CN110021920B - 主动式消谐电阻装置及电阻设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设备消谐技术领域，是一种主动式消谐电阻装置及电阻设置方法，前者包括PCB线路板和多段间隔设置的电阻组，PCB线路板上间隔布线形成PCB线路板布线区，每段电阻组由下至上依序排列并固定在PCB线路板布线区上，每段电阻组对应的PCB线路板布线区上均并联有一个继电器，与每段电阻组连接的继电器之间串联连接在一起，每段电阻组均包括多个电阻且多个电阻之间并联连接，每段电阻组内的电阻均为等阻值等。本发明结构合理而紧凑，其通过PCB线路板接入的主动式消谐电阻组的电阻功率、电阻阻值和贴片式电阻的数量不同，实现了消谐电阻的自动跟踪调整。通过主动调整接入电阻组的阻值变化，确保电网的安全、稳定运行。

Description

主动式消谐电阻装置及电阻设置方法

技术领域

本发明涉及电力设备消谐技术领域，是一种主动式消谐电阻装置及电阻设置方法。

背景技术

电压互感器消谐电阻的阻值和功率选择，牵涉到开口三角每一个绕组的功率以及开口三角的电压有关，当前微机消谐器正是由于难以选择消谐电阻的功率和阻值，所以采取被动式消谐措施——电压互感器谐振后才投入阻值很小的电阻短时工作，并存在保护死区，无法实现主动式消谐，消谐电阻的设置上难以自动跟踪调整。

发明内容

本发明提供了一种主动式消谐电阻装置及电阻设置方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的微机消谐器无法实现主动式消谐，不能对消谐电阻的设置进行自动跟踪和调整，导致消谐工作效率较低、存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种主动式消谐电阻装置，包括PCB线路板和多段间隔设置的电阻组，PCB线路板上间隔布线形成PCB线路板布线区，每段电阻组由下至上依序排列并固定在PCB线路板布线区上，每段电阻组对应的PCB线路板布线区上均并联有一个继电器，与每段电阻组连接的继电器之间串联连接在一起，每段电阻组均包括多个电阻且多个电阻之间并联连接，每段电阻组内的电阻均为等阻值，在PCB线路板的第一段电阻组的输入端设置有电压互感器的第一开口三角接线端，在PCB线路板的末段电阻组的输出端设置有电压互感器的第二开口三角接线端，PCB线路板一端接地。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述所述电阻为贴片式电阻，贴片式电阻的背面粘贴在PCB线路板布线区上，PCB线路板上粘贴有贴片式电阻的对应区域均呈镂空状。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种主动式消谐电阻装置的电阻设置方法，包括以下步骤：

S1：将电压互感器开口三角的输出端分别与第1段电阻组的第一开口三角接线端和第n段电阻组第二开口三角接线端连接，第i段电阻组R_i与继电器J_i并联连接，第i段电阻组R_i与第i-1段电阻组R_i-1由PCB线路板通过布线直接连接形成串联；

S2：设U_im为第i段分段的最大电压，U_im对应电压互感器开口三角电压为U_Δ，电压互感器开口三角绕组中最大相的电压Umax的计算公式为：

S3：设K为电压互感器励磁特性电压倍数，S为电压互感器的每相额定功率，则电压最大相允许的最大电流的计算公式为：

S4：计算第i段电阻组R_i的阻值，公式为：

则：

R_∑i为第i段前的电阻之和：

其中，k∈(1，i)；

S5：计算第i段电阻组R_i的功率，公式为：

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述，还包括S6：计算各电阻组并联的电阻数量和每只电阻阻值的过程：

(1)设第i段的贴片式电阻的功率选择P_i，最大功率运行系数δ_i，第i段电阻组内并联电阻的数量为：

M_i＝INT(P_i/δ_i) (7)

其中，INT为取整函数，i∈(1，n)；

(2)计算第i段电阻组中每只电阻的阻值R_bi，公式为：

R_bi＝INT(R_iM_i) (8)

其中，INT为取整函数，M_i为第i段并联电阻的数量，R_i的第i段电阻组的阻值。

本发明其通过PCB线路板接入的主动式消谐电阻组的电阻功率、电阻阻值和贴片式电阻的数量不同，实现了消谐电阻的自动跟踪调整。通过主动调整接入电阻组的阻值变化，确保电网的安全、稳定运行。通过使贴片式电阻对应的PCB线路板镂空，使贴片式电阻实施散热，有利于贴片式电阻的正常运行并延长贴片式电阻的使用寿命。

