CN103513085B - 风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，属于风电场计量互感器技术领域；解决的技术问题是：提供一种方便风电场下网电量计量的电流互感器；采用的技术方案是：风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，包括：一次绕组电路和二次绕组电路，所述二次绕组电路包括：信号执行回路、信号采集回路、信号转换回路和过载保护回路，二次绕组电路中包含有：中间继电器ZJ1、ZJ2、ZJ3，过载电流继电器LJ1、逆功率继电器NGJ1、断电延时时间继电器SJ1、通电延时时间继电器SJ2、通电延时时间继电器SJ3、保护停止按钮SB1和电铃D1；本发明适用于电力部门。
Description
技术领域
本发明风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，属于风电场计量互感器技术领域。
背景技术
目前电网正迎来大规模风电场接入系统的高潮，风力发电作为一种新型清洁能源，对于改善能源结构具有重要意义，但风力发电由于其出力与自然风力大小密切相关，具有很大的不确定性，对电网运行管理提出了很高的要求。
从用电营销的角度来说，风电场的下网电量计量成为亟待解决的重要问题之一，其突出表现为：由于风电场主接线设计及运行所独有的特点，风电场关口点计量装置的配置是按照上网电量及上网功率传输的需要而设置的，风电场上网电流很大，需要配置较大变比的电流互感器计量上网电量；下网时，负荷及对应电流仅为上网平均电流的几十分之一，以装机10万千瓦规模的风电场为例，上网最大功率可达到10万千瓦，而下网功率最大仅为3000多千瓦，造成下网运行时，电流互感器工作在极小电流的非线性区域，计量误差很大，因此，设法解决风电场下网电量计量失准的问题变得十分突出与紧迫。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种方便风电场下网电量计量的电流互感器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，包括：一次绕组电路和二次绕组电路，所述二次绕组电路包括：信号执行回路、信号采集回路、信号转换回路和过载保护回路，二次绕组电路中包含有：中间继电器ZJ1、ZJ2、ZJ3，过载电流继电器LJ1、逆功率继电器NGJ1、断电延时时间继电器SJ1、通电延时时间继电器SJ2、通电延时时间继电器SJ3、保护停止按钮SB1和电铃D1，其中：
所述中间继电器ZJ1的线圈为ZJ1.1，其常开触点为ZJ1.2；
所述中间继电器ZJ2的线圈为ZJ2.1，其常闭触点为ZJ2.2；
所述中间继电器ZJ3的线圈为ZJ3.1，其常开触点有两个，分别为ZJ3.2和ZJ3.3；
所述过载电流继电器LJ1的线圈为LJ1.1，其常开触点为LJ1.2；
所述逆功率继电器NGJ1的常开触点为NGJ1.1；
所述断电延时时间继电器SJ1的线圈为SJ1.1，其常开触点为SJ1.2；
所述通电延时时间继电器SJ2的线圈为SJ2.1，其常开触点为SJ2.2；
所述通电延时时间继电器SJ3的线圈为SJ3.1，其常开触点为SJ3.2；
所述信号执行回路的电路结构为：工作绕组的一端依次串接中间继电器ZJ1的常开触点ZJ1.2和过载电流继电器LJ1的线圈LJ1.1后与电能表A1的一端相连，所述工作绕组的另一端并接磁势平衡绕组的一端后与上述电能表A1的另一端相连；所述中间继电器ZJ2的常闭触点ZJ2.2和中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.2分别并接在磁势平衡绕组的两端；
所述信号采集回路的电路结构为：所述逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的一端与低压交流电源一端相连，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的另一端串接断电延时时间继电器SJ1的线圈SJ1.1和通电延时时间继电器SJ2的线圈SJ2.1后与低压交流电源的另一端相连，所述逆功率继电器NGJ1的输入端串接在测量用电流互感器的二次回路中；
所述信号转换回路的电路结构为：所述中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1和中间继电器ZJ2的线圈ZJ2.1分别并接在低压交流电源的两端，所述断电延时时间继电器SJ1的常开触点SJ1.2串接在中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1的电路中，所述通电延时时间继电器SJ2的常开触点SJ2.2串接在中间继电器ZJ2的线圈ZJ2.1的电路中；
