一種信號源裝置的製作方法

2023-09-27 07:05:45

本發明涉及接地故障巡檢領域，尤其涉及一種信號源裝置。

背景技術：

在我國6kv、10kv和35kv供配電網絡中，單相接地故障是配電網絡中出現的最多的線路故障，特別是10kv配網更是如此。而相當多的接地故障(尤其是隱形接地故障(即，軟接地)例如，瓷瓶擊穿、變壓器內部接地、避雷器擊穿、互感器接地、令克(lineconnector，跌落式保險)絕緣子擊穿等)，工作人員往往需要較長時間例如幾小時、幾十小時等才能找到接地故障點。由於長時間不能恢復送電，不僅社會影響很大，而且也使電力部門的售電量減少，直接影響了電力部門的經濟效益。

其中，s信號注入法是一種單相接地故障巡查方法，儘管s信號注入法使用方便，但是，在實際使用中，由於s信號注入法僅僅是通過s信號的輸出特徵來判斷上述線路的狀態，在線路無接地、瞬時性接地或高阻接地的情況下，可能難以分辨這三者之間的區別，從而造成故障誤判，影響用戶體驗。

例如，在進行接地故障巡檢時，針對線路無接地這種情況，僅能通過信號源注入點兩側3相電流是否平衡來判斷線路是否存在接地故障，如果出現高阻接地，則注入點兩側3相電流趨於平衡，從而難以對線路無接地和高阻接地進行準確地判斷。

技術實現要素：

為克服相關技術中存在的問題，本發明提供一種信號源裝置。

根據本發明的第一方面，提供一種信號源裝置，包括：直流電源；電源轉換電路和spwm低頻逆變電路，所述電源轉換電路與所述直流電源連接並且所述spwm低頻逆變電路與所述電源轉換電路連接，用於將所述直流電源輸出的直流電轉換成低頻交流電；低頻升壓電路，與所述spwm低頻逆變電路連接，用於將所述低頻交流電升壓為低頻交流高壓電；整流濾波電路，與所述低頻升壓電路連接，用於對所述低頻交流高壓電進行整流濾波處理，以將所述低頻交流高壓電轉換成脈動高壓直流電；以及控制部，與所述低頻升壓電路和所述整流濾波電路連接，用於根據用戶選擇的所述信號源裝置的功能，控制所述信號源裝置的輸出，其中，在所述信號源裝置的負載小於恆流恆壓轉折臨界負載的情況下，所述spwm低頻逆變電路以恆流形式輸出所述低頻交流電；在所述信號源裝置的負載大於恆流恆壓轉折臨界負載的情況下，所述spwm低頻逆變電路以恆壓形式輸出所述低頻交流電。

在一種可能的實現方式中，所述信號源裝置的功能包括接地故障巡檢功能和/或接地阻抗測量功能。

在一種可能的實現方式中，在用戶選擇的所述信號源裝置的功能是所述接地故障巡檢功能的情況下，所述控制部控制所述信號源裝置，以使所述信號源裝置輸出所述低頻交流高壓電。

在一種可能的實現方式中，在用戶選擇的所述信號源裝置的功能是所述接地阻抗測量功能的情況下，所述控制部控制所述信號源裝置，以使所述信號源裝置輸出所述脈動高壓直流電。

在一種可能的實現方式中，在用戶選擇的所述信號源裝置的功能是所述接地故障巡檢功能和所述接地阻抗測量功能的情況下，所述控制部控制所述信號源裝置，以使所述信號源裝置輸出所述低頻交流高壓電和所述脈動高壓直流電。

在一種可能的實現方式中，所述電源轉換電路根據所述信號源裝置的負載調整所輸出的低頻交流電的功率。

在一種可能的實現方式中，所述信號源裝置還包括：選擇部，與所述控制部連接，用於用戶選擇所述信號源裝置的功能。

本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：通過生成低頻交流高壓電和脈動高壓直流電這兩者，並且根據用戶所選擇的信號源裝置的功能來控制信號源裝置是輸出低頻交流高壓電還是輸出脈動高壓直流電。由此，在發生線路接地故障之後，能夠利用信號源裝置輸出低頻交流高壓電來進行接地故障巡檢並且能夠利用信號源裝置輸出脈動高壓直流電來進行接地阻抗測量，從而能夠準確地確定出線路是否發生接地故障以及能夠確定出接地阻抗值，提高了接地故障巡查的成功率，能夠有效地降低接地故障巡檢的誤判，縮短了接地故障巡查的時間，從而縮短了接地故障停電時間，得到客戶的認可，提高了客戶的體驗。

根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的其它特徵及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中並且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發明的示例性實施例、特徵和方面，並且用於解釋本發明的原理。

圖1示出根據本發明一實施例的信號源裝置的結構框圖。

圖2是電源轉換電路120的結構框圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特徵和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。

在這裡專用的詞「示例性」意為「用作例子、實施例或說明性」。這裡作為「示例性」所說明的任何實施例不必解釋為優於或好於其它實施例。

另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對於本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。

