專利名稱：一種電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電網(wǎng)電容電流監(jiān)測技術，尤其涉及一種電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測裝置。
背景技術：
目前國內使用的自動跟蹤消弧線圈補償系統(tǒng)，其電容電流檢測方式有2種1、在線調節(jié)消弧線圈補償電流，由消弧線圈、電網(wǎng)電容和串聯(lián)電阻組成的串聯(lián)諧振回路上，監(jiān)測到零序電壓相位與零序電流相位相等時，則此時的消弧線圈補償電流等于電網(wǎng)電容電流。此法調節(jié)精度較高，但消弧線圈處在長期工作狀態(tài)。2、在線注入異頻電流監(jiān)測法，通過開三角注入低頻電流進入電網(wǎng)，根據(jù)異頻電流和電壓解算出電網(wǎng)電容電流。由于注入信號對電網(wǎng)有影響，因而限制了注入異頻電流的量值，實時測量精度較差。
發(fā)明內容本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，提供一種電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的基本思路控制器調節(jié)電力半導體交流開關組件，間斷開通對稱雙繞組高阻抗變壓器，測量電網(wǎng)零序電壓、電流向量，計算出電網(wǎng)電容電流，產生輸出控制邏輯；同時監(jiān)測電網(wǎng)參數(shù)變化，判斷電網(wǎng)運行狀況以及故障發(fā)生時的故障類型；當電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，立即按控制邏輯調節(jié)電力半導體交流開關組件，輸出與電網(wǎng)電容電流相匹配的補償電感電流；當電網(wǎng)電容發(fā)生變化時，跟蹤測量電網(wǎng)電容電流。①采用獨立的Z型接地變壓器現(xiàn)有的中性點接地系統(tǒng)基本采用Z型接地變壓器，此類型接地變壓器運行穩(wěn)定可靠；采用獨立的Z型接地變壓器，便于對已有系統(tǒng)更新改造，降低改造費用。②高阻抗變壓器設計采用對稱雙繞組結構對稱雙繞高阻抗變壓器非常適合與電力半導體交流開關組件搭配成高電氣性能的可控導納。③采用分頻濾波器在裝置運行過程中，開關電力半導體交流開關組件，有時會激發(fā)電磁系統(tǒng)產生3、5 分頻振蕩，影響系統(tǒng)測量精度；加入分頻濾波器即可抑制分頻振蕩，提高測量精度和穩(wěn)定。④采用倍頻濾波器根據(jù)電力半導體交流開關組件的開關特性，確定倍頻濾波器的濾波特性；通常 采用可控硅的電力半導體交流開關組件，需要設計3、5次諧波濾波器；采用功率晶體管的電力半導體交流開關組件，需要按PWM開關頻率設計高頻濾波器。
3[0017]⑤電力半導體交流開關組件設計為兩半波向地下拉能更好的與對稱雙繞高阻抗變壓器搭配成高伏安線性度的可控導納，同時便于可控導納(高電壓、大電流、寬頻輻射的)與控制器的電磁隔離安全設計。⑥控制器設計控制器設計為額定標準100V，5A的測控微處理系統(tǒng)，使得采用該技術的消弧裝置全系列產品可互換控制器，使產品升級軟件化，換代簡單容易。具體地說，本裝置包括Z型接地變壓器、對稱雙繞組高阻抗變壓器、分頻濾波器、 倍頻濾波器、電力半導體交流開關組件和控制器；其連接關系是和電網(wǎng)母線電源連接的Z型接地變壓器的信號回路送出A、B、C三相交流電壓以及開三角的零序電壓、零序電流信號作為測量信號給控制器；站用AC220V電源和控制器連接，提供工作電源；Z型接地變壓器的輸出主回路直接連接對稱雙繞組高阻抗變壓器的輸入回路；對稱雙繞組高阻抗變壓器的輸出回路分別與分頻濾波器3、倍頻濾波器和電力半導體交流開關組件的輸出端并聯(lián)；電力半導體交流開關組件的控制極與控制器的驅動控制極相連；控制器的信號采集輸入端連接Z型接地變壓器的信號輸出端，同時接受人機界面和遠程遙控干預控制。