專利名稱：變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)電力系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，并針對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分
析和計(jì)算，以幫助運(yùn)行人員消除諧振安全隱患的裝置，具體為一種主要用于變電站的諧振 過電壓分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諧波諧振是電力系統(tǒng)運(yùn)行中一種較常見的現(xiàn)象。諧振是振蕩系統(tǒng)中的一種周期性 或準(zhǔn)周期性的運(yùn)行狀態(tài)，電路中的串、并聯(lián)諧振點(diǎn)和諧振范圍會(huì)隨著系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)的改 變而變化。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大量的非線性負(fù)荷特別是電弧 爐、電氣化鐵路、晶閘管調(diào)壓及變頻調(diào)整裝置的運(yùn)用，給電力系統(tǒng)注入了大量的諧波電流， 這些諧波電流與電力系統(tǒng)的諧振區(qū)域重疊，不僅引起過電壓，同時(shí)還引起過電流。諧振過電 壓的持續(xù)時(shí)間較長，甚至可以穩(wěn)定存在，而且諧振過電壓的這種持續(xù)性質(zhì)出現(xiàn)的頻率較高， 以至諧振過電壓可以在各種電壓等級(jí)的電網(wǎng)中產(chǎn)生，通常配電網(wǎng)中大部分的內(nèi)部過電壓事 故都是由諧振現(xiàn)象引起。 特別是當(dāng)變電站進(jìn)行設(shè)備更換或改變其運(yùn)行方式時(shí)，其固有的諧振區(qū)域?qū)l(fā)生改 變，若此時(shí)諧振區(qū)域包括了系統(tǒng)諧波源的諧振點(diǎn)，則系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生諧波諧振，并可能造成以 下危害 1)電力電容器的過負(fù)荷和損壞； 2)旋轉(zhuǎn)設(shè)備和電力變壓器的損耗增加(過熱)造成容量降低； 3)電力電纜的容量降低； 4)導(dǎo)致長距離輸電線路單相重合閘失敗(延緩了電弧的熄滅時(shí)間)； 5)降低了開關(guān)的開斷容量； 6)影響到避雷器的安全運(yùn)行； 7)導(dǎo)致電壓互感器的損壞。 目前尚未有專門針對(duì)各級(jí)變電站的諧波諧振分析系統(tǒng)，通常都是在發(fā)生變電站內(nèi) 電力電容器損壞、投運(yùn)失敗等事故后才能進(jìn)行事故分析。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于解決變電站電力系統(tǒng)中的諧 波諧振在事故發(fā)生前無法有效檢測(cè)和診斷的問題，并提供一種能夠?qū)ψ冸娬局械闹C振進(jìn)行 實(shí)時(shí)檢測(cè)、計(jì)算分析和區(qū)域定位的諧振過電壓分析系統(tǒng)。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)，包括電壓電流檢測(cè)模塊和 數(shù)據(jù)分析模塊，電壓電流檢測(cè)模塊內(nèi)的信號(hào)采集電路連接到配電網(wǎng)路，電壓電流檢測(cè)模塊 的輸出連接數(shù)據(jù)分析模塊的輸入，數(shù)據(jù)分析模塊的輸出端通過串口連接到顯示屏，所述電 壓電流檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊的控制端均與電源開關(guān)相連；[0015] 所述電壓電流檢測(cè)模塊是以ATT7022C芯片為核心的電流電壓三相電源系統(tǒng)的典 型電壓電流連接方式； 所述數(shù)據(jù)分析模塊是基于DSP核心處理器，并通過與DSP處理器串口相連的通信 芯片與顯示屏實(shí)現(xiàn)異步通信。 本實(shí)用新型用于變電站諧振過電壓和過電流的分析、判斷和定位，可在線實(shí)時(shí)采
集電力系統(tǒng)的電壓和電流信號(hào)，并通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，能夠在液晶屏幕上顯示系
統(tǒng)的串、并聯(lián)諧振范圍，其分析結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確，方便變電站運(yùn)行人員在變電站設(shè)備更換或運(yùn)
行方式改變后對(duì)系統(tǒng)的諧振情況進(jìn)行計(jì)算，為變電站運(yùn)行人員查找系統(tǒng)潛在諧波源、更換