在中性點不接地配電網系統發生接地跳閘、線路處於冷備用狀態之後，可通過向接地故障線路施加幾百伏直流電並且通過裝置測量輸出的直流電壓和流經接地阻抗的接地電流，由此通過歐姆定律來獲得接地阻抗。當然，在配電網線路中發生單相接地故障之後，也可通過向線路施加具有一定功率的高壓純直流電並且通過裝置準確測量輸出的直流電壓和流經接地阻抗的接地電流，由此通過歐姆定律來獲得接地阻抗。

然而，本發明的發明人意識到：對於第一種方法，裝置輸出難以實現與10kv線路的電氣隔離，實際使用時會出現10kv停電線路上的感應電倒灌入裝置內部從而導致裝置損壞，因此該方法的安全性存在問題。對於第二種方法，實施過程中難以實現具有一定功率的高壓純直流電的輸出，因此第二種方法的可實施性較差。

基於此，本發明的發明人想到，設計一種根據用戶的選擇來輸出用於進行接地故障巡檢的低頻交流高壓電和/或輸出用於進行接地阻抗測量的具有一定功率的脈動高壓直流電的信號源裝置。

在利用該信號源裝置進行接地故障巡檢時，可以直接將該低頻交流高壓電注入接地故障線路，在信號施加點的某一側，如果三相的電流基本相等，則可檢測為該側沒有發生單相接地故障。反之，如果三相的電流不相等，例如一相的電流大於另外兩相的電流，則可檢測為這一相的這一側發生了單相接地故障，並且可以通過配套的信號檢測設備，沿著故障側線路進行電流探測，將發生電流的突變的位置確定為故障點的具體位置。由此，能夠準確地檢測出線路是否發生接地，從而提高了基於傳統單相s信號注入法在接地故障巡檢中的巡檢成功率，同時能夠縮短接地故障巡檢時間，縮短線路停電時間，得到客戶的認可，有效提高了用戶的體驗。

在利用該信號源裝置進行接地阻抗檢測時，可以先將該脈動高壓直流電輸入整流橋，再將整流之後的脈動高壓直流電注入接地故障線路，根據最終獲取到的直流接地阻抗電壓和直流接地阻抗電流來計算接地阻抗值，由此，能夠準確地計算接地阻抗值，能夠有效地降低接地故障巡檢的誤判，有效提高用戶的體驗。

圖1示出根據本發明一實施例的信號源裝置的結構框圖。如圖1所示，該信號源裝置100可包括：直流電源110、電源轉換電路120和spwm低頻逆變電路130、低頻升壓電路140、整流濾波電路150和控制部160。

其中，直流電源110用於為信號源裝置100提供工作電壓，換言之，直流電源110是信號源裝置100的供電電源。可選的，直流電源110可為鋰電池。例如，直流電源110為24v的鋰電池。

電源轉換電路120與直流電源110連接並且spwm低頻逆變電路130與電源轉換電路120連接，通過電源轉換電路120和spwm低頻逆變電路130可將直流電源110輸出的24伏直流電轉換成額定電壓為300伏、額定電流為0.4安培、恆流恆壓轉折臨界負載為750歐姆的低頻交流電。

其中，在spwm低頻逆變電路130的負載小於低頻交流電的恆流恆壓轉折臨界負載750歐姆的情況下，spwm低頻逆變電路130以恆流形式輸出低頻交流電，在spwm低頻逆變電路130的負載大於恆流恆壓轉折臨界負載750歐姆的情況下，spwm低頻逆變電路130以恆壓形式輸出低頻交流電。

圖2是電源轉換電路120的結構框圖。如圖2所示，電源轉換電路120可包括電流環121、高頻升壓電路122和電壓環123，其中高頻升壓電路122用於對直流電源110輸出的24伏直流電進行升壓處理，以得到額定電壓為420伏、額定電流為0.282安培直流電。其中，電流環121和電壓環123根據spwm低頻逆變電路130的負載對電源轉換電路120的直流母線輸出進行反饋控制、從而達到控制spwm低頻逆變電路130輸出低頻交流的目的。

例如，電源轉換電路120的工作區域可包括恆流區和恆壓區，如果spwm低頻逆變電路130的負載小於低頻交流電的恆流恆壓轉折臨界負載750歐姆，則電源轉換電路120工作在恆流區，電源轉換電路120的恆流環路啟動、恆壓環路退出，spwm低頻逆變電路130以恆流形式輸出低頻交流電；如果spwm低頻逆變電路130的負載大於低頻交流電的恆流恆壓轉折臨界負載750歐姆，則電源轉換電路120工作在恆壓區，電源轉換電路120的恆壓環路啟動、恆流環路退出，spwm低頻逆變電路130以恆壓形式輸出低頻交流電。

