CN105322527A - 新型偏磁式消弧线圈调谐控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，包括由接地消弧器、励磁电源系统、隔离变压器和核心控制器构成的动态消弧补偿系统，所述的接地消弧器由接地变压器、偏磁式消弧线圈、电压互感器和电流互感器构成，所述接地变压器通过连接开关接入电力网母线，引出人造中性点，所述中性点与地之间接入偏磁式消弧线圈，所述偏磁式消弧线圈由励磁电源系统提供励磁电流，所述励磁电源系统连接核心控制器，所述核心控制器连接隔离变压器。本发明采用动态补偿方案，有效地解决了正常运行时的串联谐振问题同接地后希望全补偿之间的矛盾；依据电网的不平衡情况，采用不同的电容电流检测技术，有效地提高了检测精度；动态调谐方式效果良好。

Description

新型偏磁式消弧线圈调谐控制器

技术领域

本发明属于消弧线圈技术领域，尤其是一种新型偏磁式消弧线圈调谐控制器。

背景技术

消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效地抑制过电压的幅值，同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压升高等。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调谐至谐振点上。但是在电网正常运行时，调谐至全补偿的消弧线圈会产生危险的串联谐振过电压，这是不允许的。如何来解决这一矛盾，目前有两种可行方案：一种方法是在消弧线圈上串联阻尼电阻，从而增大电网阻尼率，使得电网正常运行时串联谐振过电压小于15%，这样一来就可以在电网正常运行时将消弧线圈调谐至全补偿状态，等待接地故障的发生。当出现单相接地后，瞬间将阻尼电阻短接掉，从而实现最佳补偿。另一种方法是，在电网正常运行时加大脱谐度，使消弧线圈远离谐振点，当电网发生单相接地后，瞬时调整消弧线圈至全补偿状态，实施最佳补偿,此即动态补偿方案。

这里有两个问题需要解决，一是电容电流自动跟踪检测问题；二是如何判断接地故障是否消失，励磁电流在什么情况下自动退出的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，其采用动态补偿方案，有效地解决了正常运行时的串联谐振问题同接地后希望全补偿之间的矛盾；依据电网的不平衡情况，采用不同的电容电流检测技术，有效地提高了检测精度；动态调谐方式效果良好。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，包括由接地消弧器、励磁电源系统、隔离变压器和核心控制器构成的动态消弧补偿系统，所述的接地消弧器由接地变压器、偏磁式消弧线圈、电压互感器和电流互感器构成，所述接地变压器

通过连接开关接入电力网母线，引出人造中性点，所述中性点与地之间接入偏磁式消弧线圈，所述偏磁式消弧线圈由励磁电源系统提供励磁电流，所述励磁电源系统连接核心控制器，所述核心控制器连接隔离变压器。

优选地，所述的励磁电源系统由电源变压器、晶闸管、霍尔电流传感器、可控硅触发器、PID调节器、低通滤波及放大器构成。

优选地，所述的核心控制器主要由中性点位移电压模拟输入通道、励磁控制电压输出通道、母联开关状态及双台并运信号开关量输入通道、中断信号产生电路、及单片机组成。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明设计合理，新型偏磁式消弧线圈调谐控制器采用动态补偿方案，有效地解决了正常运行时的串联谐振问题同接地后希望全补偿之间的矛盾；依据电网的不平衡情况，采用不同的电容电流检测技术，有效提高检测精度；控制器达到的具体指标是电容电流跟踪测量误差小于2%，励磁电流从零上升到最大值时间小于5ms，动态补偿暂态过程小于2个周波，补偿电流谐波含量小于4%，功耗小于2%；动态调谐方式效果良好。

附图说明

图1是本发明的原理结构框图。

图中，1、接地消弧器；2、励磁电源系统；3、隔离变压器；4、核心控制器；5、接地变压器；6、偏磁式消弧线圈；7、电压互感器；8、电流互感器；9、开关；10、电力网母线；11、电源变压器；12、晶闸管；13、霍尔电流传感器；14、可控硅触发器；15、PID调节器；16、低通滤波及放大器。

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：

一种新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，如图1所示：包括由接地消弧器1、励磁电源系统2、隔离变压器3和核心控制器4构成的动态消弧补偿系统，所述的接地消弧器1由接地变压器5、偏磁式消弧线圈6、电压互感器7和电流互感器8构成，所述接地变压器5通过连接开关9接入电力网母线10，引出人造中性点，所述中性点与地之间接入偏磁式消弧线圈6，所述偏磁式消弧线圈6由励磁电源系统2提供励磁电流，所述励磁电源系统2连接核心控制器4，所述核心控制器4连接隔离变压器3。所述的励磁电源系统2由电源变压器11、晶闸管12、霍尔电流传感器13、可控硅触发器14、PID调节器15、低通滤波及放大器16构成；所述的核心控制器4主要由中性点位移电压模拟输入通道、励磁控制电压输出通道、母联开关状态及双台并运信号开关量输入通道、中断信号产生电路、及单片机组成。

