CN104348149B - 一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，包括电压互感器、消谐器，电压互感器的一次侧绕组连接10kV母线上，消谐器安装在电压互感器一次侧中性点和地之间，其技术特点是：在消谐器两端并联一接地控制模块，该接地控制模块的输入端连接到电压互感器的二次侧开口三角绕组上。本发明将接地控制模块与消谐器并联并安装在电压互感器(PT)一次侧中性点和地之间，能够自动检测系统运行状态，合理调整中性点的接地方式，从而保证了正常运行时电压互感器二次绕组输出电压的准确性，又可限制单相接地后由接地消失引发的铁磁谐振。
Description
技术领域
本发明属于电压互感器技术领域，尤其是一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统。
背景技术
单相接地故障在中性点不接地的10kV配电网中较为常见，且多为瞬时性故障。在单相接地故障消除瞬间，时常发生铁磁谐振，导致流过电压互感器一次侧的电流加大，引起电压互感器一次侧熔断器的熔丝熔断事故，导致电压互感器二次侧失压，由此将造成电能计量损失，继电保护误动或者拒动等问题。此外，TV高压侧熔丝的更换较为麻烦，增加了人力物力开支。
鉴于以上原因，有必要采取措施防止上述问题的发生。目前，在电压互感器一次侧中性点和地之间加装消谐器是较为普遍的一种方法，但该方法存在以下缺点：中性点和地之间加装消谐器后，系统正常运行时由于三相不完全对称，在消谐器上会有一较小电流流过，在消谐器上会有一定电压存在，某些情况下可达相电压的1％，由此导致电压互感器二次绕组不能正确反应相对地电压，对电压测量带来较大误差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，解决电压互感器二次绕组不能正确反应相对地电压导致电压测量误差大的问题。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，包括电压互感器、消谐器，电压互感器的一次侧绕组连接10kV母线上，消谐器安装在电压互感器一次侧中性点和地之间，在消谐器两端并联一接地控制模块，该接地控制模块的输入端连接到电压互感器的二次侧开口三角绕组上。
而且，所述接地控制模块包括隔离变压器、运算放大器、整流电路、电压比较器、驱动电路、第一继电器、第二继电器、电源模块、第一电阻和第二电阻，隔离变压器一次侧通过第一电阻与电压互感器开口三角电压相连接，隔离变压器二次侧连接第二电阻和运算放大器，运算放大器的输出端连接整流电路，整流电路、电压比较器、驱动电路、第一继电器和第二继电器依次相连接，第二继电器两端分别连接电压互感器一次侧中性点和地线；所述的电源模块连接到各个模块中，给各个模块提供所需的直流电源。
而且，所述的隔离变压器变比为1:1。
而且，所述的第一继电器为小型时间继电器；所述的第二继电器为10kV真空继电器。
而且，所述的电源模块为220V交流电转直流电源模块。
本发明的优点和积极效果是：
本发明将接地控制模块与消谐器并联并安装在电压互感器(PT)一次侧中性点和地之间，接地控制模块的输入端连接到电压互感器(PT)的二次侧开口三角绕组上，能够自动检测系统运行状态，合理调整中性点的接地方式。正常运行时，该接地控制模块相当于一个通路，将消谐器短路，保证电压互感器一次侧中性点直接接地；而当单相接地发生时接地控制模块断开中性点的直接接地通路，中性点变为经消谐器接地，从而保证了正常运行时电压互感器二次绕组输出电压的准确性，又可限制单相接地后由接地消失引发的铁磁谐振。
附图说明
图1是本发明的系统连接示意图；
图2是控制模块的电路方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，如图1所示，包括电压互感器(PT)、消谐器和接地控制模块，电压互感器的一次侧绕组连接10kV母线上，消谐器和接地控制模块安装在电压互感器(PT)一次侧中性点和地之间，接地控制模块的输入端连接到电压互感器(PT)的二次侧开口三角绕组上。
