CN105717968B - 一种二次控制电缆远端电压跟随装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二次控制电缆远端电压跟随装置及方法，包括有：二次控制电缆，其一开口端的屏蔽层接地，另一开口端定义为A端，该A端的屏蔽层通过高通滤波电路后接地；变频器，其电压输出端电性连接二次控制电缆屏蔽层的A端的屏蔽层，使之与屏蔽层感应电压一致；控制器，其检测二次控制电缆A端屏蔽层的电压信号和频率信号，并与变频器控制连接；电压源，为上述变频器和控制器供电。本发明可极大的降低电缆屏蔽层电磁环流；不影响屏蔽层对雷电流、操作过电压等干扰的屏蔽，而该类型屏蔽为电缆屏蔽层的主要屏蔽对象。

Description

一种二次控制电缆远端电压跟随装置及方法

技术领域

本发明涉及屏蔽电流控制领域，具体涉及一种二次控制电缆远端电压跟随装置及方法。

背景技术

二次控制电缆用于电力设备与控制柜之间的连接，是控制电力设备运行的电缆。控制电缆屏蔽层两端接地，当外界电磁场发生突变时，比如雷电流经避雷针、避雷器流经地网，操作过电压经避雷器流经地网时，控制电缆屏蔽层将会形成环流，降低外界电磁场对控制电缆的影响。

但在某些情况下，外界电磁场呈周期性变化，且其干扰对控制电缆的影响在可接受的范围内，但由于屏蔽层与地网的电阻较小，其电流较大，超过可接受的范围，造成电缆烧毁等严重事故。如某站大型空心电抗器下的电缆屏蔽层电流可达约10A，电压差可达10.47V，已将控制电缆的屏蔽线烧毁。

而现有的防护措施：简单将控制电缆屏蔽层一端甩开，形成单端接地。现有方法虽然可以有效避免屏蔽层环流的影响，但导致屏蔽层对雷电流、操作过电压的屏蔽效果减弱。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出一种二次控制电缆远端电压跟随装置及方法，可极大的降低二次控制电缆屏蔽层的电磁环流，并且不影响电缆屏蔽层对雷电流、操作过电压等干扰的屏蔽。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种二次控制电缆远端电压跟随装置，包括有：

二次控制电缆，其一开口端的屏蔽层接地，另一开口端定义为A端，该A端的屏蔽层通过高通滤波电路后接地；

变频器，其电压输出端电性连接二次控制电缆屏蔽层的A端的屏蔽层；

控制器，其检测二次控制电缆A端屏蔽层的电压信号和频率信号，并与变频器控制连接；

电压源，为上述变频器和控制器供电。

进一步，作为一个所述控制器为PLC控制器。

进一步，所述控制器在控制信号输出端还设有延迟输出信号的延时模块。

进一步，还包括有电压变送器，其电压模拟信号输入端连接所述A端屏蔽层，其电压数字信号输出端连接PLC控制器的电压输入端，所述电压变送器由电压源供电。

进一步，还包括有频率变送器，其频率模拟信号输入端连接所述A端屏蔽层，其频率数字信号输出端连接PLC控制器的频率输入端，所述频率变送器由电压源供电。

进一步，所述高通滤波电路为RC并联电路。

本发明还公开一种二次控制电缆远端电压跟随方法，应用于上述装置，包括如下步骤：

步骤S10，具有两端开口的二次控制电缆，将一开口端的屏蔽层接地，另一开口端作为A端，将A端的屏蔽层通过高通滤波电路滤波后接地；

步骤S20，检测A端屏蔽层感应电压的幅值和频率；

步骤S30，当A端屏蔽层感应电压的幅值和频率均小于电压阈值和频率阈值，由PLC控制器控制变频器输出到A端屏蔽层的电压幅值和频率，使之与屏蔽层感应电压的幅值和频率一致；

步骤S40，若A端屏蔽层感应电压的幅值超过电压阈值，则控制变频器输出电压不再升高。

本发明再公开一种二次控制电缆远端电压跟随方法，包括如下步骤：

步骤S10，具有两端开口的二次控制电缆，将一开口端的屏蔽层接地，另一开口端作为A端，将A端的屏蔽层通过高通滤波器滤波后接地；

步骤S20，检测A端屏蔽层感应电压的幅值和频率；

步骤S30，相对步骤S20延迟预设时间后，再控制变频器输出到A端屏蔽层的电压幅值和频率，使之与屏蔽层感应电压的幅值和频率一致；

步骤S40，当所述A端屏蔽层的感应电压超过电压阈值，则控制变频器的输出电压不再升高。

本发明的一种二次控制电缆远端电压跟随装置及方法，具有如下有益效果：

1、提出控制电缆一端接地，一端利用高通滤波器接地的措施。能有效控制电缆在雷电流入侵或者操作过电压产生时二次电缆芯感应电压。又能降低大型空心电抗器等大干扰设备形成的干扰；