低頻升壓電路140可與spwm低頻逆變電路130連接，並且用於將低頻交流電升壓為低頻交流高壓電。其中，低頻升壓電路140可包括低頻升壓變壓器，低頻升壓變壓器的電壓比(變比)為1：10，也就是說，低頻升壓電路140可將上述額定電壓為300伏、額定電流為0.4安培、低壓側恆流恆壓轉折臨界負載為750歐姆的低頻交流電升壓為額定電壓為3000伏、額定電流為0.04安培、高壓側恆流恆壓轉折臨界負載為750×k2歐姆(其中，k為低頻升壓變壓器變比＝10)的低頻交流高壓電。

整流濾波電路150可與低頻升壓電路140連接，並且用於對低頻交流高壓電進行整流濾波處理，以將低頻交流高壓電轉換成脈動高壓直流電。該脈動高壓直流電攜帶有諧波分量。

控制部160可與低頻升壓電路140和整流濾波電路150連接，並且用於根據用戶選擇的信號源裝置100的功能，控制信號源裝置100的輸出。

因此，通過生成低頻交流高壓電和脈動高壓直流電這兩者，並且根據用戶所選擇的信號源裝置的功能來控制信號源裝置是輸出低頻交流高壓電還是輸出脈動高壓直流電。由此，在發生線路接地故障之後，能夠利用信號源裝置輸出低頻交流高壓電來進行接地故障巡檢並且能夠利用信號源裝置輸出脈動高壓直流電來進行接地阻抗測量，從而能夠準確地確定出線路是否發生接地故障以及能夠確定出接地阻抗值，提高了接地故障巡查的成功率，能夠有效地降低接地故障巡檢的誤判，縮短了接地故障巡查的時間，從而縮短了接地故障停電時間，得到客戶的認可，提高了客戶的體驗。

在一種可能的實現方式中，信號源裝置100的功能可包括接地故障巡檢功能和/或接地阻抗測量功能。其中，信號源裝置100可以具備接地故障巡檢功能和接地阻抗測量功能，用戶可以通過例如選擇部來選擇信號源裝置100的功能。其中，選擇部例如為按鈕開關。該選擇部既可以設置於信號源裝置100上，也可以是獨立於信號源裝置100的器件。

在一種可能的實現方式中，在用戶選擇的信號源裝置100的功能是接地故障巡檢功能的情況下，控制部160控制信號源裝置100，以使信號源裝置100輸出低頻交流高壓電。

在一種可能的實現方式中，在用戶選擇的信號源裝置100的功能是接地阻抗測量功能的情況下，控制部160控制信號源裝置100，以使信號源裝置100輸出脈動高壓直流電。

在一種可能的實現方式中，在用戶選擇的信號源裝置100的功能是接地故障巡檢功能和接地阻抗測量功能的情況下，控制部160控制信號源裝置100，以使信號源裝置100輸出低頻交流高壓電和脈動高壓直流電。

在一種可能的實現方式中，電源轉換電路120根據信號源裝置100的負載調整所輸出的低頻交流電的功率。由此，可以根據信號源裝置的負載實時調整功率，從而能夠有效節約電能。

舉例而言，信號源裝置100可以設置按鈕開關1、按鈕開關2和按鈕開關3這三個按鈕開關，按鈕開關1對應於接地故障巡檢功能，按鈕開關2對應於接地阻抗測量功能，按鈕開關3對應於接地故障巡檢功能和接地阻抗測量功能。如果用戶觸摸了按鈕開關1，則表示用戶所選擇的信號源裝置100的功能是接地故障巡檢功能，如果用戶觸摸了按鈕開關2，則表示用戶所選擇的信號源裝置100的功能是接地阻抗測量功能，如果用戶觸摸了按鈕開關3，則表示用戶所選擇的信號源裝置100的功能是接地故障巡檢功能和接地阻抗測量功能。

其中，用戶可以先觸摸按鈕開關1，信號源裝置100可以輸出低頻交流高壓電，由此用戶可以利用信號源裝置100輸出的低頻交流高壓電來進行接地故障巡檢，從而能夠確定出是否發生了接地故障，然後，在確定出發生了接地故障之後，用戶再觸摸按鈕開關2，信號源裝置100可以輸出脈動高壓直流電，由此用戶可以利用信號源裝置100輸出的脈動高壓直流電來進行接地阻抗測量，從而能夠根據測量出的接地阻抗值來判斷故障線路是否接地、接地故障是否消失、故障線路是金屬性接地還是高阻接地等，這樣，能夠有效地降低接地故障巡檢的誤判，有效提高用戶的體驗。

可選的，用戶也可以直接觸摸按鈕開關3，信號源裝置100同時輸出低頻交流高壓電和脈動高壓直流電，由此用戶可以利用信號源裝置100輸出的低頻交流高壓電來進行接地故障巡檢並且可以利用信號源裝置100輸出的脈動高壓直流電來進行接地阻抗測量，從而能夠根據測量出的接地阻抗值來判斷故障線路是否接地、接地故障是否消失、故障線路是金屬性接地還是高阻接地等，這樣，能夠有效地降低接地故障巡檢的誤判，有效提高用戶的體驗。

以上已經描述了本發明的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的技術改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。