[发明专利]煤矿电缆绝缘监测选线方法、信号注入电路及相应装置

权利要求书

1.一种适于煤矿电力系统的基于注入阶跃脉冲的电缆绝缘监测选线方法，向电力系统注入监测用的阶跃脉冲信号，依据用电支路上采集到的阶跃脉冲信号，计算阶跃脉冲信号的基波与三次谐波幅值比K，将基波与三次谐波幅值比K，与相应的整定值K_S进行比较，若K＜K_S，则判定该支路绝缘正常，未发生绝缘故障，若K＞K_S，则判定该支路出现绝缘故障，计算该支路的当前绝缘阻值R，将当前绝缘阻值R与相应的整定值R_S进行比较，如R＞R_S，则判定该支路出现明显绝缘故障，通过具有工频阻波功能的滤波电路向电力系统注入所述的阶跃脉冲信号，所述滤波电路由电容支路和电感支路并联而成，所述电容支路由电容为C₁的滤波电容器和工频阻波电路串联而成，所述电感电路由电感为L₁的滤波电感器和工频阻波电路串联而成，所述工频阻波电路由电容为C₂的阻波电容器和由电感为C₂的阻波电感器并联而成，所述C₁、L₁、C₂和C₂依据下列公式确定：

所述阶跃脉冲信号的角频率依据下列公式确定：

其中，ω_g为电力系统的工频，ω₁和ω₃分别为阶跃脉冲信号的基波和三次谐波的角频率，k为电力系统在发生接地故障后运行在过补偿状态下的过补偿系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于采用下列公式计算支路i的当前绝缘阻值R_i：

其中

U₁为注入的已知阶跃脉冲信号的母线对地基波电压幅值；I₁为支路i的基波电流信号经傅氏变换提取的幅值；I₃为支路i的三次谐波电流信号经傅氏变换提取的幅值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于采用下列公式计算基波与三次谐波幅值比K：

其中C_i+为支路i的分布电容，依据下列公式计算获得：

4.如权利要求1-3任意所述的方法，其特征在于所述滤波电路的输出经信号经隔离变压器注入到系统一次侧。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述滤波电路的输出侧经限流电阻R_L连接信号发生电路的阶跃脉冲信号输出。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于采用光耦元件作为直流电源输出的开关元件，以微处理器控制光耦元件以设定频率进行开关状态的切换，使直流电源输出所述的阶跃脉冲信号。

7.一种适于电缆绝缘监测的阶跃脉冲信号注入电路，其特征在于包括具有工频阻波功能的滤波电路，所述滤波电路由电容支路和电感支路并联而成，所述电容支路由电容为C₁的滤波电容器和工频阻波电路串联而成，所述电感电路由电感为L₁的滤波电感器和工频阻波电路串联而成，所述工频阻波电路由电容为C₂的阻波电容器和由电感为L₂的阻波电感器并联而成，所述C₁、L₁、C₂和L₂之间的关系依据下列公式确定：

其中，ω_g为电力系统的工频，ω₁和ω₃分别为阶跃脉冲信号的基波和三次谐波的角频率。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于还包括隔离变压器和限流电阻R_L，所述滤波电路的输出经隔离变压器注入到系统一次侧，所述滤波电路的输入经限流电阻R_L连接信号发生电路的阶跃脉冲信号输出。