所述过载保护回路的电路结构为：所述过载电流继电器LJ1的常开触点LJ1.2的一端并接保护停止按钮SB1的一端后与低压交流电源的正极相连，所述过载电流继电器LJ1的常开触点LJ1.2的另一端依次串接通电延时时间继电器SJ3的线圈SJ3.1和电铃D1后与低压交流电源的负极相连；所述保护停止按钮SB1的另一端串接通电延时时间继电器SJ3的常开触点SJ3.2和中间继电器ZJ3的线圈ZJ3.1后与低压交流电源的负极相连，中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.3并接在通电延时时间继电器SJ3的常开触点SJ3.2的两端。
所述断电延时时间继电器SJ1和通电延时时间继电器SJ2的延时时间均为0.5S。
所述通电延时时间继电器SJ3的延时时间为2S。
所述低压交流电源采用100V交流电源。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
一、本发明不改变风电场原有上网电量计量电路和互感器，即本发明采用独立的铁芯及线圈，不影响原有回路的正常运行，杜绝因结构改变而引起原上网的计量误差；
二、本发明设置独立的下网计量用小变比电流互感器，其铁芯及线圈独立于原有互感器，方便安装和实用，线路改造简洁，安装使用成本低；
三、本发明在潮流由上网转为下网时，自动投入运行；当潮流由下网转为上网时，自动退出运行，并且具有故障报警功能，自动化程度高，实用性强；
四、本发明的误差为0.2S级，符合计量规程中要求的安装式电流互感器的最高精度，计量准确，为风电场的电量计量提供了创新的计量方式。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
图1是风电场并网电路结构示意图；
图2是本发明计量电路结构示意图；
图3是本发明中信号执行回路的电路结构示意图；
图4是本发明中信号采集回路的电路结构示意图；
图5是本发明中信号转换回路的电路结构示意图；
图6是本发明中过载保护回路的电路结构示意图；
图中：1为工作绕组、2为磁势平衡绕组、3为测量用电流互感器、4为保护用电流互感器、5为上网计量用电流互感器。
具体实施方式
如图1和图2所示，风电场的计量互感器设置在风电场高压母线与电网线路导线的连接端，所述风电场的计量互感器包括有：测量用电流互感器3、保护用电流互感器4和上网计量用电流互感器5，本发明可切换变比电流互感器的一次侧绕组电路与上述互感器串接一起，实际电网中，上述导线和互感器均为三组，由于三组设备均相同，本具体实施方式中，仅以任一相的一组设备来说明。
本发明风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，包括：一次绕组电路和二次绕组电路，所述二次绕组电路包括：信号执行回路、信号采集回路、信号转换回路和过载保护回路，二次绕组电路中包含有：中间继电器ZJ1、ZJ2、ZJ3，过载电流继电器LJ1、逆功率继电器NGJ1、断电延时时间继电器SJ1、通电延时时间继电器SJ2、通电延时时间继电器SJ3、保护停止按钮SB1和电铃D1，其中：
所述中间继电器ZJ1的线圈为ZJ1.1，其常开触点为ZJ1.2；
所述中间继电器ZJ2的线圈为ZJ2.1，其常闭触点为ZJ2.2；
所述中间继电器ZJ3的线圈为ZJ3.1，其常开触点有两个，分别为ZJ3.2和ZJ3.3；
所述过载电流继电器LJ1的线圈为LJ1.1，其常开触点为LJ1.2；
所述逆功率继电器NGJ1的常开触点为NGJ1.1；
所述断电延时时间继电器SJ1的线圈为SJ1.1，其常开触点为SJ1.2；
所述通电延时时间继电器SJ2的线圈为SJ2.1，其常开触点为SJ2.2；
所述通电延时时间继电器SJ3的线圈为SJ3.1，其常开触点为SJ3.2；
如图3所示，所述信号执行回路的电路结构为：工作绕组1的一端依次串接中间继电器ZJ1的常开触点ZJ1.2和过载电流继电器LJ1的线圈LJ1.1后与电能表A1的一端相连，所述工作绕组1的另一端并接磁势平衡绕组2的一端后与上述电能表A1的另一端相连；所述中间继电器ZJ2的常闭触点ZJ2.2和中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.2分别并接在磁势平衡绕组2的两端。
普通电流互感器一般设置一个二次线圈，本发明设置两个二次线圈，如图3所示，包括工作绕组1和磁势平衡绕组2，当系统功率流向为下网方向（电网流向风电场）时，工作绕组1工作，其匝数及变比按照下网功率的大小来选择，用来计量下网电量；当系统功率流向为上网方向（风电场流向电网）时，磁势平衡绕组2工作，其匝数及变比按照上网功率的大小来选择。
图1所示风电场并网电路结构示意图中，假设风电场装机总容量为15万千瓦，通过升压变电站升压为220千伏送入电网，风电场与系统结算上、下网电量的关口计量点设置于风电场并网线路风电场一侧出线处，电流互感器变比为300/1，关口计量点电流互感器一次绕组匝数为1匝，其上网电量计量用电流互感器变比为300/1，表示当一次电流达到300A时，对应的二次电流为1A；此时，电流互感器二次绕组为300匝；本发明的工作绕组1变比选择为30/1，对应的二次绕组匝数为30匝，表示其一次额定工作电流为30A，这个电流的选择适合于计量下网电量，当风电场并网线路潮流为下网状态时，工作绕组1中通过电流，起计量作用；磁势平衡绕组2变比选择为300/1，对应的二次绕组匝数为300匝，当风电场并网线路潮流为上网状态时，磁势平衡绕组2工作。
