CN103762578A - 一种智能调谐补偿成套装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种智能调谐补偿成套装置，包括接地变压器、隔离开关、调匝式电感线圈、电流互感器、阻尼电阻、有载开关、微机控制器和零序CT，接地变压器依次经过隔离开关、调匝式电感线圈和电流互感器接地，阻尼电阻并联在调匝式电感线圈的二次侧；电流互感器与微机控制器相连；调匝式电感线圈的一次侧通过有载开关与微机控制器相连；零序CT与微机控制器相连。本发明可以自动适时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速地调节调匝式电感线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。

Description

一种智能调谐补偿成套装置

技术领域

本发明涉及电力系统设备，具体是一种智能调谐补偿成套装置。

背景技术

电力系统中性点接地方式是一个很重要的综合性问题，它不仅涉及到电网本身的安全可靠性、过电压绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。

随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，城市配电网系统的出线绝大多数为电缆出线，配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3-66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，在接地点容易引起电弧，进而产生弧光接地过电压，造成相间短路。故应限制接地电流，保证设备运行可靠。

装设于配电网中性点的可调电感线圈，当发生单相接地时，可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流，从而使接地处的电流变得很小或接近于零，当电流过零电弧熄灭后，可调电感线圈还可减小故障相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性。

这种接地系统又叫中性点谐振接地系统。

现有的有关规程对谐振接地系统的规定，仅适用于不带电调整分接头、不能自动调谐。这种可调电感线圈在使用中存在以下问题：

(1)调节不方便，必须退出运行才能调分接头。

(2)判断困难，因为没有实时监测电网电容电流，无法对运行状态作出准确判断，因此很难保证失谐度和中性点位移电压满足要求。

(3)随着电网规模的扩大，如果电网运行方式经常变化，要求变电站实行无人值班，手动的电感线圈不可能始终运行在最佳档位，电感线圈的补偿作用不能得到充分发挥，也不能总保持在过补偿状态下运行。

发明内容

本发明提出一种智能调谐补偿成套装置，以解决上述的调节不方便、判断困难、不能自动调节的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能调谐补偿成套装置，包括接地变压器、隔离开关、调匝式电感线圈、电流互感器、阻尼电阻、有载开关、微机控制器和零序CT，

所述接地变压器依次经过所述隔离开关、调匝式电感线圈和电流互感器接地，所述阻尼电阻并联在所述调匝式电感线圈的二次侧；所述电流互感器与所述微机控制器相连；

所述调匝式电感线圈的一次侧通过所述有载开关与所述微机控制器相连；

所述零序CT与所述微机控制器相连。

进一步地，所述微机控制器包括：

主控板，以DSP为数据处理核心，集中处理整套装置的全部程序，执行全部的数据输入输出、数据分析和数据存储工作；

多路开关，通过信号放大器和A/D转换器与所述主控板相连，用于引入各测量信号；

第一I/O接口，所述第一I/O接口的一端连接所述主控板，另一端连接第一光电隔离器，用于引入所述调匝式电感线圈的档位信号；

驱动器，通过第二光电隔离器和第二I/O接口与所述主控板相连，用于根据所述主控板发出的控制信号调节所述调匝式电感线圈的档位，或发出报警信号；

显示器，用于显示系统电压、位移电压、调匝式电感线圈的电流、频率、残流、脱谐度、时间参数；

打印机，用于随时打印系统故障信息或查询打印；

串行接口，用于与其他设备实现通信；

键盘，用于输入人工控制信息。

进一步地，优选所述主控板采用工业控制双DSP结构。

进一步地，所述串行接口包括RS-232接口和RS-485接口。

进一步地，优选所述接地变压器采用Z型接线方式。

进一步地，优选所述接地变压器采用ZN，yn11接线方式。

进一步地，优选所述阻尼电阻为不锈钢电阻。

进一步地，优选所述显示器为液晶显示器。

本发明的有益效果为：

智能调谐补偿成套装置可以自动适时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速地调节调匝式电感线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。智能调谐补偿成套装置在调匝式电感线圈二次侧并有阻尼电阻，可以限制在调节电感量的过程中可能出现的中性点电压升高，以满足规程要求不超过相电压的15%。当电网发生永久性单相接地故障时，阻尼电阻可由微机控制器将其短路，以防止损坏。