變電站設(shè)備、消除諧振安全隱患提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、通過設(shè)置電流電壓檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，能夠根據(jù)變電站的具體情況對(duì)變 電站的串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振均進(jìn)行快速檢測(cè)和分析計(jì)算，其計(jì)算的結(jié)果詳細(xì)全面，方便運(yùn)行 人員找出系統(tǒng)潛在的諧波源，并采取措施，對(duì)安全隱患予以消除； 2、采用ATT7022C芯片為核心的電流電壓三相電源系統(tǒng)的典型電壓電流連接方 式，其運(yùn)算能力強(qiáng)大、測(cè)量精度高；在DSP芯片上連接有6M晶體振蕩器及振蕩電容，抗干擾 能力強(qiáng)，具有較好的可靠性，利用快速傅立葉算法(FFT)可準(zhǔn)確快速的計(jì)算出系統(tǒng)諧波； 3、在數(shù)據(jù)分析模塊中只使用了一個(gè)DSP芯片，使整個(gè)裝置的體積較小，方便操作 人員攜帶，而且成本也相對(duì)較低； 4、不受變電站電壓等級(jí)、運(yùn)行方式的限制，對(duì)各級(jí)變電站在各種運(yùn)行方式下系統(tǒng) 可能產(chǎn)生的串、并聯(lián)諧振均能進(jìn)行計(jì)算分析。

圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖； 圖2為本實(shí)用新型的電壓電流檢測(cè)模塊的一種具體實(shí)施方式
電路圖； 圖3為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)分析模塊的一種具體實(shí)施方式
電路圖； 圖4為本實(shí)用新型的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本實(shí)用新型的變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)，包括電壓電流檢測(cè)模塊1 和數(shù)據(jù)分析模塊2，電壓電流檢測(cè)模塊1內(nèi)的信號(hào)采集電路連接到配電網(wǎng)路，電壓電流檢測(cè) 模塊1的輸出連接數(shù)據(jù)分析模塊2的輸入，數(shù)據(jù)分析模塊2的輸出端通過串口連接到顯示 屏4，所述電壓電流檢測(cè)模塊1和數(shù)據(jù)分析模塊2的控制端均與電源開關(guān)3相連。 參見圖2，所述電壓電流檢測(cè)模塊1是采用以ATT7022C芯片為核心的電流電壓三 相電源系統(tǒng)的典型電壓電流連接方式。其通過在配電網(wǎng)路上串、并聯(lián)適當(dāng)阻值的分壓和分 流電阻器，對(duì)從電阻器上采樣的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，圖中對(duì)稱的阻容濾波器更有助于減小 電磁干擾，最后得到符合要求的電壓信號(hào)。由于所采用的ATT7022C芯片的連接方式為現(xiàn)有 技術(shù)的通用手段，在此不詳述。 參見圖3，所述數(shù)據(jù)分析模塊2是基于DSP為核心處理器，并通過與DSP處理器串口相連的通信芯片與顯示屏4實(shí)現(xiàn)異步通信。 參見圖3，所述數(shù)據(jù)分析模塊2采用TMS320LF2407芯片的DSP處理器，其具有運(yùn)算 能力強(qiáng)、容量大、精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且采用快速傅立葉算法(FFT)計(jì)算簡(jiǎn)單、速度快；在DSP 處理器的XTAL1端連接有抗干擾能力強(qiáng)的6M晶體振蕩器和振蕩電容，在DSP處理器的I/O 端連接有由CY7C1021芯片構(gòu)成的外部存儲(chǔ)器。DSP處理器的TXD和RXD端口連接由MAX202 通信芯片或MAX485通信芯片及其周邊電路組成的通信電路，DSP處理器通過所述通信電路 與顯示屏4實(shí)現(xiàn)雙向異步通信。 本實(shí)用新型的DSP處理器及其運(yùn)算放大器電路采用+3.3V及士12V開關(guān)電源供 電。 參見圖4，為本實(shí)用新型的分析系統(tǒng)工作流程，先對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部芯片初始化，通過液 晶顯示屏4操作并顯示檢測(cè)分析的結(jié)果。在顯示屏上設(shè)置有選擇按鍵，當(dāng)剛啟動(dòng)時(shí)無輸入 信號(hào)，可通過按鍵開啟電壓電流檢測(cè)模塊1和數(shù)據(jù)分析模塊2 ;當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，可通過按 鍵選擇在液晶屏幕上實(shí)時(shí)顯示各種參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。