如图4所示，所述信号采集回路的电路结构为：所述逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的一端与低压交流电源一端相连，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的另一端串接断电延时时间继电器SJ1的线圈SJ1.1和通电延时时间继电器SJ2的线圈SJ2.1后与低压交流电源的另一端相连，所述逆功率继电器NGJ1的输入端串接在测量用电流互感器3的二次回路中，逆功率继电器NGJ1的电源端与低压交流电源相连，低压交流电源输入为交流100V，取自电压互感器二次回路，如测量用电流互感器3为A相，则电压输入取Uab”，所述断电延时时间继电器SJ1和通电延时时间继电器SJ2的延时时间为0.5S。
风电场并网线路测量用电流互感器3的二次回路中串联接逆功率继电器NGJ1的输入端，逆功率继电器NGJ1输入电压Uab、电流Ia两个参数，逆功率继电器NGJ1根据这两个相量之间的角度关系做出是否动作的判断；当电流Ia与Uab方向一致时，功率方向表现为上网，此时逆功率继电器NGJ1不动作，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1处于打开状态，当电流Ia与Uab方向不一致时，功率方向表现为下网，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1闭合，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的回路中串接断电延时时间继电器SJ1的线圈SJ1.1和通电延时时间继电器SJ2的线圈SJ2.1，分别用来触发图5中的中间继电器ZJ1和中间继电器ZJ2。
如图5所示，所述信号转换回路的电路结构为：所述中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1和中间继电器ZJ2的线圈ZJ2.1分别并接在低压交流电源的两端，所述断电延时时间继电器SJ1的常开触点SJ1.2串接在中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1的电路中，所述通电延时时间继电器SJ2的常开触点SJ2.2串接在中间继电器ZJ2的线圈ZJ2.1的电路中。
如图3、图4、图5所示，上述逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1接通后，断电延时时间继电器SJ1的线圈SJ1.1得电，断电延时时间继电器SJ1的常开触点SJ1.2瞬时闭合，中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1得电，其常开触点ZJ1.2闭合，工作绕组1回路接通，此时，工作绕组1尚未进入正常计量状态，需等待中间继电器ZJ2的常闭触点ZJ2.2在0.5S后延时断开，当中间继电器ZJ2的常闭触点ZJ2.2延时断开后，工作绕组1结束切换状态，进入稳定工作状态。
当功率方向由下网转为上网发生变化时，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1打开，此时，通电延时时间继电器SJ2的线圈SJ2.1失电，中间继电器ZJ2的常闭触点ZJ2.2闭合，磁势平衡绕组2接通；0.5S延时后，断电延时继电器SJ1的常开触点SJ1.2打开，中间继电器ZJ1的常开触点ZJ1.2打开，工作绕组1随即断开，此时，磁势平衡绕组2中通过电流，工作绕组1中没有电流。
如图6所示，所述过载保护回路的电路结构为：所述过载电流继电器LJ1的常开触点LJ1.2的一端并接保护停止按钮SB1的一端后与低压交流电源的正极相连，所述过载电流继电器LJ1的常开触点LJ1.2的另一端依次串接通电延时时间继电器SJ3的线圈SJ3.1和电铃D1后与低压交流电源的负极相连；所述保护停止按钮SB1的另一端串接通电延时时间继电器SJ3的常开触点SJ3.2和中间继电器ZJ3的线圈ZJ3.1后与低压交流电源的负极相连，中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.3并接在通电延时时间继电器SJ3的常开触点SJ3.2的两端，所述通电延时时间继电器SJ3的延时时间为2S。
