2024年11月6日发(作者：夔笑笑)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.3
(22)申请日 2014.11.12
(71)申请人 江苏省电力公司淮安供电公司;国家电网公司;江苏省电力公司
地址 223002 江苏省淮安市清浦区淮海南路134号
(72)发明人 陈健 王德全 吴绍武 谢剑锋 陈书欣 朱瑾 张明 陈凯 王东阳
(74)专利代理机构 淮安市科翔专利商标事务所
代理人 韩晓斌
(51)
G01R31/02
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 104360215 A
(43)申请公布日 2015.02.18
(54)发明名称
N600多点接地故障检测装置
(57)摘要
本发明公开N600多点接地故障检
测装置，它由恒流信号发生器（A）、信
号采样器（B）、信号分析器（C）依电回
路方式连接构成；恒流信号发生器（A）
产生5mA、20mA、100mA、200mA方波
信号，注到N600小母线上；信号采集器
（B）接收恒流信号发生器（A）产生的
5mA、20mA、100mA、200mA方波信
号，信号采集器（B）采样到恒流信号发
生器（A）所产生的不同电流的方波电流
信号送到信号分析器（C）进行判断，分
析是否发多点接地故障。本发明采用同步
信号电流测量，利用两个电流的判断来确
定N600接地回路接地的正确性，有效测
量在进行中的变电站N600回路接地有效
性和正确性，防止各种干扰信号，判断十
分准确，无误报现象，有利于排除接地故
障。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1. N600多点接地故障检测装置，其特征是：它由恒流信号发生器（A）、信号采
样器（B）、信号分析器（C）依电回路方式连接构成；恒流信号发生器（A）产
生5mA、20mA、100mA、200mA方波信号，注到N600小母线上；信号采集器
（B）接收恒流信号发生器（A）产生的5mA、20mA、100mA、200mA方波信号，
信号采集器（B）采样到恒流信号发生器（A）所产生的不同电流的方波电流信号
送到信号分析器（C）进行判断，分析是否发多点接地故障；恒流信号发生器（A）
产生的恒流电源信号馈送到N600小母线上，信号采样器（B）采样恒流信号发生
器（A）注入到N600小母线上，信号分析器（C）分析判断信号采集器（B）的恒
流信号发生器的电流I1是否与信号采样的电流I2一致，表
示没有分支回路和寄生回路，判断为单点接地；恒流信号发生器送到N600小母线
上的电流信号I1与采集器采样的电流信号I2不一致，判断
为多点接地；恒流信号发生器电流I1等于0，信号采样电流
I2也等于0时，表示N600没有接地，或接地回路出现开路故障。
2. 根据权利要求1所述的N600多点接地故障检测装置，其特征是：恒流信号发生
器（A）包括了：低频信号源（1）、信号调制单元（2）、信号放大单元（3）、
信号输出单元（4）、同步信号发送单元（5）；恒流信号发生器中的低频信号源
（1）与信号调制单元（2）相接、信号调制单元（2）与信号放大单元（3）相接、
信号放大单元（3）与信号输出单元（4）相接、低频调制单元（2）与同步信号发
送单元（5）相接；低频信号源采用R.C振荡电路，通过对R.C的充放电形成了一
个5HZ的方波，R的电阻取值为10K，电容C取值为1μF，基准源采用LM336/5V；
恒流信号发生器内的低频信号源（1）产生方波，频率为5HZ的方波，恒流信号源
（1）所产生的电源信号经过信号调制单元（2），信号调制成5mA、20mA、
100mA、200mA四个不同档位的电流方波信号，送到信号放大单元（3），信号放
大单元（3）进行功率放大，保证接地回路低电阻时的电流稳定性；信号放大单元
（3）信号送到信号输出单元（4），注入N600小母线，使N600小母线与大地之
间有一个5mA、20mA、100mA、200mA不同顺序电流恒流电源；信号调制单元
（2）调制出另一个信号送到同步信号发送单元（5）进行无线方波信号发送作为信
号恒流电源的同步信号，该信号通过无线发送单元（5）发送，保证接收到的信号
同步处理，去除其他信号干扰；信号调制单元（2）将低频信号源送过来的电流信
号分成5mA、20mA、100mA、200mA的不同档位方波电流，调制单元自动在这四
个不同规格的电流档上各输出5秒钟，使这四个不同档位的电流中进行切换；信号