2、利用变频器跟踪控制电缆的感应电压，使控制电缆屏蔽层的非必要环流降为0；

3、变频器的输出最高幅值可调，避免控制电缆芯感应电压超过允许值；

4、变频器的响应速度慢，使得屏蔽层不受雷电流、操作过电压等快速变化的高频干扰影响；

5、可以利用一个控制电缆屏蔽层远端电压跟随模块跟踪多根控制电缆，节省投资。

附图说明

图1为本发明的二次控制电缆远端电压跟随装置的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例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，而不是全部实施例。

参看图1，为本发明实施例的二次控制电缆远端电压跟随装置的电路原理图。本发明的一种二次控制电缆远端电压跟随装置，包括有：

二次控制电缆11，可选择在保护小室或现场的电缆开口端接地，相应的另一开口端定义为A端，该A端的屏蔽层12通过高通滤波电路25后接地；现场的大型空心电抗器等设备形成的电磁场频率较低，而雷电流、操作过电压在避雷器形成的漏电流的频率较高，屏蔽层12由于大型空心电抗器等设备正常运行时的电磁场干扰形成的环流，可以通过高通滤波电路25抑制，而高通滤波电路25不影响雷电流、操作过电压下产生的屏蔽层12环流，因而能有效发挥屏蔽层12的作用；

变频器21，其电压输出端a3电性连接二次控制电缆11屏蔽层的A端的屏蔽层；由于高通滤波电路25消除低频成分环流的效果不够显著，且高通滤波电路25中的电容C存在过载的问题；屏蔽层12的环流是受屏蔽层12的电压和电阻影响，当变频器21输出电压到屏蔽层12上时，影响屏蔽层12的总体感应电压，从而影响屏蔽层12的环流；

控制器，在本实施例中优选PLC控制器22，其检测二次控制电缆A端屏蔽层的电压信号和频率信号，并与变频器21控制连接；当雷电流入侵，或操作过电压产生时，屏蔽层12的感应电压频率较高，持续时间较短，利用PLC控制器22响应速度慢的特点，在该特殊情况下，变频器21维持输出不变，控制电缆屏蔽层12的感应电流瞬间增大，降低控制电缆芯的感应电压，降低其影响，满足二次控制电缆11两端接地的初衷；

电压源V±，为上述变频器21和PLC控制器22供电。

作为一个实施例，还包括有电压变送器24，其电压模拟信号输入端f3连接所述A端屏蔽层12，其电压数字信号输出端f4连接PLC控制器的电压输入端b4，所述电压变送器由电压源V±供电；电压变送器24是一种将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。

进一步，还包括有频率变送器23，其频率模拟信号输入端e3连接所述A端屏蔽层12，其频率数字信号输出端e4连接PLC控制器的频率输入端b3，所述频率变送器由电压源V±供电；所述频率变送器23是指被测交流电压频率隔离转换成按线性比例输出的单路标准直流电压或直流电流。

进一步，所述高通滤波电路为RC并联电路，RC并联电路结构简单、易于实现，RC并联结构的高通滤波电路起到如下作用：使监视器有效监视电缆屏蔽层的工频干扰，而对雷电流，操作过电压等高频干扰起到慢速响应的作用，从而使电缆屏蔽层对雷电流等干扰起到较好的屏蔽效果。

所述电压变送器24、频率变送器23和变频器21均做接地处理。

本装置的另一个实施例是所述控制器采用响应迅速的FPGA(未图示)，并且在其控制信号输出端设置有延时模块(未图示)，所述延时模块可延迟控制信号的输出。

本发明还公开一种二次控制电缆远端电压跟随方法，应用与上述未采用响应迅速的FPGA和延时模块的二次控制电缆远端电压跟随装置，包括如下步骤：

步骤S10，具有两端开口的二次控制电缆11，将一开口端的屏蔽层12接地，另一开口端作为A端，将A端的屏蔽层12通过高通滤波电路25滤波后接地，能有效控制二次控制电缆11在雷电流入侵或者操作过电压产生时二次电缆芯感应电压，又能降低大型空心电抗器等大干扰设备形成的干扰；在具体实施例中，采用RC并联结构的高通滤波器，可以使监视器有效监视电缆屏蔽层的工频干扰，而对雷电流，操作过电压等高频干扰起到慢速响应的作用，从而使电缆屏蔽层对雷电流等干扰起到较好的屏蔽效果；