其顯示結(jié)果是根據(jù)檢測(cè)模塊處理得出 的實(shí)際每相電壓和電流值，并由數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算得到變電站的系統(tǒng)等值參數(shù)，所述參數(shù) 包括1)變電站電壓等級(jí)；2)變電站在目前運(yùn)行方式下的等效電抗；3)電容器組參數(shù)；4) 采用快速傅立葉算法(FFT)計(jì)算出的系統(tǒng)諧波。同時(shí)DSP處理器進(jìn)行諧振過電壓分析計(jì) 算，利用以上參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)串、并聯(lián)諧振范圍的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與快速傅里葉算法計(jì)算 所得系統(tǒng)諧波進(jìn)行比較分析，最后將采樣數(shù)據(jù)和分析結(jié)果存入DSP處理器的EEPROM外部儲(chǔ) 存器。 本實(shí)用新型不受變電站電壓等級(jí)、運(yùn)行方式的限制，對(duì)各級(jí)變電站在各種運(yùn)行方 式下系統(tǒng)可能產(chǎn)生的串、并聯(lián)諧振均能進(jìn)行計(jì)算分析。 最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制技術(shù) 方案，盡管申請(qǐng)人參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的 宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)，其特征在于，包括電壓電流檢測(cè)模塊(1)和數(shù)據(jù)分析模塊(2)，電壓電流檢測(cè)模塊(1)內(nèi)的信號(hào)采集電路連接到配電網(wǎng)路，電壓電流檢測(cè)模塊(1)的輸出連接數(shù)據(jù)分析模塊(2)的輸入，數(shù)據(jù)分析模塊(2)的輸出端通過串口連接到顯示屏(4)，所述電壓電流檢測(cè)模塊(1)和數(shù)據(jù)分析模塊(2)的控制端均與電源開關(guān)(3)相連；所述電壓電流檢測(cè)模塊(1)是以ATT7022C芯片為核心的電流電壓三相電源系統(tǒng)的典型電壓電流連接方式；所述數(shù)據(jù)分析模塊(2)是基于DSP核心處理器，并通過與DSP處理器串口相連的通信芯片與顯示屏(4)實(shí)現(xiàn)異步通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模 塊(2)采用TMS320LF2407芯片的DSP處理器，在DSP處理器的XTAL1端連接有6M晶體振 蕩器和振蕩電容。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP處理 器的1/0端連接有由CY7C1021芯片構(gòu)成的外部存儲(chǔ)器。
專利摘要本實(shí)用新型的變電站諧振過電壓分析系統(tǒng)，能夠?qū)ψ冸娬镜拇⒉⒙?lián)諧振進(jìn)行快速檢測(cè)和分析計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果詳細(xì)全面，方便運(yùn)行人員找出系統(tǒng)潛在的諧波源，并采取措施，消除安全隱患。其包括電壓電流檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，電壓電流檢測(cè)模塊內(nèi)的信號(hào)采集電路連接到配電網(wǎng)路，電壓電流檢測(cè)模塊的輸出連接數(shù)據(jù)分析模塊的輸入，數(shù)據(jù)分析模塊的輸出端通過串口連接到顯示屏，所述電壓電流檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊的控制端均與電源開關(guān)相連。本系統(tǒng)運(yùn)算能力強(qiáng)大、測(cè)量精度高；利用快速傅立葉算法可準(zhǔn)確快速的計(jì)算出系統(tǒng)諧波；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好，體積較小，方便攜帶，對(duì)各級(jí)變電站在各種運(yùn)行方式下系統(tǒng)可能產(chǎn)生的串、并聯(lián)諧振均能進(jìn)行計(jì)算分析。
文檔編號(hào)G01R23/16GK201548607SQ20092020701
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者周念成, 王小川, 項(xiàng)維, 黃虎 申請(qǐng)人:重慶市電力公司南岸供電局