放大单元（3）将信号调制单元（2）送过来的信号进行恒流放大保证输出功率，使
带负载能力能达到0-1KΩ；信号输出单元（4）是采用推换式信号输出，这个信号
输出回路采用10只IN4007二级管串联，反向接到N600回路上，保证回路电流如
果出现大于7V的电压时，不会对恒流信号发送源发送损坏现象；同步信号发送单
元（5）采用的标准频率信号发送，为低频信号源的信号产生一个基本源
信号，为信号分析器提供一个参考信号来判定信号分析器处理的信号是否准确。
3. 根据权利要求1所述的N600多点接地故障检测装置，其特征是：信号分析器
（C）包括了：电流信号放大单元（6）、同步信号接收单元（7）、信号合成处理
单元（8）、A/D转换器（9）、CPU（10）和显示器（11）；其电路连接为：信号
采样器（B）输出和电流信号放大单元（6）相接；信号放大单元（6）与信号合成
处理单元（8）相接，信号同步接收单元（7）与信号合成处理单元（8）相接；信
号合成处理单元（8）输出和A/D转换器（9）相接，A/D转换器（9）与CPU（10）
相接；CPU（10）与显示器（11）相接；信号分析器（C）将信号采样器（B）感
应采样到的电流信号，经电流信号放大单元（6）的放大处理，信号放大后是同步
信号接收单元（7）接收回路的同步信号也送到信号合成处理单元（8）进行信号合
成处理，将不同频率、不同相位的信号在同步信号的作用下，去除其他成份的电流，
有效的5HZ和同相位、同角度方波的电流信号进行合成，其他异频和不同相位的
全部去除，保证信号取样的正确性和唯一性；信号经过信号合成处理单元（8）的
合成处理后送到A/D转换器（9）进行A/D转换，再送到单片机CPU10进行计算
处理，计算处理接地正确性，CPU（10）将处理结果通过显示器（11）进行显示；
电流信号采样器（B）采用电流钳感应N600接地回路的电流，采样器所采样回来
的电流是5mA、20mA、100mA、200mA四档各是5秒钟，其电流钳的信号必须进
行放大，放大到A/D转换器所对应的0-2V电压；同步信号接收单元，接收恒流信
号发生器中的同步信号发送单元（5）所发送过来的测量信号，采样器（B）采用
回来不同档位和不同时间的电流值，这个不同的电流值测量到不同时间段、不同相
位的方波、不同频率的方波是否一致；信号合成处理单元（8）根据信号放大单元
（6）和同步信号接收单元（7）所接收到的信号进行合成，如果是一致为，就确认
为有效，如果不一致就会被信号合成处理单元拒绝，特别是去除50HZ工频源的干
扰，不同频率和不同时间段的电流值是否吻合，这样就有效确定了判定了其准确性；
信号采样器（B）中的电流传感器采用由浙江科畅电子有限公司生产的WHX001
电流传感器，测量范围0-500mA,输出电压0-1V；信号放大单元选择运算放大器
LM358为主件组成的运算放大电路，电路的放大倍数0-100倍可调；无线信号接收
采用同步信号接收单元，深圳鑫达科技公司生产的TDX模块，数据传输格式为
8N1/8E1/801，外置天线方式，型号为TDX1145-25522，功率为20mW，接口频率
为19200；A/D转换单元采用MC14433，是12位A/D转换器，其基准内；CPU芯
片采用美国生产的常用的AT89C89单片机，显示器为320/240点阵液晶屏；将所
有电路都安装在一个壳体内，构成了信号分析器（C）。
说 明 书
技术领域
本发明涉及电力系统检测设备领域，具体涉及对变电站继电保护用PT二次公共回
路N600多点接地故障检测装置。
背景技术
继电保护装置接线复杂，PT的二次回路从户外PT现场到控制室，端号箱到保护屏，
线路繁多，导线较长。经控制室的零线称N600小母线，电力行业与国家电网《电
力系统继电保护反事故措施》都明确规定，经控制室零相小母线N600连通的几组
电压互感器的二次回路，只应在控制室一点接地，若存在多点接地故障，严重情况
下会导致继电保护装置和安全自动装置不正确动作。
N600变电站继电保护用的电压互感器的回路经常出现现场接地和控制室接地同时
存在的情况，现场与控制室距离较远，所在接地网的电位不同，如变电站线路出口
处发生接地故障或遭受雷击，接地网将会流过很大的电流，两个接地点之间产生电
位差。其电位差可能导致继电保护装置PT信号的采样不正确，流经继电保护装置
的信号就无法准确反应出一次侧电压值和相位，造成了继电保护装置不正确工作，
例如电压达到保护定值，继电保护未能有效闭锁，可见N600多点接地造成的危害
极大。
变电站正常运行情况下，电压互感器二次回路N600网络是相通的，正常运行状态
