專(zhuān)利名稱(chēng)：一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于配電網(wǎng)控制保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置。
背景技術(shù)：
在6～35kV的配電網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)中性點(diǎn)一般采用不接地方式。系統(tǒng)母線上接有測(cè)量和監(jiān)視對(duì)地絕緣的電磁式電壓互感器(PT)，當(dāng)發(fā)生母線開(kāi)關(guān)合閘操作、線路單相弧光接地自動(dòng)消失、或者系統(tǒng)負(fù)荷劇烈變化等情況時(shí)，所產(chǎn)生的暫態(tài)沖擊過(guò)程可能在PT和三相導(dǎo)線對(duì)地電容間激發(fā)起鐵磁諧振現(xiàn)象，造成系統(tǒng)過(guò)電壓和PT中的過(guò)電流，使得系統(tǒng)中弱絕緣設(shè)備發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)、PT的高壓熔絲熔斷，甚至燒毀PT。PT的鐵磁諧振是配電網(wǎng)中出現(xiàn)最為頻繁、造成事故最多的一種電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，可以有效區(qū)分諧振和單相接地故障，正確實(shí)施諧振的阻尼控制，并準(zhǔn)確指示系統(tǒng)發(fā)生了分頻、基頻、高頻鐵磁諧振還是單相接地故障。裝置不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行及系統(tǒng)零序信號(hào)的采集；不產(chǎn)生高次諧波和其它干擾信號(hào)。
本發(fā)明包括阻尼電抗器4、反并聯(lián)可控硅5、觸發(fā)控制器6。觸發(fā)控制器6發(fā)出可控硅5的門(mén)極觸發(fā)脈沖控制可控硅的開(kāi)通。阻尼電抗器4和反并聯(lián)可控硅5串聯(lián)構(gòu)成阻尼控制主電路3，連接到PT二次側(cè)開(kāi)口三角繞組2端口。
正常情況下，可控硅控制脈沖被控制器6封鎖，可控硅處于阻斷狀態(tài)，PT二次側(cè)的開(kāi)口三角繞組2端口為開(kāi)路狀態(tài)。
一旦發(fā)生諧振或系統(tǒng)單相接地故障，開(kāi)口三角繞組2端口會(huì)出現(xiàn)零序電壓，該電壓將觸發(fā)控制器6啟動(dòng)快速傅立葉算法(FFT)檢測(cè)電壓信號(hào)的頻率，然后解除可控硅的脈沖封鎖，觸發(fā)可控硅?？煽毓柽M(jìn)入全導(dǎo)通狀態(tài)，PT開(kāi)口三角繞組2端口等效接入阻尼電抗器4。
對(duì)于諧振，阻尼電抗器4吸收諧振能量，達(dá)到消諧目的，經(jīng)過(guò)兩個(gè)工頻周波后，控制器6封鎖可控硅5的門(mén)極觸發(fā)脈沖，可控硅5在PT開(kāi)口三角繞組2的電流過(guò)零時(shí)刻進(jìn)入阻斷狀態(tài)，端口電壓接近零伏；若是單相接地故障，雖然阻尼電抗器的投入不會(huì)消除單相接地故障，但限制了PT開(kāi)口三角繞組2電流，保護(hù)了PT。經(jīng)過(guò)2個(gè)工頻周波后，可控硅恢復(fù)阻斷，PT開(kāi)口三角繞組2端口回到開(kāi)路狀態(tài)，但端口電壓仍為接地產(chǎn)生的較大的零序電壓。由此可以判定系統(tǒng)發(fā)生的故障是諧振還是單相接地。
可見(jiàn)，裝置不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行及系統(tǒng)零序信號(hào)的采集；不產(chǎn)生高次諧波和其它干擾信號(hào)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提供的一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，可以有效區(qū)分諧振和單相接地故障，正確實(shí)施諧振的阻尼控制，并準(zhǔn)確指示系統(tǒng)發(fā)生了分頻、基頻、高頻鐵磁諧振還是單相接地故障。裝置不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行及系統(tǒng)零序信號(hào)的采集；不產(chǎn)生高次諧波和其它干擾信號(hào)。


圖1為本發(fā)明的一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置系統(tǒng)圖。其中，PT一次繞組1，PT開(kāi)口三角繞組2，可控阻尼主電路3。E1、E2、E3分別為系統(tǒng)三相電壓，C0為線路對(duì)地電容。
圖2為本發(fā)明的一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置圖。其中，PT開(kāi)口三角繞組2，可控阻尼主電路3，阻尼電抗器4，反并聯(lián)可控硅5，控制器6?？刂破?發(fā)出或封鎖可控硅5的門(mén)極觸發(fā)脈沖能夠?qū)崿F(xiàn)反并聯(lián)可控硅5的開(kāi)通及自然關(guān)斷功能。
圖3為本發(fā)明進(jìn)行的模擬10kV配網(wǎng)系統(tǒng)激發(fā)分頻諧振實(shí)驗(yàn)波形。其中，通道ch1表示A相電壓，通道ch2表示B相電壓，通道ch3表示C相電壓，通道ch4表示開(kāi)口三角繞組電壓。
圖4為本發(fā)明的一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置的消諧實(shí)驗(yàn)波形。其中，通道ch5示A相電壓，通道ch6表示B相電壓，通道ch7表示C相電壓，通道ch8表示開(kāi)口三角繞組電壓。
具體實(shí)施例方式
