专利名称：配电线路单相接地行波保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统保护和控制技术，具体的，涉及一种配电线路单相接地行波保护装置。
背景技术：
中性点非有效接地系统配电线路发生单相接地故障后，只能通过对地电容构成回路，故障电流非常小。基于传统工频电气量的过电流保护、距离保护等在此故障情况下无法可靠动作。单相接地行波保护由于不反应故障稳态过程，在发生单相接地故障后，电压行波和电流行波的极性关系在任何中性点接地系统中都可靠成立，因此可成为解决该问题的有效手段。保护装置的实现也成为解决该问题的关键。行波保护装置的研制一直被国内外学者所关注。早在上个世纪70年代，第一台 行波方向保护装置(RALDA型行波保护)就在国外研制成功。我国在80年代初期从瑞典引进两套RALDA型保护，并分别在锦辽线和平武线安装。但实际上RALDA型保护采样率仅为lOKHz，无法有效获取行波信号，同时缺乏对信号进行有效处理的数学手段，最终RALDA型保护以失败而告终。随后行波保护装置的研制陷入低谷。由于行波保护需要获取故障后高频行波，因此保护装置需要具有高速数据获取功能；同时硬件电路应该有较强的抗干扰性能。此外，在高采样率的情况下，数据量较大，因此也要求装置具有较强的数字信号处理功能。随着现代技术的发展，综合利用高速数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑元件(CPLD)被普遍认为是在硬件上实现行波信号获取和处理的有效手段。此外，为了解决行波保护可靠性低的问题，装置还需要具有工频信号获取和处理功能，保证在行波保护模块发生误启动时，通过工频电压给予闭锁，同时通过工频电流区分单相接地故障和两相接地故障。因此，需要一种适用于配电线路的单相接地行波保护装置，能够同时对行波信号和工频信号进行获取和处理，同时在线路发生单相接地故障时可靠动作，发生其他类型故障或同母线其他线路故障时可靠闭锁。从而克服中性点非有效接地系统因单相接地故障现象不明显而导致传统保护装置不灵敏或者失效的缺陷，提高单相接地故障检测的灵敏性和
可靠性。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种配电线路单相接地保护装置，能够同时对行波信号和工频信号进行获取和处理，在中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，能够准确而快速的检测出故障，并做出响应的保护动作。有鉴于此，本发明提出了一种配电线路单相接地行波保护装置，包括插在一电路基板上的至少一个变换器、保护器、监控器和出口继电器；所述变换器将来自待测回路上的电流信号和电压信号转换为二次侧电流信号和二次侧电压信号；其中，所述变换器包括行波信号输入和工频信号输入，可以获取零模电流行波信号、零模电压行波信号、工频电流信号和工频电压信号；所述保护器接受来自所述变换器转换得到的所述二次侧电流和二次侧电压信号，并对信号进行处理，然后执行保护算法，进而判定所述待测回路是否发生单相接地故障，如果发生故障，则将结果输出至所述监控器和所述出口继电器；所述监控器连接至所述保护器，显示和存储所述保护器传送的故障信息，显示并向所述保护器传送用户设定的定值，以及检测所述保护器的运行状态；所述出口继电器连接至所述保护器，接收所述行波保护器的判定结果，根据所述判定结果确定是否发出跳闸命令或报警命令。在上述方案中，优选地，所述保护器包括行波模块和工频模块；其中，所述行波模块用于对行波信号进行获取和处理，所述工频模块用于对工频信号进行获取和处理。在上述方案中，优选地，所述行波模块包括行波数据获取回路、行波启动回路和行波信号处理回路；其中所述行波数据获取回路能够以200KHZ的采样速率，实时获取所述待测回路中频率范围为OlOOkHz的零模电流行波和频率范围为OlOOkHz的零模电压行波；所述行波数据获取回路获取回路包括二阶有源低通滤波模块、多路转换开关模块、A/D转换模块和双口 RAM模块；其中，所述二阶有源低通滤波模块的通带范围为(TlOOKHz，对所述二 次侧电流信号和二次侧电压信号进行滤波，所述二次侧电流信号和所述二次侧电压信号包括零模电流行波信号和零模电压行波信号；所述多路转换开关模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于将所述零模电流行波信号和零模电压行波信号依次输出至所述A/D转换模块；所述A/D转换模块连接至所述多路转换开关模块，对所述行波模拟信号进行A/D转换，每路信号A/D转换速率为200KHz，经过A/D转换后，得到零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号，并将转换结果传输至双口 RAM模块；所述双口 