下出现一点接地和多点接地是很难发现的。对于未投运的变电站，可以采用接地表
明确N600单点接地的判断。投运的变电站无法采用接地摇表方法测量，出现两点
以上接地点时测试较难，当前仪器无法进行准确判定，虽然有的提出了信号输入法
对P的N600多点接地故障进行判定的方法，由于存在接线复杂，现场干扰大，仪
器精度等问题，并没有得到有效应用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种N600多点接地故障检测装置，针对变电站继电保护
用PT二次公共回路单点接地作出准确性的判断，解决变电站N600线是否存在多
点接地问题。
本发明的技术解决方案是：该N600多点接地故障检测装置由恒流信号发生器、信
号采样器和信号分析器依电回路方式连接构成；恒流信号发生器包括低频信号源、
信号调制单元、信号放大单元、信号输出单元、同步信号发送单元；信号采样器以
电流互感器组成，测量恒流信号发生器送过来的恒流信号；信号分析器包括电流信
号放大单元、同步信号接收单元、信号合成处理单元、A/D转换器、CPU和液晶
显示器。
其中，恒流信号发生器中的低频信号源与信号调制单元相接、信号调制单元与信号
放大单元相接、信号放大单元与信号输出单元相接、低频信号源与同步信号发送单
元相接，低频信号源产生信号经过信号调制成一个方波信号，经放大后分两路输出，
一路经过信号输出单元馈到N600固线上，一路通过同步信号发送单元无线发生。
其中，信号分析器中的信号采样器和电流信号放大单元相接、信号放大单元与同步
信号接收单元相接、电流信号放大单元与信号同步接收单元与信号合成处理单元相
接，信号合成处理单元和A/D转换器相接、A/D转换器转换器与CPU相接、CPU
与液晶显示器相接；电流信号放大单元将信号采样器送过来的信号，通过信号放大
单元信号放大后，在同步信号作用下去除不同相位的非恒流信号源发生器产生信号；
通过信号合成处理单元的合成处理后，通过A/D转换器转换后CPU计算，确定是
否发生多点接地。
工作时，信号采集器采样到的方波电流信号送到信号分析器进行判断，分析是否发
生多点接地故障；恒流信号发生器产生的恒流电源信号送到N600小母线上，信号
采样器采样恒流信号发生器注入到N600小母线上，信号分析器分析判断信号采集
器的恒流信号发生器的电流是否与信号采样的电流一致，如果一致，就判断为单点
接地；如果恒流信号发生器送到N600小母线上的电流信号与采集器采样的电流信
号不一致，就判断为多点接地。
本发明与现有技术相比，有益效果体现在：1、采用同步信号电流测量，利用两个
电流的判断来确定N600接地回路接地的正确性，有效测量在进行中的变电站
N600回路接地有效性和正确性，防止各种干扰信号，判断十分准确，无误报现象；
2、发生多点接地故障时，采用移动式电流钳在任意N600回路上判定发生接地故
障点，判断准确，有利于排除接地故障。
附图说明
图1为本发明判断N600多点接地的装置示意图。
图2为恒流信号发生器示意图。
图3为信号分析器示意图。
具体实施方式
如图1所示，该N600多点接地故障检测装置由恒流信号发生器A、信号采样器B、
信号分析器C依电回路方式连接构成；恒流信号发生器A产生5mA、20mA、
100mA、200mA方波信号，注到N600小母线上；信号采集器B接收恒流信号发生
器A产生的5mA、20mA、100mA、200mA方波信号，信号采集器B采样到恒流
信号发生器A所产生的不同电流的方波电流信号送到信号分析器C进行判断，分
析是否发多点接地故障；恒流信号发生器A产生的恒流电源信号馈送到N600小母
线上，信号采样器B采样恒流信号发生器A注入到N600小母线上，信号分析器C
分析判断信号采集器B的恒流信号发生器的电流I1是否与信号采样的
电流I2一致，表示没有分支回路和寄生回路，判断为单点接地；恒流
信号发生器送到N600小母线上的电流信号I1与采集器采样的电流信
号I2不一致，判断为多点接地；恒流信号发生器电流I1等
于0，信号采样电流I2也等于0时，表示N600没有接地，或接地回路
出现开路故障。
如图2所示，恒流信号发生器A包括了：低频信号源1、信号调制单元2、信号放
大单元3、信号输出单元4、同步信号发送单元5；恒流信号发生器中的低频信号
源1与信号调制单元2相接、信号调制单元2与信号放大单元3相接、信号放大单
元3与信号输出单元4相接、低频调制单元2与同步信号发送单元5相接；低频信
号源主要是采用R.C振荡电路，通过对R.C的充放电形成了一个5HZ的方波，这