本发明可广泛应用于电力供电行业、发电厂、冶金、矿山、煤炭、造纸、石油化工等大型厂矿企业的变配电站，适用电压等级6～110KV，是老式电感线圈理想的更新换代产品，同时也是新建变电站接地补偿装置的首选配套产品。能实现遥信，遥测，遥控，遥调，能够满足变电站无人值班，少人职守的要求。所以这种智能调谐补偿成套装置将会越来越适应电力系统方面的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的原理结构示意图；

图2是本发明的微机控制器的原理框图；

图3是本发明的微机控制器的硬件插板结构示意图。

图中：

1、接地变压器；2、隔离开关；3、调匝式电感线圈；4、电流互感器；5、阻尼电阻；6、有载开关；7、微机控制器；8、零序CT；9、母板；10、插板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例中的智能调谐补偿成套装置，包括接地变压器1、隔离开关2、调匝式电感线圈3、电流互感器4、阻尼电阻5、有载开关6、微机控制器7和零序CT8，接地变压器1依次经过隔离开关2、调匝式电感线圈3和电流互感器4接地，阻尼电阻5并联在调匝式电感线圈3的二次侧；电流互感器4与微机控制器7相连；调匝式电感线圈3的一次侧通过有载开关6与微机控制器7相连；零序CT8与微机控制器7相连。

如图2所示，微机控制器7包括：

主控板，以DSP为数据处理核心，集中处理整套装置的全部程序，执行全部的数据输入输出、数据分析和数据存储工作；

多路开关，通过信号放大器和A/D转换器与主控板相连，用于引入各测量信号；

第一I/O接口，所述第一I/O接口的一端连接主控板，另一端连接第一光电隔离器，用于引入调匝式电感线圈3的档位信号；

驱动器，通过第二光电隔离器和第二I/O接口与主控板相连，用于根据主控板发出的控制信号调节调匝式电感线圈3的档位，或发出报警信号；

显示器，用于显示系统电压、位移电压、调匝式电感线圈3的电流、频率、残流、脱谐度、时间参数；

打印机，用于随时打印系统故障信息或查询打印；

串行接口，用于与其他设备实现通信；

键盘，用于输入人工控制信息。

其中，主控板采用工业控制双DSP结构，显示器为全彩色液晶显示器，串行接口包括RS-232接口和RS-485接口。

工控产品的可靠性保证了系统的稳定运行；彩色中文显示方式使数据显示更为直观。微机控制器7是整套装置的核心部分，所有的计算、显示、通讯及控制部分都是由它来完成的。其具有以下功能：

1、可自动测量电容电流，自动进行调节控制。

2、可显示系统电压、位移电压。

3、可显示电感线圈电流、频率、残流、脱谐度、时间等参数。

4、具有接地次数统计及对应接地时的系统参数记录功能。

5、可通过微机控制器7手动操作调节控制。

6、随时打印系统故障信息或查询打印。

7、设有通讯功能，可通过RS-232、RS-485口实现与上位机的通讯。

本实施例中微机控制器7的硬件架构采用标准工业6U机箱，母板9加插板10式结构，接线端子排直接固定在插板10上，抗干扰能力强，接线及维护方便。为了使系统有更强的抗干扰能力，在设计线路板时，主板、信号采集处理板、数据总线板等均采用多层板结构。