RAM模块，具有两组数据总线和两组地址总线，用于存储来自所述A/D转换模块的所述零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号转换结果，以及被行波信号处理回路读取所述零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号转换结果；所述行波启动回路，包括二阶有源带通滤波模块和电压比较模块；所述二阶有源带通滤波模块的通带范围是500HC3KHz，可以获取零模电流行波信号中500Hf 3KHz的分量作为用于启动判断的信号；所述电压比较模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，接收来自所述二阶有源带通滤波模块的所述用于启动判断的信号，并确定所述用于启动判断的信号幅值是否高于第一预定幅值，在所述用于启动判断的信号幅值高于所述第一预定幅值时，发送启动信号至所述行波信号处理回路；所述行波信号处理回路，包括数据获取模块、小波变换模块、故障判别模块和工频通讯模块；所述数据获取模块接收来自所述电压比较模块的启动信号，并从所述双口 RAM中读取故零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号；所述小波变换模块，对所述数据获取模块获取的所述零模电流行波数字信号和零模电压行波数字信号进行小波变换，得到小波变换的模极大值和模极大值的极性，并根据所述模极大值的极性得到零模电流行波和零模电压行波的波头极性；所述故障启动判别模块，对所述小波变换模块获取的所述零模电流行波和零模电压行波的波头极性进行比较，如果极性相同，则复归所述保护装置，如果极性相反，则启动所述工频通讯模块。所述工频通讯模块，如果接收到所述故障启动判别模块的启动信号，则与工频模块通讯，启动所述工频模块。在上述方案中，优选地，所述小波变换将所述零模电流行波数字信号以如下形式进行分解A, Kn) = Σ hk A2, /(/ - 2J_] k) i
W2Jin) = ΣA A-y Jin-Ii-1U)
L k，其中，i(n)为所述零模电流行波数字信号，七—)为所述零模电流行波数字信号i(n)的小波逼近系数，F2AW为所述零模电流行波数字信号i (η)的小波变换系数。经过所述二进小波变换后，将所述零模电压行波数字信号分解成以下形式
J2,"( ) = [hk Aii M(η-2/_! k) k^
Kn)=Σ&尤i"(" -2/_1/o
^ * ,其中，u(η)为所述电压行波数字信号，4〃(《>为所述零模电压行波数字信号u(η)的小波逼近系数,％,"( )为所述零模电压行波数字信号u(n)的小波变换系数。所述二进小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数，小波系数序列(hk } ke z, { gk } ke z 为{ hk } kez= (0. 125,0. 375,0. 375,0. 125) (k=_l，0，1，2)，{ gk } k e z= (-2,2)(k=0，I)。在上述方案中，优选地，所述小波变换模极大值定义为对于任意给定的正数ε >0，当满足|η-η0|<ε时，对任意的11古11(|，有|『2,/( ())间『2,/( )丨成立，|%,/( ())|为所述零模电流行波的小波变换模极大值，其正负为所述零模电流行波的小波变换模极大值极性；对于任意给定的正数ε > O,当满足I n_nQ < ε时，对任意的η Φ η0,有|『2M o)| ^ |^^ (/ )|成
立，为所述零模电压行波的小波变换模极大值，其正负为所述零模电压行波的小波变换模极大值极性。在上述方案中，优选地，所述工频模块包括工频数据获取回路和工频信号处理回路；其中，所述工频数据获取回路包括二阶有源低通滤波模块，多路转换开关模块和A/D转换模块；其中，所述二阶有源低通滤波模块截止频率为I. 2KHz，将所述二次侧电压信号进行滤波，所述二次侧电压信号包括三相电流信号和零序电压信号；所述多路转换开关模块，连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于将所述三相电流信号和零序电压信号依次传输至A/D转换模块；所述A/D转换模块连接至所述多路转换开关模块，将所述三相电流信号和零序电压信号进行A/D转换，得到三相电流数字信号和零序电压数字信号，每路A/D转换速率为2. 4KHz，并将转换结果传输至所述工频信号处理回路；所述工频信号处理回路包括傅里叶变换模块、零序电压判定模块、相电流判定模块和信号开出模块；其中，所述傅里叶变换模块将三相电流数字信号和零序电压数字信号进行傅里叶变换，获取三相电流幅值和零序电压幅值；所述零序电压判定模块将所述零序电压幅值和第一预定幅值进行比较，如果所述零序电压幅值大于所述第一预定幅值，则启动相电流判定模块，否则保护装置复归；所述相电流判定模块将所述三相电流幅值和第二预定幅值进行比较，如果所述三相电流幅值均小于所述第二预定幅值，则启动信号开出模块，否则保护装置复归；所述信号开出模块根据用户设定，可以给出跳闸信号或报警信号，并将信号传输至所述出口继电器。