里的R的电阻取值为10K，电容C取值为1μF，基准源采用LM336/5V；恒流信号
发生器内的低频信号源1产生方波，频率为5HZ的方波，恒流信号源1所产生的
电源信号经过信号调制单元2，信号调制成5mA、20mA、100mA、200mA四个不
同档位的电流方波信号，送到信号放大单元3，信号放大单元3进行功率放大，保
证接地回路低电阻时的电流稳定性；信号放大单元3信号送到信号输出单元4，注
入N600小母线，使N600小母线与大地之间有一个5mA、20mA、100mA、
200mA不同顺序电流恒流电源；信号调制单元2调制出另一个信号送到同步信号
发送单元5进行无线方波信号发送作为信号恒流电源的同步信号，该信号通过无线
发送单元5发送，保证接收到的信号可以同步处理，去除其他信号干扰，保证了精
度；信号调制单元2主要是将低频信号源送过来的电流信号分成5mA、20mA、
100mA、200mA的不同档位方波电流，调制单元自动在这四个不同规格的电流档
上各输出5秒钟，使这四个不同档位的电流中进行切换；信号放大单元3将信号调
制单元2送过来的信号进行恒流放大保证输出功率，使带负载能力能达到0-1KΩ；
信号输出单元4是采用推换式信号输出，这个信号输出回路主要是采用10只
IN4007二级管串联，反向接到N600回路上，保证回路电流如果出现大于7V的电
压时，不会对恒流信号发送源发送损坏现象；同步信号发送单元5主要是采用
的标准频率信号发送，这个信号和电视机、小孩玩具的频率一致，是通
用的一种信号，广泛应用于各行业和场合，这里主要是为低频信号源的信号产生一
个基本源信号，为信号分析器提供一个参考信号来判定信号分析器处理的信号是否
准确。
如图3所示，信号分析器C包括了：电流信号放大单元6、同步信号接收单元7、
信号合成处理单元8、A/D转换器9、CPU10、显示器11；其电路连接为：信号采
样器B输出和电流信号放大单元6相接；信号放大单元6与信号合成处理单元8相
接，信号同步接收单元7与信号合成处理单元8相接；信号合成处理单元8输出和
A/D转换器9相接，A/D转换器9与CPU10相接；CPU10与显示器11相接；信号
分析器C将信号采样器B感应采样到的电流信号，经电流信号放大单元6的放大
处理，信号放大后是信号合成处理单元进行处理到同步信号接收单元7接收回路的
同步信号也送到信号合成处理单元8，进行信号合成处理；将不同频率、不同相位
的信号在同步信号的作用下，去除其他成份的电流，有效的5HZ和同相位、同角
度方波的电流信号进行合成，其他异频和不同相位的全部去除，保证了信号取样的
正确性和唯一性，信号经过信号合成处理单元8的合成处理后送到A/D转换器9
进行A/D转换，再送到单片机CPU10进行计算处理，计算处理接地正确性，
CPU10将处理结果通过显示器11进行显示；仪器具有可移动，携带方便的特点；
电流信号采样器B采用电流钳感应N600接地回路的电流，由于采样器所采样回来
的电流是5mA、20mA、100mA、200mA四档各是5秒钟，其电流钳的信号必须进
行放大，放大到A/D转换器所对应的0-2V电压；同步信号接收单元，接收恒流信
号发生器中的同步信号发送单元5所发送过来的测量信号，准确合成采样器B采
用回来不同档位和不同时间的电流值，这个不同的电流值测量到不同时间段、不同
相位的方波、不同频率的方波是否一致；信号合成处理单元8根据信号放大单元6
和同步信号接收单元7所接收到的信号进行合成，如果是一致为，就确认为有效，
如果不一致就会被信号合成处理单元拒绝，得到有效地区别了，特别是去除50HZ
工频源的干扰，不同频率和不同时间段的电流值是否吻合，这样就有效确定了判定
了其准确性；信号采样器B中的电流传感器采用由浙江科畅电子有限公司生产的
WHX001电流传感器，测量范围为0-500mA,输出电压0-1V；信号放大单元选择运
算放大器LM358为主件组成的运算放大电路，电路的放大倍数0-100倍可调；无
线信号接收采用同步信号接收单元，深圳鑫达科技公司生产的TDX模块，数据传
输格式为8N1/8E1/801，外置天线方式，型号为TDX1145-25522，功率为20mW，
接口频率为19200；A/D转换单元采用MC14433，是12位A/D转换器，其基准内；
CPU芯片采用美国生产的常用的AT89C89单片机，显示器为320/240点阵液晶屏；
将所有电路都安装在一个壳体内，构成了信号分析器 C ，产品使用方便，不需要
人工干预，仪器自动分析不同时间下的电流来准确判定是否发生了N600多点接地，
该方法简单、准确。