结合图1，阐述本发明的工作原理：

动态调谐原理：控制偏磁式消弧线圈实施动态消弧补偿的过程是：在电网正常运行状态下，跟踪检测电网电容电流，消弧线圈的励磁电流维持一很小值或为零，消弧线圈远离谐振点。电网发生单相接地后，快速施加励磁，调谐消弧线圈实现全补偿。接地消除后，回到跟踪检测状态。

高度平衡电网中电容电流的检测：针对新型偏磁式消弧线圈可连续且精确调节电感值的特点，在高度平衡的电网中，可以采取类似于谐振法的原理。通过连续的调节消弧线圈电感量，使中性点工频电压位移达到最大值，此时消弧线圈的感抗就等于电网的对地总容抗。而偏磁式消弧线圈在低压段伏安特性是线性的，电感值由控制电流唯一确定。因此只需通过比较电压的大小而无需精确测定具体数值，就可以确定中性点工频电压位移达到最大值时对应的控制电流数值，进而确定电网的对地总容抗从而计算出电容电流的大小。

动态消弧补偿系统由接地消弧器、励磁电源系统、隔离变压器和核心控制器构成。接地变压器接入电力网母线，引出人造中性点，中性点与地之间接入偏磁式消弧线圈，偏磁式消弧线圈由励磁电源系统提供励磁电流，励磁电流的大小取决于核心控制器的输出电压，核心控制器经过对中性点位移电压幅值的连续监测，实现电网正常运行状态下的电容电流自动跟踪检测，故障运行状态下的动态补偿，故障消失后的自恢复等。

励磁电源系统由电源变压器、可控硅全波桥式整流电路、快速熔断器、分流器及阻容保护电路组成。控制电路由同步变压器、全波整流触发脉冲形成电路、脉冲放大电路、PID调节器、低通滤波器、放大器和LM霍耳电流传感器组成，其中信号用于控制全波整流触发脉冲输出。励磁电流采用闭环控制。励磁电流从零上升到最大值，时间小于5ms。

核心控制器主要由中性点位移电压模拟输入通道，励磁控制电压Ur输出通道，母联开关状态及双台并运信号开关量输入通道，中断信号产生电路，及单片机组成。

单片机通过输出电压，采样信号实现电容电流检测，按照设定的电容电流检测灵敏度，采样电压值，依据其变化量决定是否重新检测电容电流；采集开关量输入信息，判断单台运行还是双台并运；通过串行通讯向上位机传送消弧线圈正常运行状态信息；读取键盘信息及处理常规管理工作；等待接地故障发生。

当发生单相接地后，中断信号产生电路发出中断信号，单片机执行中断程序，打开励磁系统脉冲输出控制门，励磁电流在5ms内上升到所需数值，消弧线圈实施全补偿，同时发生报警信号，并通过串行通讯向上位机传送接地状态信息；单片机对电网状态进行全面判断，经多次比较和延时处理后，在确定故障完全消失的情况下，退出励磁，返回到检测状态。母联开关状态及双台并运信号用来设定控制系统为双台并运状态，这种情况下，允许两套动态补偿系统同时在一个电网中运行。

新型偏磁式消弧线圈调谐控制器采用动态补偿方案，有效地解决了正常运行时的串联谐振问题同接地后希望全补偿之间的矛盾；依据电网的不平衡情况，采用不同的电容电流检测技术，有效提高检测精度；控制器达到的具体指标是电容电流跟踪测量误差小于2%，励磁电流从零上升到最大值时间小于5ms，动态补偿暂态过程小于2个周波，补偿电流谐波含量小于4%，功耗小于2%；动态调谐方式效果良好。

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 (3)

1.一种新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，其特征在于：包括由接地消弧器、励磁电源系统、隔离变压器和核心控制器构成的动态消弧补偿系统，所述的接地消弧器由接地变压器、偏磁式消弧线圈、电压互感器和电流互感器构成，所述接地变压器通过连接开关接入电力网母线，引出人造中性点，所述中性点与地之间接入偏磁式消弧线圈，所述偏磁式消弧线圈由励磁电源系统提供励磁电流，所述励磁电源系统连接核心控制器，所述核心控制器连接隔离变压器。

2.根据权利要求1所述的新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，其特征在于：所述的励磁电源系统由电源变压器、晶闸管、霍尔电流传感器、可控硅触发器、PID调节器、低通滤波及放大器构成。

3.根据权利要求1所述的新型偏磁式消弧线圈调谐控制器，其特征在于：所述的核心控制器主要由中性点位移电压模拟输入通道、励磁控制电压输出通道、母联开关状态及双台并运信号开关量输入通道、中断信号产生电路、及单片机组成。