工作原理控制器的信號采集輸入端Z型接地變壓器的輸出端信號，測量出電網(wǎng)電容電流以及電網(wǎng)運行狀況，同時根據(jù)人機界面和遠程遙控干預和控制；在電網(wǎng)正常運行情況下，本裝置自動跟蹤測量電網(wǎng)電容電流；在電網(wǎng)單相接地故障情況下，本裝置立即檢測出故障，并控制可控導納輸出相應的感性電流，補償電網(wǎng)電容電流，使故障接地點殘流得到預期補償；如電網(wǎng)發(fā)生瞬時故障，故障點電弧將自滅，電網(wǎng)自然恢復正常；若電網(wǎng)發(fā)生系永久性故障，則保證故障點殘流不會引起電弧造成故障面擴大；在電網(wǎng)發(fā)生系永久性故障時，能長時間接地運行并報警，以利人為排除故障線路，使電網(wǎng)恢復正常運行。本實用新型具有下列優(yōu)點和積極效果①裝置結構簡潔可靠，有繼承性，能降低對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造費用；②電網(wǎng)電容電流的測量簡單、可靠、精度高；③雙繞組高阻抗變壓器設計，提高系統(tǒng)控制精度及運行可靠性；④控制器設計標準化，全系列可通用，升級換代軟件化。⑤本實用新型適用于電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測及其調諧。

圖1是本裝置的結構方框圖；圖2是本裝置的實施例工作原理圖；圖3是控制器的工作流程圖。圖中1一 Z型接地變壓器；[0042]2—對稱雙繞組高阻抗變壓器；3—分頻濾波器；4一倍頻濾波器；5—電力半導體交流開關組件；6—控制器；7—電網(wǎng)母線電源；8—站用 AC220V 電源。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例詳細說明一、裝置1、總體如圖1，本裝置包括Z型接地變壓器1、對稱雙繞組高阻抗變壓器2、分頻濾波器3、 倍頻濾波器4、電力半導體交流開關組件5、控制器6、電網(wǎng)母線電源7和站用AC220V電源 8 ；其連接關系是和電網(wǎng)母線電源1連接的Z型接地變壓器1的信號回路送出A、B、C三相交流電壓以及開三角的零序電壓、零序電流信號作為測量信號給控制器6 ；站用AC220V電源8和控制器6連接，提供工作電源；Z型接地變壓器1的輸出主回路直接連接對稱雙繞組高阻抗變壓器2的輸入回路；對稱雙繞組高阻抗變壓器2的輸出回路分別與分頻濾波器3、倍頻濾波器4和電力半導體交流開關組件5的輸出端并聯(lián)；電力半導體交流開關組件5的控制極與控制器6的驅動控制極相連；控制器6的信號采集輸入端連接Z型接地變壓器1的信號輸出端，同時接受人機界面和遠程遙控干預控制。2、功能塊如圖2，①Z型接地變壓器1采用獨立的Z型接地變壓器1 ；現(xiàn)有的中性點接地系統(tǒng)基本采用Z型接地變壓器 1，此類型接地變壓器運行穩(wěn)定可靠。采用獨立的Z型接地變壓器1，便于對已有系統(tǒng)更新改造，降低改造費用。選用10KV，3MKVA。②對稱雙繞組高阻抗變壓器2對稱雙繞組高阻抗變壓器2的設計采用對稱雙繞組結構；對稱雙繞組高阻抗變壓器2非常適合與電力半導體交流開關組件5搭配成高電氣性能的可控導納。選用6060V/600V，52A/520A。③分頻濾波器3
5[0071]在裝置運行過程中，開關電力半導體交流開關組件5，有時會激發(fā)電磁系統(tǒng)產生 3、5分頻振蕩，影響系統(tǒng)測量精度；加入分頻濾波器3即可抑制分頻振蕩，提高測量精度和穩(wěn)定。選用3、5次濾波器，60 Ω/1000W電阻器。④倍頻濾波器4根據(jù)電力半導體交流開關組件5的開關特性，確定倍頻濾波器4的濾波特性。采用可控硅的電力半導體交流開關組件，需要設計3、5次諧波濾波器4;采用功率晶體管的電力半導體交流開關組件，需要按PWM開關頻率設計高頻濾波器4。選用3、5次雙調諧濾波器。⑤電力半導體交流開關組件5電力半導體交流開關組件5設計為兩半波向地下拉；能更好地與對稱雙繞高阻抗變壓器2搭配成高伏安線性度的可控導納，同時便于可控導納(高電壓、大電流、寬頻輻射的)與控制器的電磁隔離安全設計。選用2000V/1000A可控硅組件。⑥控制器6控制器6設計為額定標準100V，5A的測控微處理系統(tǒng)，使得采用該技術的消弧裝置全系列產品可互換控制器，使產品升級軟件化，換代簡單容易。選用主要部件D0P-B07S200 觸摸屏，TMS320F2812PGFA DSP 控制。⑦電網(wǎng)母線電源73 相 10KV。⑧站用AC220V電源8站用AC220V 電源。