2024年11月6日发(作者：夔笑笑)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.3
(22)申请日 2014.11.12
(71)申请人 江苏省电力公司淮安供电公司;国家电网公司;江苏省电力公司
地址 223002 江苏省淮安市清浦区淮海南路134号
(72)发明人 陈健 王德全 吴绍武 谢剑锋 陈书欣 朱瑾 张明 陈凯 王东阳
(74)专利代理机构 淮安市科翔专利商标事务所
代理人 韩晓斌
(51)
G01R31/02
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 104360215 A
(43)申请公布日 2015.02.18
(54)发明名称
N600多点接地故障检测装置
(57)摘要
本发明公开N600多点接地故障检
测装置，它由恒流信号发生器（A）、信
号采样器（B）、信号分析器（C）依电回
路方式连接构成；恒流信号发生器（A）
产生5mA、20mA、100mA、200mA方波
信号，注到N600小母线上；信号采集器
（B）接收恒流信号发生器（A）产生的
5mA、20mA、100mA、200mA方波信
号，信号采集器（B）采样到恒流信号发
生器（A）所产生的不同电流的方波电流
信号送到信号分析器（C）进行判断，分
析是否发多点接地故障。本发明采用同步
信号电流测量，利用两个电流的判断来确
定N600接地回路接地的正确性，有效测
量在进行中的变电站N600回路接地有效
性和正确性，防止各种干扰信号，判断十
分准确，无误报现象，有利于排除接地故
障。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1. N600多点接地故障检测装置，其特征是：它由恒流信号发生器（A）、信号采
样器（B）、信号分析器（C）依电回路方式连接构成；恒流信号发生器（A）产
生5mA、20mA、100mA、200mA方波信号，注到N600小母线上；信号采集器
（B）接收恒流信号发生器（A）产生的5mA、20mA、100mA、200mA方波信号，
信号采集器（B）采样到恒流信号发生器（A）所产生的不同电流的方波电流信号
送到信号分析器（C）进行判断，分析是否发多点接地故障；恒流信号发生器（A）
产生的恒流电源信号馈送到N600小母线上，信号采样器（B）采样恒流信号发生
器（A）注入到N600小母线上，信号分析器（C）分析判断信号采集器（B）的恒
流信号发生器的电流I1是否与信号采样的电流I2一致，表
示没有分支回路和寄生回路，判断为单点接地；恒流信号发生器送到N600小母线
上的电流信号I1与采集器采样的电流信号I2不一致，判断
为多点接地；恒流信号发生器电流I1等于0，信号采样电流
I2也等于0时，表示N600没有接地，或接地回路出现开路故障。
2. 根据权利要求1所述的N600多点接地故障检测装置，其特征是：恒流信号发生
器（A）包括了：低频信号源（1）、信号调制单元（2）、信号放大单元（3）、
信号输出单元（4）、同步信号发送单元（5）；恒流信号发生器中的低频信号源
（1）与信号调制单元（2）相接、信号调制单元（2）与信号放大单元（3）相接、
信号放大单元（3）与信号输出单元（4）相接、低频调制单元（2）与同步信号发
送单元（5）相接；低频信号源采用R.C振荡电路，通过对R.C的充放电形成了一
个5HZ的方波，R的电阻取值为10K，电容C取值为1μF，基准源采用LM336/5V；
恒流信号发生器内的低频信号源（1）产生方波，频率为5HZ的方波，恒流信号源
（1）所产生的电源信号经过信号调制单元（2），信号调制成5mA、20mA、
100mA、200mA四个不同档位的电流方波信号，送到信号放大单元（3），信号放
大单元（3）进行功率放大，保证接地回路低电阻时的电流稳定性；信号放大单元
（3）信号送到信号输出单元（4），注入N600小母线，使N600小母线与大地之
间有一个5mA、20mA、100mA、200mA不同顺序电流恒流电源；信号调制单元
（2）调制出另一个信号送到同步信号发送单元（5）进行无线方波信号发送作为信
号恒流电源的同步信号，该信号通过无线发送单元（5）发送，保证接收到的信号
同步处理，去除其他信号干扰；信号调制单元（2）将低频信号源送过来的电流信
号分成5mA、20mA、100mA、200mA的不同档位方波电流，调制单元自动在这四
个不同规格的电流档上各输出5秒钟，使这四个不同档位的电流中进行切换；信号