附图说明

附图1为本发明的实施例1的电路连接示意图。

附图2为本发明的实施例2的电阻设置流程图。

附图中的编码分别为：1为PCB线路板，R为电阻组，R1为第一段电阻组，Ri为第i段电阻组，Rn为第n段电阻组，J为继电器，J1为第一继电器，Ji为第i继电器，Jn为第n继电器，H为焊接点，L为PCB线路板布线区，N为第一开口三角接线端，D为第二开口三角接线端。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，一种主动式消谐电阻装置，包括PCB线路板和多段间隔设置的电阻组R，PCB线路板上间隔布线形成PCB线路板布线区L，每段电阻组R由下至上依序排列并固定在PCB线路板布线区L上，每段电阻组R对应的PCB线路板布线区上均并联有一个继电器J，与每段电阻组R连接的继电器J之间串联连接在一起，每段电阻组R均包括多个电阻且多个电阻之间并联连接，每段电阻组R内的电阻均为等阻值，在PCB线路板的第一段电阻组R₁的输入端设置有电压互感器的第一开口三角接线端N，在PCB线路板的末段电阻组R的输出端设置有电压互感器的第二开口三角接线端D，PCB线路板一端接地。

根据实际工作的需要，可将各继电器J通过焊接的方式焊接在PCB线路板的布线区，与每段电阻组R连接的继电器J之间通过焊接点H串联连接在一起，各继电器J在PCB线路板布线区上的焊接处为焊接点H。

本发明的电阻均为大功率的电阻，上述的继电器J用于实现电压互感器与该继电器J连接的电阻组R的断开或连接，使用时，根据需求，电压互感器的开口三角的输出电压为0至100V，因此需要将PCB线路板分为n段，每段上均布线，在每段布线位置处固定电阻组，电压互感器的开口三角的输出端分别接在PCB线路板第1段的第一开口三角接线端N和PCB线路板的第n段的第二开口三角接线端D。

若需要第i段电阻组R_i作为主动式消谐电阻，则第i段电阻组R_i由M_i只电阻并联获得；第i段电阻组R_i与继电器J_i并联连接，第i段电阻组R_i与第i-1段电阻组R_i-1由PCB线路板布线直接连接形成串联，第i段继电器J_i断开，则投入该段电阻组R_i运行；第i段继电器J_i闭合，则短接该段电阻组R_i并退出运行；第i-1段电阻组R_i-1的工作运行方式同理上述内容，不再赘述。

如附图1、2所示，所述电阻为贴片式电阻，贴片式电阻的背面粘贴在PCB线路板布线区L上，PCB线路板上粘贴有贴片式电阻的对应区域均呈镂空状。

上述的贴片式电阻对应的PCB线路板镂空，方便贴片式电阻运行过程散热，有利于贴片式电阻的正常运行并延长贴片式电阻的使用寿命。

实施例2：如附图2所示，一种主动式消谐电阻装置的电阻设置方法，包括以下步骤：

S1：将电压互感器开口三角的输出端分别与第1段电阻组的第一开口三角接线端和第n段电阻组第二开口三角接线端连接，第i段电阻组R_i与继电器J_i并联连接，第i段电阻组R_i与第i-1段电阻组R_i-1由PCB线路板通过布线直接连接形成串联；

上述在实际运行工作时，第i段继电器J_i打开投入该段电阻运行，第i段继电器J_i闭合短接该段电阻并退出运行；

S2：设U_im为第i段分段的最大电压，U_im对应电压互感器开口三角电压为U_Δ，电压互感器开口三角绕组中最大相的电压Umax的计算公式为：

S3：设K为电压互感器励磁特性电压倍数，S为电压互感器的每相额定功率，则电压最大相允许的最大电流的计算公式为：

S4：计算第i段电阻组R_i的阻值，公式为：

则：

R_∑i为第i段前的电阻之和：

其中，k∈(1，i)；

S5：计算第i段电阻组R_i的功率，公式为：

根据上述的电阻设置方法，若电压互感器开口三角电压U_Δ在U_(i-1)m与U_im之间时，第i段电阻组连接的继电器J_i及第i段电阻组之前的电阻组连接的继电器J_i-1…J₁打开，第i段电阻组及第i段电阻组之前的电阻组投入运行；第i段电阻组之后的电阻组连接的继电器J_i+1、J_i+2…J_n闭合，第i段电阻组之后的电阻组退出运行。

如附图2所示，还包括S6：计算各电阻组R并联的电阻数量和每只电阻阻值的过程：

(1)设第i段的贴片式电阻的功率选择P_i，最大功率运行系数δ_i，第i段电阻组内并联电阻的数量为：

M_i＝INT(P_i/δ_i) (7)

其中，INT为取整函数，i∈(1，n)；

(2)计算第i段电阻组R_i中每只电阻的阻值R_bi，公式为：

R_bi＝INT(R_iM_i) (8)