图I示出了根据本发明的实施例的配电线路单相接地行波保护装置的框图；图2示出了根据本发明的实施例的保护模块的硬件构成框图；图3示出了根据本发明的实施例的保护模块软件流程图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不局限于下面公开的具体实施例。图I示出了根据本发明的实施例的配电线路单相接地行波保护装置的框图。如图I所示，根据本发明的配电线路单相接地行波保护装置包括插在一电路基板上的至少一个变换器、保护器、监控器和出口继电器；所述变换器将来自待测回路上的电流信号和电压信号转换为二次侧电流信号和二次侧电压信号；其中，所述变换器包括行波信号输入和工频信号输入，可以获取零模电流行波信号、零模电压行波信号、工频电流信号和工频电压信号；所述保护器接受来自所述变换器转换得到的所述二次侧电流和二次侧电压 信号，并对信号进行处理，然后执行保护算法，进而判定所述待测回路是否发生单相接地故障，如果发生故障，则将结果输出至所述监控器和所述出口继电器；所述监控器连接至所述保护器，显示和存储所述保护器传送的故障信息，显示并向所述保护器传送用户设定的定值，以及检测所述保护器的运行状态；所述出口继电器连接至所述保护器，接收所述行波保护器的判定结果，根据所述判定结果确定是否发出跳闸命令或报警命令。在上述方案中，优选地，所述保护器包括行波模块和工频模块；其中，所述行波模块用于对行波信号进行获取和处理，所述工频模块用于对工频信号进行获取和处理。在上述方案中，优选地，所述行波模块包括行波数据获取回路、行波启动回路和行波信号处理回路；其中所述行波数据获取回路能够以200KHZ的采样速率，实时获取所述待测回路中频率范围为OlOOkHz的零模电流行波和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波；所述行波数据获取回路获取回路包括二阶有源低通滤波模块、多路转换开关模块、A/D转换模块和双口 RAM模块；其中，所述二阶有源低通滤波模块的通带范围为(TlOOKHz，对所述二次侧电流信号和二次侧电压信号进行滤波，所述二次侧电流信号和所述二次侧电压信号包括零模电流行波信号和零模电压行波信号；所述多路转换开关模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于将所述零模电流行波信号和零模电压行波信号依次输出至所述A/D转换模块；所述A/D转换模块连接至所述多路转换开关模块，对所述行波模拟信号进行A/D转换，每路信号A/D转换速率为200KHz，经过A/D转换后，得到零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号，并将转换结果传输至双口 RAM模块；所述双口 RAM模块，具有两组数据总线和两组地址总线，用于存储来自所述A/D转换模块的所述零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号转换结果，以及被行波信号处理回路读取所述零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号转换结果；所述行波启动回路，包括二阶有源带通滤波模块和电压比较模块；所述二阶有源带通滤波模块的通带范围是500HC3KHz，可以获取零模电流行波信号中500Hf 3KHz的分量作为用于启动判断的信号；所述电压比较模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，接收来自所述二阶有源带通滤波模块的所述用于启动判断的信号，并确定所述用于启动判断的信号幅值是否高于第一预定幅值，在所述用于启动判断的信号幅值高于所述第一预定幅值时，发送启动信号至所述行波信号处理回路；所述行波信号处理回路，包括数据获取模块、小波变换模块、故障判别模块和工频通讯模块；所述数据获取模块接收来自所述电压比较模块的启动信号，并从所述双口 RAM中读取故零模电流行波信号和零模电压行波信号的数字信号；所述小波变换模块，对所述数据获取模块获取的所述零模电流行波数字信号和零模电压行波数字信号进行小波变换，得到小波变换的模极大值和模极大值的极性，并根据所述模极大值的极性得到零模电流行波和零模电压行波的波头极性；所述故障启动判别模块，对所述小波变换模块获取的所述零模电流行波和零模电压行波的波头极性进行比较，如果极性相同，则复归所述保护装置，如果极性相反，则启动所述工频通讯模块。所述工频通讯模块，如果接收到所述故障启动判别模块的启动信 号，则与工频模块通讯，启动所述工频模块。在上述方案中，优选地，所述工频模块包括工频数据获取回路和工频信号处理回路；其中，所述工频数据获取回路包括二阶有源低通滤波模块，多路转换开关模块和A/D转换模块；其中，所述二阶有源低通滤波模块通带为(Tl. 2KHz，将所述二次侧电压信号进行滤波，所述二次侧电压信号包括三相电流信号和零序电压信号；所述多路转换开关模块，连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于将所述三相电流信号和零序电压信号依次传输至A/D转换模块；所述A/D转换模块连接至所述多路转换开关模块，将所述三相电流信号和零序电压信号进行A/D转换，得到三相电流数字信号和零序电压数字信号，每路A/D转换速率为