放大单元（3）将信号调制单元（2）送过来的信号进行恒流放大保证输出功率，使
带负载能力能达到0-1KΩ；信号输出单元（4）是采用推换式信号输出，这个信号
输出回路采用10只IN4007二级管串联，反向接到N600回路上，保证回路电流如
果出现大于7V的电压时，不会对恒流信号发送源发送损坏现象；同步信号发送单
元（5）采用的标准频率信号发送，为低频信号源的信号产生一个基本源
信号，为信号分析器提供一个参考信号来判定信号分析器处理的信号是否准确。
3. 根据权利要求1所述的N600多点接地故障检测装置，其特征是：信号分析器
（C）包括了：电流信号放大单元（6）、同步信号接收单元（7）、信号合成处理
单元（8）、A/D转换器（9）、CPU（10）和显示器（11）；其电路连接为：信号
采样器（B）输出和电流信号放大单元（6）相接；信号放大单元（6）与信号合成
处理单元（8）相接，信号同步接收单元（7）与信号合成处理单元（8）相接；信
号合成处理单元（8）输出和A/D转换器（9）相接，A/D转换器（9）与CPU（10）
相接；CPU（10）与显示器（11）相接；信号分析器（C）将信号采样器（B）感
应采样到的电流信号，经电流信号放大单元（6）的放大处理，信号放大后是同步
信号接收单元（7）接收回路的同步信号也送到信号合成处理单元（8）进行信号合
成处理，将不同频率、不同相位的信号在同步信号的作用下，去除其他成份的电流，
有效的5HZ和同相位、同角度方波的电流信号进行合成，其他异频和不同相位的
全部去除，保证信号取样的正确性和唯一性；信号经过信号合成处理单元（8）的
合成处理后送到A/D转换器（9）进行A/D转换，再送到单片机CPU10进行计算
处理，计算处理接地正确性，CPU（10）将处理结果通过显示器（11）进行显示；
电流信号采样器（B）采用电流钳感应N600接地回路的电流，采样器所采样回来
的电流是5mA、20mA、100mA、200mA四档各是5秒钟，其电流钳的信号必须进
行放大，放大到A/D转换器所对应的0-2V电压；同步信号接收单元，接收恒流信
号发生器中的同步信号发送单元（5）所发送过来的测量信号，采样器（B）采用
回来不同档位和不同时间的电流值，这个不同的电流值测量到不同时间段、不同相
位的方波、不同频率的方波是否一致；信号合成处理单元（8）根据信号放大单元
（6）和同步信号接收单元（7）所接收到的信号进行合成，如果是一致为，就确认
为有效，如果不一致就会被信号合成处理单元拒绝，特别是去除50HZ工频源的干
扰，不同频率和不同时间段的电流值是否吻合，这样就有效确定了判定了其准确性；
信号采样器（B）中的电流传感器采用由浙江科畅电子有限公司生产的WHX001
电流传感器，测量范围0-500mA,输出电压0-1V；信号放大单元选择运算放大器
LM358为主件组成的运算放大电路，电路的放大倍数0-100倍可调；无线信号接收
采用同步信号接收单元，深圳鑫达科技公司生产的TDX模块，数据传输格式为
8N1/8E1/801，外置天线方式，型号为TDX1145-25522，功率为20mW，接口频率
为19200；A/D转换单元采用MC14433，是12位A/D转换器，其基准内；CPU芯
片采用美国生产的常用的AT89C89单片机，显示器为320/240点阵液晶屏；将所
有电路都安装在一个壳体内，构成了信号分析器（C）。
说 明 书
技术领域
本发明涉及电力系统检测设备领域，具体涉及对变电站继电保护用PT二次公共回
路N600多点接地故障检测装置。
背景技术
继电保护装置接线复杂，PT的二次回路从户外PT现场到控制室，端号箱到保护屏，
线路繁多，导线较长。经控制室的零线称N600小母线，电力行业与国家电网《电
力系统继电保护反事故措施》都明确规定，经控制室零相小母线N600连通的几组
电压互感器的二次回路，只应在控制室一点接地，若存在多点接地故障，严重情况
下会导致继电保护装置和安全自动装置不正确动作。
N600变电站继电保护用的电压互感器的回路经常出现现场接地和控制室接地同时
存在的情况，现场与控制室距离较远，所在接地网的电位不同，如变电站线路出口
处发生接地故障或遭受雷击，接地网将会流过很大的电流，两个接地点之间产生电
位差。其电位差可能导致继电保护装置PT信号的采样不正确，流经继电保护装置
的信号就无法准确反应出一次侧电压值和相位，造成了继电保护装置不正确工作，
例如电压达到保护定值，继电保护未能有效闭锁，可见N600多点接地造成的危害
极大。
变电站正常运行情况下，电压互感器二次回路N600网络是相通的，正常运行状态