步骤S20，检测A端屏蔽层12感应电压的幅值和频率；

步骤S30，当A端屏蔽层12感应电压的幅值和频率均小于电压阈值和频率阈值，由PLC控制器22控制变频器21输出到A端屏蔽层12的电压幅值和频率，使之与屏蔽层12感应电压的幅值和频率一致；由于PLC控制器22的响应速度慢，在雷电流入侵、或操作过电压产生时的特殊情况下，可实现变频器21维持原有输出电压的效果，此时控制电缆屏蔽层12发挥本身的屏蔽作用，防止有雷电等特殊情况产生电缆芯的干扰电压超过可承受范围；通过变频器21输出到屏蔽层12的电压与屏蔽层12感应电压一致，既可以克服单独使用高通滤波器25时的电容过载问题，又能通过影响屏蔽层12总电压而改变屏蔽层12环流。

步骤S40，若A端屏蔽层12感应电压的幅值超过电压阈值，则控制变频器输出电压不再升高，当外部的干扰过大，电缆屏蔽层12产生的感应电压将可能超过其允许值，或者电缆芯的干扰电压超过其允许值而影响控制信号的传输，此时需要控制变频器的输出，降低电缆屏蔽层的耐受电压，此时也会在屏蔽层12形成环流，但该环流的数值将比不加变频器21的时候小很多。

作为另一个实施例，本发明的一种二次控制电缆远端电压跟随方法，应用与前述采用响应迅速的FPGA和延时模块的二次控制电缆远端电压跟随装置，包括如下步骤：

步骤S10，具有两端开口的二次控制电缆11，将一开口端的屏蔽层12接地，另一开口端作为A端，将A端的屏蔽层12通过高通滤波器25滤波后接地；

步骤S20，检测A端屏蔽层12感应电压的幅值和频率；

步骤S30，通过延时模块实现相对步骤S20延迟预设时间后，再控制变频器输出到A端屏蔽层的电压幅值和频率，使之与屏蔽层12感应电压的幅值和频率一致，通过设置延迟预设时间，来延迟改变变频器21的输出电压，遇到雷电流入侵或操作过电压产生的特殊情况时，由控制电缆屏蔽层12发挥本身的屏蔽作用，防止有雷电等特殊情况产生电缆芯的干扰电压超过可承受范围；

步骤S40，当所述A端屏蔽层的感应电压超过电压阈值，则控制变频器21的输出电压不再升高。

上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种二次控制电缆远端电压跟随装置，其特征在于，包括有：

二次控制电缆，其一开口端的屏蔽层接地，另一开口端定义为A端，该A端的屏蔽层通过高通滤波电路后接地；

变频器，其电压输出端电性连接二次控制电缆屏蔽层的A端的屏蔽层；

控制器，其检测二次控制电缆A端屏蔽层的电压信号和频率信号，并与变频器控制连接；所述控制器为PLC控制器；

还包括有电压变送器，其电压模拟信号输入端连接所述A端屏蔽层，其电压数字信号输出端连接控制器的电压输入端，所述电压变送器由电压源供电；

还包括有频率变送器，其频率模拟信号输入端连接所述A端屏蔽层，其频率数字信号输出端连接控制器的频率输入端，所述频率变送器由电压源供电；

电压源，为上述变频器和控制器供电。

2.根据权利要求1所述的二次控制电缆远端电压跟随装置，其特征在于，所述高通滤波电路为RC并联电路。

3.一种二次控制电缆远端电压跟随方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10，具有两端开口的二次控制电缆，将一开口端的屏蔽层接地，另一开口端作为A端，将A端的屏蔽层通过高通滤波电路滤波后接地；

步骤S20，检测A端屏蔽层感应电压的幅值和频率；

步骤S30，当A端屏蔽层感应电压的幅值和频率均小于电压阈值和频率阈值，由PLC控制器控制变频器输出到A端屏蔽层的电压幅值和频率，使之与屏蔽层感应电压的幅值和频率一致；

步骤S40，若A端屏蔽层感应电压的幅值超过电压阈值，则控制变频器输出电压不再升高。