，到指定互感器勵磁阻抗減小，中性點電 壓偏移，中性點電流過大，熔斷器發生熔斷。
[0031] 通過電壓檢測和電流檢測分別對PT熔斷器的電壓、電流雙檢測，實現對PT熔斷器 故障診斷。由濾波放大模塊分別對檢測到的信號進行處理，然后送到處理器與數據庫進行 對比分析，對PT熔斷器的運行狀況做出準確的預判。由無線模塊與管理系統進行通信，實 現對PT熔斷器的遠程監測和信息控制。系統由外部電源和蓄電池雙供電，使系統安全可靠 運行。
[0032] 電壓檢測電路，如圖4所示，電壓前端采集電路的主要功能是將高電壓信號按比 例變換并對其進行直流偏置，以匹配ADC模塊的測量電壓。這部分包含了電壓轉換電路、直 流偏置電路和反相電路。
[0033] 處理器內部集成A/D轉換器的輸入電壓是0~3. 3V，所以信號的直流偏置電壓選 擇其中間值I. 5V，電路參數的計算關系式如下：
[0035] 根據經驗，R50選擇為10K，對變換后的電壓信號只需要做電平抬升，所以R49也 取10K。正電壓信號仏取5V，經過運放兩次反相后變為正電壓疊加在信號中，通過計算可得 R48電阻值為33. 3K。運算放大器0P07C具有較好的穩定性，第1腳和第8腳之間接入20k 電位器可以消除自激振蕩。
[0036] 電流檢測模塊，如圖5所示，電流采集前端處理電路是將電流轉換為電壓信號，并 對其進行直流偏置和反相變換，使其滿足處理器的模數轉換范圍。
[0037] 熔斷器電流信號經過電流傳感器輸出后由精密多圈電位器將電流轉換為電壓，其 幅值大小可通過電位器調節，直流偏置電路原理和反相電路原理與電壓采集前端處理電路 相同。
[0038] 電路由精密儀用放大器AD620和低通濾波器構成。AD620的增益可方便調節，易于 控制，同時具有濾波的作用。它是用來對采集的信號進行放大，信號經AD620放大后，送入 有效值直流轉換器，使輸出的信號相比于輸入信號更加平穩，最后將其輸出信號進行濾波 后送入單片機的AD采樣端口。
[0039] 濾波放大模塊，如圖6所示，采用具有最大平坦幅度特性的巴特沃斯濾波器，以保 證測量信號的精度。按測量的頻段設計帶通濾波器，低頻段信號采用四階巴特沃斯濾波電 路，放大模塊采用運放對信號進行放大。
[0040] PT熔斷器單相接地故障仿真
[0041] 系統由于單相接地故障引發鐵磁諧振后，到指定互感器勵磁阻抗減小，中性點電 壓偏移，流過中性點電流過大，熔斷器發生熔斷。
[0042] 如圖7-8所示，0.1 s發生單相接地，故障后在0. 2s切斷電源后B相電壓波形。發 生單相接地故障后電壓突然增大，電壓值超過系統額定電壓，PT熔斷器故障診斷系統，發出 預警信號。
[0043] 發生單相故障后圖7、圖8分別為斷開電源和未斷開電源情況，B相電壓變為線電 壓，引發鐵磁諧振，導致系統電壓過大，造成PT熔斷器熔斷。
[0044] 圖9為故障后B相電流，從圖9得出，單相接地故障造成系統電流過大，造成短時 熱積累，是導致PT熔斷器熔斷的主要原因。系統對地電容和電壓互感器相匹配的情況下， 發生鐵磁諧振導致系統過電壓，系統同時檢測到電壓和電流過大的信息，發出故障報警。
[0045] 最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡 管通過上述優選實施例已經對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理 解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所 限定的范圍。
【主權項】
1. 一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，其特征在于：包括電壓檢測模塊、電流檢 測模塊、濾波放大模塊、無線通信模塊、處理器、電源模塊和報警系統；所述電壓檢測模塊和 電流檢測模塊采集PT熔斷器的電壓信息和電流信息，然后將電壓信息和電流信息傳輸至 濾波放大模塊，所述濾波放大模塊與處理器連接，所述處理器分別與無線通信模塊、電源模 塊及報警系統連接。2. 根據權利要求1所述的一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，其特征在于：所述 電壓檢測模塊包括電壓轉換電路、直流偏置電路和反相電路。3. 根據權利要求1所述的一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，其特征在于：所述 電流檢測模塊包括放大器AD620、直流轉換器和低通濾波器。4. 根據權利要求1所述的一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，其特征在于：所述 濾波放大模塊包括帶通濾波器、四階巴特沃斯濾波電路、運算放大器。5. 根據權利要求1所述的一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，其特征在于：所述 電源模塊包括外部電源和蓄電池。
【專利摘要】本實用新型涉及一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，屬于電氣設備故障檢測技術領域。該系統包括電壓檢測模塊、電流檢測模塊、濾波放大模塊、無線通信模塊、處理器、電源模塊和報警系統；所述電壓檢測模塊和電流檢測模塊采集PT熔斷器的電壓信息和電流信息，然后將電壓信息和電流信息傳輸至濾波放大模塊，所述濾波放大模塊與處理器連接，所述處理器分別與無線通信模塊、電源模塊及報警系統連接。本實用新型提供的一種配網PT熔斷器故障監測與診斷系統，采用電流、電壓雙檢測技術，通過準確檢測PT熔斷器故障過程中的電壓值和電流值，進而實現PT熔斷器的故障檢測和診斷。
【IPC分類】G01R31/07
【公開號】CN204989380
【申請號】CN201520744066
【發明人】李兵, 丁順清, 李中建, 楊義, 劉杰
【申請人】國家電網公司, 國網重慶彭水縣供電有限責任公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月23日