下出现一点接地和多点接地是很难发现的。对于未投运的变电站，可以采用接地表
明确N600单点接地的判断。投运的变电站无法采用接地摇表方法测量，出现两点
以上接地点时测试较难，当前仪器无法进行准确判定，虽然有的提出了信号输入法
对P的N600多点接地故障进行判定的方法，由于存在接线复杂，现场干扰大，仪
器精度等问题，并没有得到有效应用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种N600多点接地故障检测装置，针对变电站继电保护
用PT二次公共回路单点接地作出准确性的判断，解决变电站N600线是否存在多
点接地问题。
本发明的技术解决方案是：该N600多点接地故障检测装置由恒流信号发生器、信
号采样器和信号分析器依电回路方式连接构成；恒流信号发生器包括低频信号源、
信号调制单元、信号放大单元、信号输出单元、同步信号发送单元；信号采样器以
电流互感器组成，测量恒流信号发生器送过来的恒流信号；信号分析器包括电流信
号放大单元、同步信号接收单元、信号合成处理单元、A/D转换器、CPU和液晶
显示器。
其中，恒流信号发生器中的低频信号源与信号调制单元相接、信号调制单元与信号
放大单元相接、信号放大单元与信号输出单元相接、低频信号源与同步信号发送单
元相接，低频信号源产生信号经过信号调制成一个方波信号，经放大后分两路输出，
一路经过信号输出单元馈到N600固线上，一路通过同步信号发送单元无线发生。
其中，信号分析器中的信号采样器和电流信号放大单元相接、信号放大单元与同步
信号接收单元相接、电流信号放大单元与信号同步接收单元与信号合成处理单元相
接，信号合成处理单元和A/D转换器相接、A/D转换器转换器与CPU相接、CPU
与液晶显示器相接；电流信号放大单元将信号采样器送过来的信号，通过信号放大
单元信号放大后，在同步信号作用下去除不同相位的非恒流信号源发生器产生信号；
通过信号合成处理单元的合成处理后，通过A/D转换器转换后CPU计算，确定是
否发生多点接地。
工作时，信号采集器采样到的方波电流信号送到信号分析器进行判断，分析是否发
生多点接地故障；恒流信号发生器产生的恒流电源信号送到N600小母线上，信号
采样器采样恒流信号发生器注入到N600小母线上，信号分析器分析判断信号采集
器的恒流信号发生器的电流是否与信号采样的电流一致，如果一致，就判断为单点
接地；如果恒流信号发生器送到N600小母线上的电流信号与采集器采样的电流信
号不一致，就判断为多点接地。
本发明与现有技术相比，有益效果体现在：1、采用同步信号电流测量，利用两个
电流的判断来确定N600接地回路接地的正确性，有效测量在进行中的变电站
N600回路接地有效性和正确性，防止各种干扰信号，判断十分准确，无误报现象；
2、发生多点接地故障时，采用移动式电流钳在任意N600回路上判定发生接地故
障点，判断准确，有利于排除接地故障。
附图说明
图1为本发明判断N600多点接地的装置示意图。
图2为恒流信号发生器示意图。
图3为信号分析器示意图。
具体实施方式
如图1所示，该N600多点接地故障检测装置由恒流信号发生器A、信号采样器B、
信号分析器C依电回路方式连接构成；恒流信号发生器A产生5mA、20mA、
100mA、200mA方波信号，注到N600小母线上；信号采集器B接收恒流信号发生
器A产生的5mA、20mA、100mA、200mA方波信号，信号采集器B采样到恒流
信号发生器A所产生的不同电流的方波电流信号送到信号分析器C进行判断，分
析是否发多点接地故障；恒流信号发生器A产生的恒流电源信号馈送到N600小母
线上，信号采样器B采样恒流信号发生器A注入到N600小母线上，信号分析器C
分析判断信号采集器B的恒流信号发生器的电流I1是否与信号采样的
电流I2一致，表示没有分支回路和寄生回路，判断为单点接地；恒流
信号发生器送到N600小母线上的电流信号I1与采集器采样的电流信
号I2不一致，判断为多点接地；恒流信号发生器电流I1等
于0，信号采样电流I2也等于0时，表示N600没有接地，或接地回路
出现开路故障。
如图2所示，恒流信号发生器A包括了：低频信号源1、信号调制单元2、信号放
大单元3、信号输出单元4、同步信号发送单元5；恒流信号发生器中的低频信号
源1与信号调制单元2相接、信号调制单元2与信号放大单元3相接、信号放大单
元3与信号输出单元4相接、低频调制单元2与同步信号发送单元5相接；低频信
号源主要是采用R.C振荡电路，通过对R.C的充放电形成了一个5HZ的方波，这