其中，INT为取整函数，M_i为第i段并联电阻的数量，R_i的第i段电阻组的阻值。

根据贴片式电阻的功率多种多样，不同的选择方案所计算得到的第i段电阻组内并联电阻的数量不同。

上述的R_bi可以定制，也可以选择接近计算电阻的标准系列的电阻，然后再配置需求的电阻数量，电阻的阻值和功率须大于上述公式计算得到的计算值。

实施例3：使用实施例1的主动式消谐电阻装置设置n段电阻组的方法如下：根据0～100V电压设置PCB线路板为n段，设按等电压分段，则每段的电阻相同：电压互感器为标准型，K＝1.9，S＝50VA；第1段电阻组分得的电压：0～10V；第2段电阻组分得的电压：10V～20V；第3段电阻组分得的电压：20V～40V；第4段电阻组分得的电压：40V～60V；第5段电阻组分得的电压：60V～80V；第6段电阻组分得的电压：80V～100V；

第1段：0～10V，计算需要的电阻组串联的电阻的数量和每个电阻的电阻值：

(1)根据公式(4)和公式(5)计算第1段电阻组的电阻为：

R_∑1＝0；

(2)根据公式(6)第1段电阻组的功率为：

(3)设每个贴片式电阻的最大功率运行系数δ_i为0.5，根据公式(7)计算第1段电阻组内并联的电阻数量：

M₁＝INT(P_i/δ_i)＝INT(25.9/0.5)≈52；

(4)根据式公式(8)计算第1段电阻组内并联的电阻中，每只电阻的阻值R_b1为：

R_b1＝INT(R_iM_i)＝INT(52×3.86)≈200Ω；

因此，根据上述计算得到第1段电阻组由52只200Ω的电阻并联获得。

同理计算第2段至6段的电阻组的阻值及数量：

第2段电阻组由52只237Ω的电阻并联获得；

第3段电阻组由94只1057Ω的电阻并联获得；

第4段电阻组由90只1270Ω的电阻并联获得；

第5段电阻组由84只1430Ω的电阻并联获得；

第6段电阻组由802只1580Ω的电阻并联获得。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (2)

1.一种主动式消谐电阻装置的电阻设置方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:将电压互感器开口三角的输出端分别与第1段电阻组的第一开口三角接线端和第n段电阻组第二开口三角接线端连接，第i段电阻组R_i与继电器J_i并联连接，第i段电阻组R_i与第i-1段电阻组R_i-1由PCB线路板通过布线直接连接形成串联；

S2：设U_im为第i段分段的最大电压，U_im对应电压互感器开口三角电压为

电压互感器开口三角绕组中最大相的电压U_max的计算公式为：

S3：设K为电压互感器励磁特性电压倍数，S为电压互感器的每相额定功率，则电压最大相允许的最大电流的计算公式为：

S4：计算第i段电阻组R_i的阻值，公式为：

则：

其中，R_∑i为第i段前的电阻之和：

其中，k∈(1,i)；

S5：计算第i段电阻组R_i的功率，公式为：

若电压互感器开口三角电压U_Δ在U_(i-1)m与U_im之间时，第i段电阻组连接的继电器J_i及第i段电阻组之前的电阻组连接的继电器J_i-1···J₁打开，第i段电阻组及第i段电阻组之前的电阻组投入运行；第i段电阻组之后的电阻组连接的继电器J_i+1、J_i+2···J_n闭合，第i段电阻组之后的电阻组退出运行；

其中：

所述主动式消谐电阻装置包括PCB线路板和多段间隔设置的电阻组，PCB线路板上间隔布线形成PCB线路板布线区，每段电阻组由下至上依序排列并固定在PCB线路板布线区上，每段电阻组对应的PCB线路板布线区上均并联有一个继电器，与每段电阻组连接的继电器之间串联连接在一起，每段电阻组均包括多个电阻且多个电阻之间并联连接，每段电阻组内的电阻均为等阻值，在PCB线路板的第一段电阻组的输入端设置有电压互感器的第一开口三角接线端，在PCB线路板的末段电阻组的输出端设置有电压互感器的第二开口三角接线端，PCB线路板一端接地；

所述电阻为贴片式电阻，贴片式电阻的背面粘贴在PCB线路板布线区上，PCB线路板上粘贴有贴片式电阻的对应区域均呈镂空状。

2.根据权利要求1所述的主动式消谐电阻装置的电阻设置方法，其特征在于：还包括S6:计算各电阻组并联的电阻数量和每只电阻阻值的过程：

(1)设第i段的贴片式电阻的功率选择P_i，最大功率运行系数δ_i，第i段电阻组内并联电阻的数量为：

M_i＝INT(P_i/δ_i) (7)；

其中，INT为取整函数，i∈(1,n)；

(2)计算第i段电阻组中每只电阻的阻值R_bi，公式为：

R_bi＝INT(R_iM_i) (8)；

其中，INT为取整函数，M_i为第i段并联电阻的数量，R_i的第i段电阻组的阻值。

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