圖1～圖4為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
?？煽刈枘嵫b置主電路為兩只可控硅元件5反并聯(lián)后串聯(lián)一個(gè)阻尼電抗器4，形成一個(gè)可控硅控制電抗器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主電路3，主電路3的兩端連接到PT二次側(cè)開(kāi)口三角繞組2的兩端。控制器6由89C51單片機(jī)作為控制核心，由AD574實(shí)施對(duì)PT開(kāi)口三角繞組的端口零序電壓的測(cè)量，通過(guò)89C51的P1口產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，脈沖通過(guò)光電隔離器件、達(dá)林頓功率驅(qū)動(dòng)電路和脈沖變壓器后實(shí)施對(duì)裝置主電路中兩只反并聯(lián)可控硅5的門(mén)極觸發(fā)?？刂破?發(fā)出或封鎖觸發(fā)脈沖可以控制反并聯(lián)可控硅5的開(kāi)通及自然關(guān)斷。
正常情況下，可控硅控制脈沖被控制器6封鎖，可控硅處于阻斷狀態(tài)，PT二次側(cè)的開(kāi)口三角繞組2端口為開(kāi)路狀態(tài)。一旦發(fā)生諧振或系統(tǒng)單相接地故障，開(kāi)口三角繞組2端口會(huì)出現(xiàn)零序電壓，該電壓將激發(fā)控制器6啟動(dòng)FFT算法檢測(cè)電壓信號(hào)的頻率，然后解除可控硅的脈沖封鎖，觸發(fā)可控硅?？煽毓柽M(jìn)入全導(dǎo)通狀態(tài)，PT開(kāi)口三角繞組2的兩端接入阻尼電抗器4。對(duì)于諧振，電抗器能吸收諧振能量，達(dá)到消諧目的；若是單相接地故障，電抗器可以限制PT開(kāi)口三角繞組2電流，保護(hù)PT。經(jīng)過(guò)2個(gè)工頻周波后，可控硅恢復(fù)阻斷，PT開(kāi)口三角繞組2端口回到開(kāi)路狀態(tài)。
可控阻尼裝置的諧振檢測(cè)方案為，在線監(jiān)測(cè)PT二次側(cè)開(kāi)口三角繞組端口電壓，正常情況下，PT開(kāi)口三角繞組端口電壓約為零，若系統(tǒng)發(fā)生PT鐵磁諧振或單相接地故障，則PT開(kāi)口三角繞組端口會(huì)出現(xiàn)零序電壓。以此零序電壓?jiǎn)?dòng)快速傅立葉變換(FFT)提取電壓信號(hào)的主要頻譜，可以直接判斷發(fā)生了分頻或高頻諧振，實(shí)施阻尼動(dòng)作。如果FFT提取的零序信號(hào)頻率為基頻，則先行實(shí)施阻尼控制，若可控阻尼裝置動(dòng)作后，端口零序信號(hào)消失，則可以判定系統(tǒng)剛發(fā)生的是基頻諧振，若可控阻尼裝置動(dòng)作后，端口零序信號(hào)仍然存在，則系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，其特征在于該裝置包括阻尼電抗器(4)、反并聯(lián)可控硅(5)、觸發(fā)控制器(6)；阻尼電抗器(4)和反并聯(lián)可控硅(5)串聯(lián)構(gòu)成阻尼控制主電路(3)，連接到PT二次側(cè)開(kāi)口三角繞組(2)兩端。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于正常情況下，可控硅控制脈沖被控制器(6)封鎖，可控硅處于阻斷狀態(tài)，PT二次側(cè)的開(kāi)口三角繞組(2)端口為開(kāi)路狀態(tài)。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一旦發(fā)生諧振或系統(tǒng)單相接地故障，開(kāi)口三角繞組(2)端口會(huì)出現(xiàn)零序電壓，該電壓將觸發(fā)控制器(6)啟動(dòng)FFT算法檢測(cè)電壓信號(hào)的頻率，然后解除可控硅的脈沖封鎖，觸發(fā)可控硅。可控硅進(jìn)入全導(dǎo)通狀態(tài)，PT開(kāi)口三角繞組(2)端口等效接入阻尼電抗器(4)。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于對(duì)于諧振，阻尼電抗器能吸收諧振能量，達(dá)到消諧目的；若是單相接地故障，阻尼電抗器可以限制PT開(kāi)口三角繞組(2)電流，保護(hù)PT；經(jīng)過(guò)兩個(gè)工頻周波后，可控硅恢復(fù)阻斷，PT開(kāi)口三角繞組(2)端口回到開(kāi)路狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，屬于控制保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括阻尼電抗器(4)、反并聯(lián)可控硅(5)、觸發(fā)控制器(6)；阻尼電抗器(4)和反并聯(lián)可控硅(5)串聯(lián)構(gòu)成阻尼控制主電路(3)，連接到PT二次側(cè)開(kāi)口三角繞組(2)端口。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以有效區(qū)分諧振和單相接地故障，正確實(shí)施諧振的阻尼控制，并準(zhǔn)確指示系統(tǒng)發(fā)生了分頻、基頻、高頻鐵磁諧振還是單相接地故障。裝置不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行及系統(tǒng)零序信號(hào)的采集；不產(chǎn)生高次諧波和其它干擾信號(hào)。
文檔編號(hào)H02J3/00GK1776986SQ200510123559
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者尹忠東 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(北京)