母板9垂直安装于机箱内，各插板10从机箱后插入，如图3所示。

电源板：为微机控制器7提供高可靠性电源。提供的电源有+5V、+12V、+15V、-15V、+24V。各电源地相互独立，提高抗干扰性。

远动板：当系统出现故障时会立即切断系统供电。

执行板：为系统提供输出信号，以控制有载开关6的档位的调节，来实现档位电流的输出。

主控板：以DSP为数据处理核心部分，集中处理整套设备的全部程序，执行全部的数据输入输出工作，数据分析，数据存储工作等。

采集板：设备运行时对系统中各项目数据的采集并处理，如Uab,Uo等电压信号，Io及回路零序电流信号等。

选线板：共设有42路选线通道，可接收系统零序电流信号的输入，根据实际情况选择线路。

远动板：也称跳闸板，即当系统出现单相接地故障时，使用此板可将故障线路迅速跳闸，由系统中切除故障点。

本实施例中，接地变压器1采用Z型接线方式，具体采用ZN，yn11接线方式。由于接地变压器1高压侧采用Z型接线，每相绕组由两段组成，并分别位于不同相的两铁心柱上，两段线圈反极性连接，两相绕组产生的零序磁通相互抵消，故零序阻抗很低，同时空载损耗也非常小，接地变压器1容量可以100%被利用。用普通变压器带电感线圈时，电感线圈容量不超过变压器容量的20%，而Z型接地变压器1则可带90%～100%容量的电感线圈，可以节省投资。

在智能调谐补偿成套装置中，调节精度较高，残流较小，接近谐振点运行，为防止产生串联谐振过电压，在调匝式电感线圈3接地回路采用增加阻尼电阻5的方法来抑制谐振过电压的产生，以确保系统正常运行，使中性点位移电压不超过15%相电压。增加阻尼电阻5的方法采用调匝式电感线圈3二次侧并联运行的形式。也可以采用调匝式电感线圈3回路串联运行的形式。

阻尼电阻5选用抗高温且性能优良的不锈钢电阻，当系统发生单相接地故障时，系统将该阻尼电阻5短接，以免烧毁阻尼电阻5；当系统恢复正常时，断开阻尼电阻5短接触点，使阻尼电阻5正常接到回路中，否则系统有可能因失去阻尼电阻5而出现谐振过电压。

阻尼电阻5短接回路可采用两套方案保护：

方案一：采用真空接触器动作保护：接触器动作电源选用两套独立的回路，一套选用交流220V，一套选用直流220V，增加了系统运行的可靠性。

方案二：采用可控硅实现电子式保护，采用自触发式短接，动作时间更快，静态无触点，短接更安全可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，包括接地变压器、隔离开关、调匝式电感线圈、电流互感器、阻尼电阻、有载开关、微机控制器和零序CT，

所述接地变压器依次经过所述隔离开关、调匝式电感线圈和电流互感器接地，所述阻尼电阻并联在所述调匝式电感线圈的二次侧；所述电流互感器与所述微机控制器相连；

所述调匝式电感线圈的一次侧通过所述有载开关与所述微机控制器相连；

所述零序CT与所述微机控制器相连。

2.如权利要求1所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述微机控制器包括：

主控板，以DSP为数据处理核心，集中处理整套装置的全部程序，执行全部的数据输入输出、数据分析和数据存储工作；

多路开关，通过信号放大器和A/D转换器与所述主控板相连，用于引入各测量信号；

第一I/O接口，所述第一I/O接口的一端连接所述主控板，另一端连接第一光电隔离器，用于引入所述调匝式电感线圈的档位信号；

驱动器，通过第二光电隔离器和第二I/O接口与所述主控板相连，用于根据所述主控板发出的控制信号调节所述调匝式电感线圈的档位，或发出报警信号；

显示器，用于显示系统电压、位移电压、调匝式电感线圈的电流、频率、残流、脱谐度、时间参数；

打印机，用于随时打印系统故障信息或查询打印；

串行接口，用于与其他设备实现通信；

键盘，用于输入人工控制信息。

3.如权利要求2所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述主控板采用工业控制双DSP结构。

4.如权利要求3所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述串行接口包括RS-232接口和RS-485接口。

5.如权利要求4所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述接地变压器采用Z型接线方式。

6.如权利要求5所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述接地变压器采用ZN，yn11接线方式。

7.如权利要求6所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述阻尼电阻为不锈钢电阻。

8.如权利要求7所述的一种智能调谐补偿成套装置，其特征在于，所述显示器为液晶显示器。

Images