[发明专利]基于随机共振的小电流单相接地故障电流检测电路及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统智能状态检测技术领域，具体涉及一种基于随机共振的小电流单相接地故障电流检测电路，本发明还涉及采用上述电路进行小电流单相接地故障电流检测的方法。

背景技术

目前世界各国的配电网都采用中性点不接地、经消弧线圈或电阻接地。因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，所以称其为小电流接地系统。在小电流接地系统中最常见的故障是单相接地。单相接地时接地电流较小，按电力系统安全运行规程的规定，发生单相接地故障后可继续运行1至2小时，但此时系统非故障相对地电压升高为线电压，若不及时处理，极易发展成两相短路使故障扩大。弧光接地还会引起全系统过电压。

据统计，单相接地故障是最频繁也是发生最多的故障。以前找出故障线路的方法是逐次切断变电站配电装置的各条馈线，哪条馈线切断后电压恢复正常就确认为是故障线路。这种方法的缺点是会导致非故障线路被切除且找出故障所需时间长。由于各类负荷的供电重要性日益提高，越来越不允许变电站以逐次切断各条馈线的方式找出故障线路。因此，变电站急需要一种智能检测装置在系统发生单相接地后短时间内准确判断出故障线路并切除。

目前电力系统中投运的微机式接地选线装置品种和数量较多，但正确动作率不高，尤其是在经消弧线圈接地系统中动作正确率很低，究其原因主要是因为电力系统中电压、电流里的5次谐波和基波不同，是个很小而且不稳定的电量，容易淹没在噪声中，很难准确检测。因此，多年来中性点经消弧线圈接地的电力系统单相接地选线问题，是电力系统的难题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于随机共振的小电流单相接地故障电流检测电路，解决现有检测方法准确度不高而导致的选线困难的问题，提高选线装置的可靠性。

本发明的另一目的是提供采用上述电路进行小电流单相接地故障电流检测的方法。

本发明所采用的技术方案是，基于随机共振的小电流单相接地故障电流检测电路，包括由加法器电路、两个电位器、积分电路、反相器电路和三次方电路构建成的电路模型，电路模型的输入端连接有电流互感器，电路模型的输出端连接有A/D转换芯片。

本发明所采用的另一技术方案是，基于随机共振的小电流单相接地故障电流检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：利用电流传感器和信号采集电路实现现场故障信号的采集；

步骤2：将采集到的故障信号送入基于随机共振的小电流单相接地故障电流检测电路中，电路对采集到的故障信号进行处理，得到故障零序电流。

本发明的特点还在于，其中的步骤2具体实施为：将小电流单相接地的故障零序电流通过电流互感器接入电路模型，调节电路模型中的两个电位器达到合适值，同时观察输出波形成为明显的平滑的频率为50HZ的正弦波形，且毛刺较小则达到合适值，此时系统处于随机共振状态，输出信号与故障零序电流的波形一样，从而实现从强噪声环境中提取出故障零序电流。

本发明的有益效果是：利用小电流接地系统单相接地时故障电流具有微弱性和周期性特征，采用随机共振原理使得微弱的故障电流信号、现场噪声和随机共振非线性系统三者之间产生一种协同效应，将噪声能量转移到周期性微弱故障电流信号上，提高信号的输出信噪比，放大故障电流信号，从而准确检测出故障电流；保证接地故障选线装置的准确、可靠动作，避免了装置因为电流信号太小检测不准而导致的选线错误，提高了整个电网运行的可靠性。

附图说明

图1为随机共振原理图；

图2为a＝1，b＝1时，系统势函数曲线；

图3为双稳态系统势函数及粒子的变化图，其中(a)为仅加入周期正弦信号且A＜A_c，(b)为加入周期正弦信号与噪声且A＜A_c；

图4为基于随机共振的故障电流检测电路框图；

图5为基于随机共振的小电流单相接地故障选线装置框图；

图6为多频微弱信号的随机共振检测结果，其中(a)为两个输入信号，(b)为两个信号的叠加信号，(c)为信号、噪声叠加信号，(d)为随机共振系统输出信号。

图中，1.电流互感器，2.加法器电路，3.积分电路，4.电位器，5.反相器电路，6.三次方电路，7.A/D转换芯片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。