本发明工作在下网状态时，工作绕组1中通过电流，处于小变比状态；工作在上网状态时，磁势平衡绕组2中通过电流，处于大变比状态；为了避免在切换产生故障时，小变比工作绕组1中通过过大的电流，导致互感器烧坏，专门设置了过载保护动作回路；当工作绕组1中通过额定电流1.5倍的故障电流时，过载电流继电器LJ1动作，闭合其常开触点LJ1.2，通电延时时间继电器SJ3得电，电铃D1发出报警；延时时间到后，中间继电器ZJ3得电，其常开触点ZJ3.2和ZJ3.3均闭合，磁势平衡绕组2通过中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.2接通回路，此时工作绕组1中的电流降低到极低的数值，中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.3自锁电路，当故障切除后，可以通过保护停止按钮SB1，切除保护状态。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，其特征在于：包括：一次绕组电路和二次绕组电路，所述二次绕组电路包括：信号执行回路、信号采集回路、信号转换回路和过载保护回路，二次绕组电路中包含有：中间继电器ZJ1、ZJ2、ZJ3，过载电流继电器LJ1、逆功率继电器NGJ1、断电延时时间继电器SJ1、通电延时时间继电器SJ2、通电延时时间继电器SJ3、保护停止按钮SB1和电铃D1，其中：
所述中间继电器ZJ1的线圈为ZJ1.1，其常开触点为ZJ1.2；
所述中间继电器ZJ2的线圈为ZJ2.1，其常闭触点为ZJ2.2；
所述中间继电器ZJ3的线圈为ZJ3.1，其常开触点有两个，分别为ZJ3.2和ZJ3.3；
所述过载电流继电器LJ1的线圈为LJ1.1，其常开触点为LJ1.2；
所述逆功率继电器NGJ1的常开触点为NGJ1.1；
所述断电延时时间继电器SJ1的线圈为SJ1.1，其常开触点为SJ1.2；
所述通电延时时间继电器SJ2的线圈为SJ2.1，其常开触点为SJ2.2；
所述通电延时时间继电器SJ3的线圈为SJ3.1，其常开触点为SJ3.2；
所述信号执行回路的电路结构为：工作绕组（1）的一端依次串接中间继电器ZJ1的常开触点ZJ1.2和过载电流继电器LJ1的线圈LJ1.1后与电能表A1的一端相连，所述工作绕组（1）的另一端并接磁势平衡绕组（2）的一端后与上述电能表A1的另一端相连；所述中间继电器ZJ2的常闭触点ZJ2.2和中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.2分别并接在磁势平衡绕组（2）的两端；
所述信号采集回路的电路结构为：所述逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的一端与低压交流电源一端相连，逆功率继电器NGJ1的常开触点NGJ1.1的另一端串接断电延时时间继电器SJ1的线圈SJ1.1和通电延时时间继电器SJ2的线圈SJ2.1后与低压交流电源的另一端相连，所述逆功率继电器NGJ1的输入端串接在测量用电流互感器（3）的二次回路中；
所述信号转换回路的电路结构为：所述中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1和中间继电器ZJ2的线圈ZJ2.1分别并接在低压交流电源的两端，所述断电延时时间继电器SJ1的常开触点SJ1.2串接在中间继电器ZJ1的线圈ZJ1.1的电路中，所述通电延时时间继电器SJ2的常开触点SJ2.2串接在中间继电器ZJ2的线圈ZJ2.1的电路中；
所述过载保护回路的电路结构为：所述过载电流继电器LJ1的常开触点LJ1.2的一端并接保护停止按钮SB1的一端后与低压交流电源的正极相连，所述过载电流继电器LJ1的常开触点LJ1.2的另一端依次串接通电延时时间继电器SJ3的线圈SJ3.1和电铃D1后与低压交流电源的负极相连；所述保护停止按钮SB1的另一端串接通电延时时间继电器SJ3的常开触点SJ3.2和中间继电器ZJ3的线圈ZJ3.1后与低压交流电源的负极相连，中间继电器ZJ3的常开触点ZJ3.3并接在通电延时时间继电器SJ3的常开触点SJ3.2的两端。
2.根据权利要求1所述的风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，其特征在于：所述断电延时时间继电器SJ1和通电延时时间继电器SJ2的延时时间均为0.5S。
3.根据权利要求2所述的风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，其特征在于：所述通电延时时间继电器SJ3的延时时间为2S。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的风电场下网电量计量用可切换变比电流互感器，其特征在于：所述低压交流电源采用100V交流电源。
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- 2013-09-29 CN CN201310453649.4A patent/CN103513085B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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