2.4KHz，并将转换结果传输至所述工频信号处理回路；所述工频信号处理回路包括傅里叶变换模块、零序电压判定模块、相电流判定模块和信号开出模块；其中，所述傅里叶变换模块将三相电流数字信号和零序电压数字信号进行傅里叶变换，获取三相电流幅值和零序电压幅值；所述零序电压判定模块将所述零序电压幅值和第一预定幅值进行比较，如果所述零序电压幅值大于所述第一预定幅值，则启动相电流判定模块，否则保护装置复归；所述相电流判定模块将所述三相电流幅值和第二预定幅值进行比较，如果所述三相电流幅值均小于所述第二预定幅值，则启动信号开出模块，否则保护装置复归；所述信号开出模块根据用户设定，可以给出跳闸信号或报警信号，并将信号传输至所述出口继电器。图2示出了根据本发明的实施例的保护模块的硬件构成框图；如图2所示，零模电流行波信号和零模电压行波信号进入保护器后，首先进入二阶有源低通滤波模块，该二阶有源低通滤波模块的截止频率为100kHz，主要功能是滤除高频干扰，同时防止频率混叠。多路转换开关MAX4639可以实现零模电流行波信号和零模电压行波信号的二选一高速切换开关，将两路模拟信号依次输出至A/D转换模块，A/D转换模块中采用I块AD9240高速模/数转换开关实现对模拟信号的高速模/数转换，对每一路模拟信号的数据采样率达到200KHz。双口 RAM IDT7028用于存储A/D转换转换后的2路数字信号，存储空间为128Kbyte。此外，零模电流行波信号在经过二阶有源低通滤波模块后，还进入二阶有源带通滤波模块，二阶有源带通滤波模块的带通频率为500Hf3kHz，提取电流故障行波中500Hz^3kHz的信号，作为行波保护硬件的启动信号。经过二阶有源带通滤波模块后，信号进入一通过运算放大器构成电平比较回路，当经过带通滤波器后的电流故障行波中500Hz^3kHz的信号电平超过预设的硬件启动电平后，硬件行波启动回路发出启动信号至复杂可编程逻辑器件EMP7128S，复杂可编程逻辑器件EMP7128S触发高速数字信号处理器TMS320C6713中断，开始执行行波判据。复杂可编程逻辑器件EMP7128S是行波数据获取回路的核心控制部分，它实现对多路转换开关模块、A/D转换模块和双口 RAM模块的协调控制和地址/数据信号的译码，进而实现将模拟信号转换成数字信号并存储与双口 RAM IDT7028模块中，同时复杂可编程逻辑器件EMP7128S在行波保护硬件启动后触发高速数字信号处理器TMS320C6713开始执行行波判据。 行波判据以DSP TMS320C6713为核心完成，这是一款高速数字信号处理芯片，数据总线32位，可进行浮点运算，精度高，芯片内部有8个运算单元，每秒可执行16亿条指令，能同时满足超高速行波保护对数据处理速度和精度的要求。当DSP TMS320C6713中的故障处理程序的行波判据得到满足时，DSP通过中断信号发送给处理器MCF5282，进行工频判据的处理。三相电流模拟信号进入保护器后，首先进入二阶有源低通滤波模块，该二阶有源低通滤波模块的截止频率为I. 2KHz，主要功能是滤除高频干扰，同时防止频率混叠。A/D转换模块中采用I块MAX125模/数转换芯片，芯片内置高速模拟开关，可实现对多路模拟信号的高速模/数转换，对每一路模拟信号的数据采样率为2. 4KHz。采样后的数据存储在MCF5282的内部RAM中。当MCF5282接收到DSP中断信号后，开始执行工频判据。当工频判据满足时，MCF5282控制开出模块给出出口信息，并操作出口继电器动作。图3示出了根据本发明的实施例的保护模块软件流程图。如图3所示，在接收到行波启动信号后直接获取所述待测回路的零模电流行波，对所获取的零模电流行波进行二进小波变换，经过二进小波变换后，将零模电流行波分解成以下形式
= Y^hkA2i ,i(n -2J-lk)
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Wvi{n) = YdgkA2jJin-2j~lk)
^ k 5其中，为电流行波的小波逼近系数，％/( )为零模电流行波的小波变换系数。根据小波变换系数求取电流行波小波变换模极大值，模极大值定义为对于任意给定的正数ε > O,当满足I η-η0〈 ε时，对任意的η幸η0,有|『2,i( 0) > IV /(")|成立，IV: /·("")丨为零
模电流行波小波变换模极大值；利用零模电流行波小波变换模极大值的正负表示零模电流行波的极性；
直接获取所述待测回路的零模电压行波，对所获取的零模电压行波进行二进小波变换，经过二进小波变换后，将零模电压行波分解成以下形式
权利要求