里的R的电阻取值为10K，电容C取值为1μF，基准源采用LM336/5V；恒流信号
发生器内的低频信号源1产生方波，频率为5HZ的方波，恒流信号源1所产生的
电源信号经过信号调制单元2，信号调制成5mA、20mA、100mA、200mA四个不
同档位的电流方波信号，送到信号放大单元3，信号放大单元3进行功率放大，保
证接地回路低电阻时的电流稳定性；信号放大单元3信号送到信号输出单元4，注
入N600小母线，使N600小母线与大地之间有一个5mA、20mA、100mA、
200mA不同顺序电流恒流电源；信号调制单元2调制出另一个信号送到同步信号
发送单元5进行无线方波信号发送作为信号恒流电源的同步信号，该信号通过无线
发送单元5发送，保证接收到的信号可以同步处理，去除其他信号干扰，保证了精
度；信号调制单元2主要是将低频信号源送过来的电流信号分成5mA、20mA、
100mA、200mA的不同档位方波电流，调制单元自动在这四个不同规格的电流档
上各输出5秒钟，使这四个不同档位的电流中进行切换；信号放大单元3将信号调
制单元2送过来的信号进行恒流放大保证输出功率，使带负载能力能达到0-1KΩ；
信号输出单元4是采用推换式信号输出，这个信号输出回路主要是采用10只
IN4007二级管串联，反向接到N600回路上，保证回路电流如果出现大于7V的电
压时，不会对恒流信号发送源发送损坏现象；同步信号发送单元5主要是采用
的标准频率信号发送，这个信号和电视机、小孩玩具的频率一致，是通
用的一种信号，广泛应用于各行业和场合，这里主要是为低频信号源的信号产生一
个基本源信号，为信号分析器提供一个参考信号来判定信号分析器处理的信号是否
准确。
如图3所示，信号分析器C包括了：电流信号放大单元6、同步信号接收单元7、
信号合成处理单元8、A/D转换器9、CPU10、显示器11；其电路连接为：信号采
样器B输出和电流信号放大单元6相接；信号放大单元6与信号合成处理单元8相
接，信号同步接收单元7与信号合成处理单元8相接；信号合成处理单元8输出和
A/D转换器9相接，A/D转换器9与CPU10相接；CPU10与显示器11相接；信号
分析器C将信号采样器B感应采样到的电流信号，经电流信号放大单元6的放大
处理，信号放大后是信号合成处理单元进行处理到同步信号接收单元7接收回路的
同步信号也送到信号合成处理单元8，进行信号合成处理；将不同频率、不同相位
的信号在同步信号的作用下，去除其他成份的电流，有效的5HZ和同相位、同角
度方波的电流信号进行合成，其他异频和不同相位的全部去除，保证了信号取样的
正确性和唯一性，信号经过信号合成处理单元8的合成处理后送到A/D转换器9
进行A/D转换，再送到单片机CPU10进行计算处理，计算处理接地正确性，
CPU10将处理结果通过显示器11进行显示；仪器具有可移动，携带方便的特点；
电流信号采样器B采用电流钳感应N600接地回路的电流，由于采样器所采样回来
的电流是5mA、20mA、100mA、200mA四档各是5秒钟，其电流钳的信号必须进
行放大，放大到A/D转换器所对应的0-2V电压；同步信号接收单元，接收恒流信
号发生器中的同步信号发送单元5所发送过来的测量信号，准确合成采样器B采
用回来不同档位和不同时间的电流值，这个不同的电流值测量到不同时间段、不同
相位的方波、不同频率的方波是否一致；信号合成处理单元8根据信号放大单元6
和同步信号接收单元7所接收到的信号进行合成，如果是一致为，就确认为有效，
如果不一致就会被信号合成处理单元拒绝，得到有效地区别了，特别是去除50HZ
工频源的干扰，不同频率和不同时间段的电流值是否吻合，这样就有效确定了判定
了其准确性；信号采样器B中的电流传感器采用由浙江科畅电子有限公司生产的
WHX001电流传感器，测量范围为0-500mA,输出电压0-1V；信号放大单元选择运
算放大器LM358为主件组成的运算放大电路，电路的放大倍数0-100倍可调；无
线信号接收采用同步信号接收单元，深圳鑫达科技公司生产的TDX模块，数据传
输格式为8N1/8E1/801，外置天线方式，型号为TDX1145-25522，功率为20mW，
接口频率为19200；A/D转换单元采用MC14433，是12位A/D转换器，其基准内；
CPU芯片采用美国生产的常用的AT89C89单片机，显示器为320/240点阵液晶屏；
将所有电路都安装在一个壳体内，构成了信号分析器 C ，产品使用方便，不需要
人工干预，仪器自动分析不同时间下的电流来准确判定是否发生了N600多点接地，
该方法简单、准确。