二、控制器的工作流程如圖3，控制器的工作流程包括下列步驟系統(tǒng)啟動00 ；第一、系統(tǒng)控制傳導流程第01、開通接地電路嗎01，是則進入下一步驟，否則繼續(xù)詢問；第02、控制器6按預定開啟角輸出開啟信號G1、G2 02;第03、電力半導體交流開關組件5按輸出信號開啟03 ；第04、對稱雙繞組高阻抗變壓器2按控制產生感性電流同時產生諧波電流04 ；[0095]第05、分頻濾波器3吸收低頻鐵磁諧波電流05 ；第06、倍頻濾波器4吸收3、5次諧波電流06 ；第07、Z型接地變壓器1耦合感性電流進入電網(wǎng)07 ；第08、電網(wǎng)母線電源7向電網(wǎng)饋入感性電流08 ；第二、系統(tǒng)工作邏輯流程第1、控制器6采集分析外部數(shù)據(jù)11 ；第2、故障發(fā)生嗎12，是則跳轉到第11步驟，否則進入下一步驟；第3、系統(tǒng)發(fā)生變化嗎13，是則跳轉到第5步驟，否則進入下一步驟；第4、定時測量到了嗎14，是進入下一步驟；[0104]第5、寫測量開啟角到緩沖區(qū)并發(fā)布輸出開啟命令15 ；第6、故障發(fā)生嗎16，是則跳轉到第11步驟，否則進入下一步驟；第7、測量數(shù)據(jù)正常嗎17，是則跳轉到第9步驟，否則進入下一步驟；第8、修正測量開啟角到緩沖區(qū)18，再則跳轉到第6步驟；第9、修正補償開啟角到數(shù)據(jù)區(qū)19 ；第10、發(fā)布輸出關閉命令；第11、接地故障發(fā)生嗎21，是則進入下一步驟，否則跳轉到第10步驟；第12、寫補償開啟角到緩沖區(qū)并發(fā)布輸出開啟命令22 ；第13、接地故障結束嗎23，是則轉到第10步驟，否則進入下一步驟；第14、重新計算補償開啟角到數(shù)據(jù)區(qū)。
權利要求1.一種電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于本裝置包括Z型接地變壓器(1)、對稱雙繞組高阻抗變壓器(2)、分頻濾波器(3)、倍頻濾波器(4)、電力半導體交流開關組件(5)、控制器(6)、電網(wǎng)母線電源(7)和站用AC220V電源(8)；其連接關系是和電網(wǎng)母線電源(7)連接的Z型接地變壓器(1)的信號回路送出A、B、C三相交流電壓以及開三角的零序電壓、零序電流信號作為測量信號給控制器(6)； 站用AC220V電源(8 )和控制器(6 )連接；Z型接地變壓器(1)的輸出主回路直接連接對稱雙繞組高阻抗變壓器(2)的輸入回路； 對稱雙繞組高阻抗變壓器(2)的輸出回路分別與分頻濾波器(3)、倍頻濾波器(4)和電力半導體交流開關組件(5)的輸出端并聯(lián)；電力半導體交流開關組件(5)的控制極與控制器(6)的驅動控制極相連； 控制器(6)的信號采集輸入端連接Z型接地變壓器(1)的信號輸出端。
2.按權利要求1所述的一種電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于 所述的控制器(6)設計為額定標準100V，5A的測控微處理系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測裝置，涉及電網(wǎng)電容電流監(jiān)測技術。本裝置的結構是Z型接地變壓器的信號回路送出A、B、C三相交流電壓以及開三角的零序電壓、序電流信號作為測量信號給控制器；Z型接地變壓器的輸出主回路直接連接對稱雙繞組高阻抗變壓器的輸入回路；對稱雙繞組高阻抗變壓器的輸出回路分別與分頻濾波器、倍頻濾波器和電力半導體交流開關組件的輸出端并聯(lián)；電力半導體交流開關組件的控制極與控制器的驅動控制極相連；控制器的信號采集輸入端連接Z型接地變壓器的信號輸出端。本裝置結構簡潔可靠，有繼承性，能降低對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造費用，適用于電網(wǎng)電容電流在線自動跟蹤監(jiān)測及其調諧。
文檔編號H02J3/01GK202042904SQ20112012722
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權日2011年4月26日
發(fā)明者李建生, 程志宏, 馬利軍 申請人:湖北中興電力試驗研究有限公司