1.一种配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，包括设置于电路基板上的至少一个变换器、保护器、监控器和出口继电器； 所述变换器将来自待测回路上的电流信号和电压信号转换为二次侧电流信号和二次侧电压信号； 所述保护器接受所述二次侧电流信号和所述二次侧电压信号，然后根据所述二次侧电流信号和所述二次侧电压信号，得到零模电流行波和零模电压行波的波头极性以及工频电流和工频电压幅值，最后根据所述波头极性以及所述幅值判断所保护线路是否发生单相接地故障，如果发生单相接地故障，则传输跳闸信号至所述出口继电器；如果未发生单相接地故障，则复归所述配电线路单相接地保护装置； 所述出口继电器连接至所述保护器，如果接收到所述跳闸信号，则发出跳闸命令或报警命令。
2.根据权利要求I所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述变换器对待测回路上的电流信号和电压信号输入进行转换，得到所述二次侧电流信号和所述二次侧电压信号，其中， 所述二次侧电流信号包括零模电流行波信号、工频电流信号；所述二次侧电压信号包括零模电压行波信号、工频电压信号。
3.根据权利要求I所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，还包括 监控器，连接至所述保护器，显示和存储所述保护器传输的故障信息，接收并显示用户的操作信息，并向所述保护器传输所述操作信息，以及监测所述保护器的运行状态。
4.根据权利要求I所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述保护器包括行波模块和工频模块；其中， 所述行波模块用于对行波信号进行处理，所述工频模块用于对工频信号进行处理。
5.根据权利要求4所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述行波模块包括行波数据获取回路、行波启动回路和行波信号处理回路；其中， 所述行波数据获取回路实时获取所述变换器中频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波信号；并对所述零模电流行波信号和所述零模电压行波信号进行滤波、传输和A/D转换； 所述启动回路，根据预定频段从所述行波数据获取回路的输出信号中提取用于启动判断的信号，并根据第一预定幅值判断是否发送启动信号； 所述行波信号处理回路，接收所述启动信号并对所述行波数据获取回路的输出的所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波信号进行小波变换，以获得零模电流行波和零模电压行波的波头极性，然后判断所述零模电流行波和所述零模电压行波的波头极性是否相同，若相同，则复归所述配电线路单相接地保护装置；若不相同，则启动工频模块。
6.根据权利要求5所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述行波数据获取回路具体包括二阶有源低通滤波模块、多路转换开关模块、A/D转换模块和双口RAM模块；其中， 所述二阶有源低通滤波模块的通带范围为(TlOOkHz,对所述零模电流行波信号和所述零模电压行波信号进行滤波，得到所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波信号； 所述多路转换开关模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于将所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波信号依次传输至所述A/D转换模块； 所述A/D转换模块连接至所述多路转换开关模块，对所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波信号进行A/D转换，得到所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波数字信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波数字信号，然后将转换结果传输至双口 RAM模块； 所述双口 RAM模块具有两组数据总线和两组地址总线，用于存储来自所述A/D转换模块的所述转换结果，以及被所述行波信号处理回路读取所述转换结果。
7.根据权利要求6所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述行波启动回路具体包括二阶有源带通滤波模块和电压比较模块，其中， 所述二阶有源带通滤波模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于从所述二阶有源低通滤波模块输出的频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波信号中提取500Hz 3kHz的分量作为所述用于启动判断的信号； 所述电压比较模块接收来自所述二阶有源带通滤波模块的所述用于启动判断的信号，并判断所述用于启动判断的信号的幅值是否高于所述第一预定幅值，在所述用于启动判断的信号的幅值高于所述第一预定幅值时，发送启动信号至所述行波信号处理回路。
