配电体系绝缘毛病定位信号发生器的规划与使用

0 导言

在IT体系中，单点接地毛病是一种很常见的毛病。一旦呈现单点接地毛病，IT体系就会变为TN-S体系，尽管能够带毛病持续运转，但现已失去了IT体系的长处，增加了安全隐患。因而需求实时监测体系的对地绝缘状况，并在监测到对地绝缘毛病时，能经过外表主动定位毛病点支路。若没有主动定位功用，一旦呈现毛病，只能依托人工对多达数十条、数百条，乃至不计其数条负载支路逐条断电查找，不只费时吃力，更严重破坏了供电接连性。这在某些需求接连供电的特别场所（如医院手术室等）是不允许的[1]。

依据上述状况，本文规划了一种绝缘毛病定位用信号发生器，它装设于IT体系中， 合作绝缘毛病定位设备完结绝缘毛病定位功用。当IT体系发生绝缘毛病时，信号发生器发动并发生定位信号，注入到IT体系与地之间。绝缘毛病定位设备经过传感器逐路巡检，当检测到定位信号流经某支路时，便可确认该支路为绝缘毛病地点回路。此刻，操作人员可有目的性的针对该毛病支路进行断电或其它保护操作，不用逐条支路断电进行排查，不只提高了作业效率，也有用的确保了体系供电的接连性。因而，对电力体系供电的安全性、接连性和牢靠性具有极其重要的含义。

1 信号发生原理

信号发生器的作业原理是当IT体系发生单点接地毛病时，轮番在体系某根线与大地之间注入定位信号，以便绝缘毛病定位仪能在毛病支路上监测到定位信号。常选用图1所示发生原理。

图1 信号发生器的发生原理

在IT体系中，注入的测验信号有用值有必要满意小，避免对IT体系构成太大搅扰，，乃至对体系负载构成损害；但又要有满意大的峰值，以便在毛病支路上构成满意大的电流，使毛病定位仪的电流互感器能正常监测。

考虑以上两种状况后，本文选用脉冲信号作为测验信号。脉冲信号起伏满意大、宽度满意窄，就可完结满意小的有用值、满意大的峰值两个希望方针。从简化规划的视点动身，没必要在信号发生器上直接发生高压脉冲信号，可经过截取IT体系中沟通讯号的波峰来完结。

关于单相沟通IT体系， L1、L2线间电压为AC 220V，其峰值为220V，满意脉冲峰值满意大的要求。为满意有用值满意小的要求，本文按照规范IEC61557-9的“定位信号电压的有用值不允许超越50V”的规则，将电压阈值设为50V。据此，可核算出脉冲宽度（因为脉冲宽度很小，为便利核算，可将此峰值脉冲视为起伏为220的矩形脉冲）为：

当沟通电压周期为50Hz时，脉冲宽度为：

当沟通电压为60Hz时，脉冲宽度为：

使用单片机的定时器功用，合作光耦，能够准确截取0.4ms的峰值脉冲。因为0.4ms＜0.4304ms＜0.5165ms，且实践截取的脉冲信号中，除波峰一点外，其他点起伏均小于V，因而其有用值一定会小于设定的阈值(50V)，满意脉冲有用值满意小的要求。

2 硬件规划

信号发生器的硬件功用模块首要包含电源模块、中心操控模块、监测模块、信号发生模块、通讯模块、指示灯模块。硬件规划原理框图如图2所示。

图2 硬件规划原理框图

信号发生器上电后，CPU即经过监测模块对IT体系的电压进行实时监测，测量出IT体系的沟通频率。当体系发生对地绝缘毛病时，信号发生器依据测量出的频率巨细，确认测验信号的脉冲宽度以及脉冲频率，截取体系波峰，发生测验信号，轮番加到L1-PE、L2-PE间。因为发生绝缘毛病，毛病支路可等效为一较小电阻，衔接IT体系发生毛病的线路以及大地，构成电流回路，因而测验信号能在毛病支路上发生测验电流。绝缘毛病定位仪逐路巡检各支路时，在某支路上监测到此测验电流，即可断定此条支路为毛病支路。本规划中，中心操控模块选用ST的32位ARM -M3内核单片机STM32F103。该芯片处理速度快，最高运转速度可达72MHz；具有丰厚的片内外围资源，内部有20KB的片内RAM和多达64KB的FLASH闪存，带有多通道的12位A/D转化模块，以及多个SPI、C、CAN等通讯接口，大大简化了外围电路的规划。

3 软件规划

信号发生器的操控程序由C言语编写，在程序规划中选用了结构化程序规划办法，便于程序代码的保护、移植和晋级。体系上电后，首要完结各模块的初始化和自检，确保体系作业的牢靠性；然后确认体系中各部分硬件电路正常后，主动进入正常作业形式。体系主程序流程如图3所示。

图3 软件流程图

为了确保信号发生器运转准确与牢靠，确保设备不会误动，软件上选用了特定的程序算法进行处理。

（1）数字滤波算法。信号发生器选用数字滤波算法滤除信号中谐波、噪声等搅扰，只让有用的信号参加成果运算，从而使核算的成果愈加准确牢靠。