如图2所示，接地控制模块包括隔离变压器1、运算放大器2、整流电路3、电压比较器4、驱动电路5、第一继电器6、第二继电器7、电源模块8以及电阻R1、电阻R2。隔离变压器一次侧通过电阻R1与电压互感器开口三角电压相连接，隔离变压器二次侧连接电阻R2和运算放大器，运算放大器的输出端连接整流电路，整流电路、电压比较器、驱动电路、第一继电器(继电器1)和第二继电器依次相连接，第二继电器(继电器2)两端连接电压互感器一次侧中性点和地线。电源模块连接到各个模块中，给各个模块提供所需的直流电源。下面对控制模块中的各个部分分别进行说明：
电阻R1和隔离变压器：将开口三角电压隔离变换为一个小电流信号。R1具有高阻抗，保证PT二次侧开口三角具有较小的负载，隔离变压器变比为1:1，起隔离作用。
电阻R2和运算放大器：将隔离变压器输出的小电流信号变为电压信号。
整流电路：将运算放大器输出的双极性交流信号整流为直流信号。
电压比较器：将整流输出的电压信号与设定值比较，若超过设定值则给驱动电路发信号，驱动继电器1动作，未超过设定值则不发出驱动信号。
驱动电路：在收到电压比较电路发出的驱动信号后驱动继电器1动作。
继电器1：时间继电器，在被驱动动作后，常开触点闭合，常闭触点打开，经过一段时间延时后(时间长度可根据需要设定)恢复到常态(常开触点开，常闭触点闭合)。该继电器利用常开触点控制继电器2的动作，前向电路检测到开口三角电压超过设定值后使该继电器常开触点闭合一段时间，从而控制继电器2动作。
继电器2：10kV真空继电器，利用该继电器的常闭触点控制PT一次测中性点直接接地回路的接通和断开。系统正常状态下，常闭触点闭合，保证PT一次侧中性点直接接地，发生单相接地后，前向电路驱动该继电器动作，常闭触点打开，中性点接地方式变为经消谐器接地方式，经过一段时间后恢复到常态常(常闭触点闭合，中性点接地方式变为直接接地)。
电源模块：将220V交流电变为其余各个模块需要的直流电源。
本发明的工作原理是：接地控制模块通过监测电压互感器(PT)二次开口三角电压来检测出是否发生单相接地，以便给出合适的工作状态。系统正常运行时，开口三角电压较低，接地控制模块工作在常态下，保证PT一次侧中性点直接接地，确保PT二次侧输出准确电压；系统发生单相接地时，开口三角电压较高，接地控制模块检测到开口三角电压异常，打开中性点直接接地通路，使中性点变为经消谐器接地状态，接地控制模块保证该种接地状态持续一段时间，如可设定为30s，对于发生最多的瞬时单相接地故障一般会在这段时间消失，在故障消失过程中，PT一次侧中性点为经消谐器接地，可有效抑制铁磁谐振，30s之后接地控制模块闭合通路，PT一次侧中性点切换回直接接地状态。对于永久性单相接地故障，接地控制模块会间隔性切换工作状态，直到排除故障，但这并不影响其功能的实现。该方法保证了在大多数运行时间里，PT一次侧中性点为直接接地状态，即保证了PT二次绕组电压的准确输出；在发生单相接地故障的少数时间里，PT一次侧中性点为经消谐器接地状态，可以有效限制铁磁谐振。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，包括电压互感器、消谐器，电压互感器的一次侧绕组连接10kV母线上，消谐器安装在电压互感器一次侧中性点和地之间，其特征在于：在消谐器两端并联一接地控制模块，该接地控制模块的输入端连接到电压互感器的二次侧开口三角绕组上；
所述接地控制模块包括隔离变压器、运算放大器、整流电路、电压比较器、驱动电路、第一继电器、第二继电器、电源模块、第一电阻和第二电阻，隔离变压器一次侧通过第一电阻与电压互感器开口三角电压相连接，隔离变压器二次侧连接第二电阻和运算放大器，运算放大器的输出端连接整流电路，整流电路、电压比较器、驱动电路、第一继电器和第二继电器依次相连接，第二继电器两端分别连接电压互感器一次侧中性点和地线；所述的电源模块连接到各个模块中，给各个模块提供所需的直流电源。
2.根据权利要求1所述的一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，其特征在于：所述的隔离变压器变比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，其特征在于：所述的第一继电器为小型时间继电器；所述的第二继电器为10kV真空继电器。
4.根据权利要求1所述的一种10kV电压互感器一次侧中性点接地控制系统，其特征在于：所述的电源模块为220V交流电转直流电源模块。
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