8.根据权利要求7所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述行波信号处理回路具体包括数据获取模块、小波变换模块、故障启动判别模块和工频通讯模块，其中， 所述数据获取模块接收来自所述行波启动回路的所述启动信号，并从所述行波数据获取回路读取所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波数字信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波数字信号； 所述小波变换模块，对所述频率范围为(TlOOkHz的零模电流行波数字信号和频率范围为(TlOOkHz的零模电压行波数字信号进行小波变换，分别得到所述零模电流行波的第一模极大值和第一模极大值的极性以及所述零模电压行波的第二模极大值和第二模极大值的极性，然后根据所述第一模极大值的极性和所述第二模极大值的极性，得到所述零模电流行波的第一波头极性和所述零模电压行波的第二波头极性； 所述故障启动判别模块，对所述第一波头极性和所述第二波头极性进行比较，如果所述第一波头极性和所述第二波头极性相同，则复归所述配电线路单相接地保护装置；如果所述第一波头极性和所述第二波头极性相反，则启动所述工频通讯模块； 所述工频通讯模块，如果接收到所述故障启动判别模块的启动信号，则与工频模块通讯，告知所述工频模块保护启动。
9.根据权利要求4所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述工频模块包括工频数据获取回路和工频信号处理回路，其中， 所述工频数据获取回路对所述工频电流信号和所述工频电压信号进行滤波，传输和A/D转换；所述工频电流信号包括三相电流信号，所述工频电压信号包括零序电压信号； 所述工频信号处理回路在所述工频模块保护启动后，对所述三相电流信号和零序电压信号进行傅里叶变换，获取零序电压信号幅值和三相电流信号幅值，并进行判定，如果所述零序电压信号幅值大于第一预定的幅值，且所述三相电流信号幅值全部小于第二预定幅值，则给出跳闸信号或报警信号，并将信号传输至所述出口继电器，否则复归所述配电线路单相接地保护装置。
10.根据权利要求9所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述工频数据获取回路具体包括二阶有源低通滤波模块，多路转换开关模块和A/D转换模块，其中， 所述二阶有源低通滤波模块对所述三相电流信号和零序电压信号进行滤波； 所述多路转换开关模块连接至所述二阶有源低通滤波模块，用于将所述三相电流信号和零序电压信号依次传输至所述A/D转换模块； 所述A/D转换模块连接至所述多路转换开关模块，对所述三相电流信号和零序电压信号进行A/D转换，得到三相电流数字信号和零序电压数字信号，然后将转换结果传输至所述工频信号处理回路。
11.根据权利要求10所述的配电线路单相接地行波保护装置，其特征在于，所述工频信号处理回路具体包括傅里叶变换模块、零序电压判定模块、相电流判定模块和信号开出模块，其中， 所述傅里叶变换模块对所述三相电流数字信号和所述零序电压数字信号进行傅里叶变换，获取三相电流幅值和零序电压幅值； 所述零序电压判定模块将所述零序电压幅值和所述第一预定幅值进行比较，如果所述零序电压幅值大于所述第一预定的幅值，则启动序相电流判定模块，否则复归所述配电线路单相接地保护装置； 所述相电流判定模块将所述三相电流幅值和所述第二预定幅值进行比较，如果所述三相电流幅值全部小于所述第二预定幅值，则启动信号开出模块，否则复归所述配电线路单相接地保护装置； 所述信号开出模块根据用户设定，可以给出跳闸信号或报警信号，并将信号传输至所述出口继电器。
全文摘要
提供了一种配电线路单相接地行波保护装置，包括插在一电路基板上的至少一个变换器、保护器、监控器和出口继电器；变换器包括行波信号输入和工频信号输入，可以获取零模电流行波和零模电压行波信号、工频电流和电压信号。保护器包括行波模块和工频模块，行波模块可以获取线路频率范围为0~100KHz的零模电流行波和零模电压行波；同时根据零模电流和零模电压行波的极性构成保护判据。工频模块可以获取三相电流和零序电压，用于避免行波模块误判，同时在发生相间故障时闭锁装置。出口继电器可根据需要，给出跳闸信号或告警信号。通过本技术方案，在配电线路中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，能够准确而快速的检测出故障，并做出可靠的保护动作。
文档编号G01R31/02GK102780212SQ20121025374
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者施慎行, 王珺, 董新洲 申请人:清华大学