CN112134254A - 支持热插拔防开路采样保护回路、方法及谐波补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种支持热插拔防开路采样保护回路、方法及谐波补偿装置，该保护回路包括电流互感器、谐波补偿装置内功率模块、微型断路器和电磁继电器；电流互感器设置在电网A、B、C三相线路上，用于检测电网的三相电流；谐波补偿装置内功率模块的供电回路通过所述微型断路器连接至所述三相线路；谐波补偿装置内功率模块的采样回路通过所述电磁继电器接地；电磁继电器通过所述微型断路器以控制开闭。本发明提供的补偿装置采样保护回路可以实现单功率模块在系统不切断电源的情况下，进行安全维护，既不影响补偿装置内其他功率单元的运行，又可提高现场维护的安全可靠性。

Description

支持热插拔防开路采样保护回路、方法及谐波补偿装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种支持热插拔防开路采样保护回路、方法及谐波补偿装置。

背景技术

在电力系统中，电流互感器是将大电流变成同比例的小电流信号，传输至补偿装置，用于分析系统内的谐波与间谐波成分。电流互感器与补偿装置可靠连接时，二次侧处于近似短路状态，输出电压很低。为了确保补偿装置长期可靠、稳定运行，需要定期为其进行检修、维护，在整条线路无法实现断电的情况下进行产品维护，不得不面对电流互感器开路的问题，这样使电流互感器二次侧产生数千伏甚至上万伏的高电压，不仅给二次系统绝缘造成危害，还会使CT过激励而烧坏，甚至危及工作人员的生命安全。

用于现场运行的谐波补偿装置，为保证长期可靠、稳定的运行，需要进行定期维护。与其配套应用的电流互感器二次侧一直处于带电状态，为了确保现场操作安全，主要依靠两种操作：1)将系统整条线路供电切断，确保电流互感器二次侧不带电；2)将电流互感器二次侧对地短接。对于第一种操作而言，这样不仅费时费力，还给业主带来一定的经济损失，且部分应用场景无法实现为了产品维护而采取整条线路断电的措施；而对于第二种操作是在系统带电的情况下实现，采取人为使用导线短接电流互感器二次侧，存在人为触电的风险。

目前已有方案为电流互感器内部集成控住回路，主要由控制芯片、场效应管、三极管等构成，在电流互感器二次侧呈现高阻特性时，功率器件导通，消除电流互感器二次侧高压并给予保护。

目前采用的方案，主要缺点如下：

1、电流互感器内部控制板电源无法得到有效保障

电流互感器内部集成的控制板电源主要来源于电流互感器二次侧供电。由于互感器自身特性，一次侧与二次侧能量成比例关系，当一次侧系统电流较低时，折算至二次侧电能已接近于0，会导致内部控制板无法工作的情况，依旧无法避免电流互感器存在开路的风险。

2、内部功率器件存在被击穿的风险

在上述1)中，二次侧能量较小，导致集成在电流互感器内的控制板无法工作，此时进行产品维护，会出现电流互感器二次侧开路，二次侧开路产生的高压会直接击穿内部控制板，造成电流互感器损坏。

3、实际工程应用较少

由于产品的性价比与可靠性的原因，导致此类技术产品在实际应用中较少，仅存于理论之中。

因此，本发明提出一种支持热插拔防开路采样保护回路和保护方法，可以避开上述问题，本发明补偿装置内部依靠微型断路器与电磁继电器的配合，可稳定、可靠的保证电流互感器二次侧对地短接，应用简单、方便，可在实际工程中广泛应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种支持热插拔防开路采样保护回路和方法。在补偿装置功率模块的供电回路中串并联一组由微型断路器和电磁继电器所构成的开关组合，可以解决产品维护时导致的电流互感器二次侧开路的问题。在系统带电的情况下，既保证了系统的供电可靠性，又确保了现场施工人员的人身安全，给现场维护带来了较大的便捷。此设计方案经济实用，可广泛应用于各电力系统。

本发明采用如下技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种支持热插拔防开路采样保护回路，包括电流互感器、谐波补偿装置内的功率模块、微型断路器和电磁继电器；

所述电流互感器设置在电网A、B、C三相线路上，用于检测电网的三相电流；

所述谐波补偿装置内的功率模块的供电回路通过所述微型断路器连接至所述三相线路；

所述谐波补偿装置内的功率模块的采样回路通过所述电磁继电器接地；

所述电磁继电器通过所述微型断路器以控制开闭。

进一步的，所述微型断路器的两端触点的一侧分别与C相线路和N线连接，另一侧分别接入到电磁继电器的线包两端。

进一步的，所述微型断路器为闭合状态时，两端触点为接通状态，则电磁继电器断开，电流互感器的二次侧采样电流经过功率模块采样回路后接地。

进一步的，所述微型断路器为断开状态时，两端触点为断开状态，则电磁继电器吸合，电流互感器的二次侧采样电流经过电磁继电器后接地。

进一步的，所述保护回路包括多个并联连接的功率模块，每个功率模块通过一个微型断路器连接到所述三相线路、以及通过一个电磁继电器接地。

本发明的第二方面提供了一种支持热插拔防开路采样保护方法，采用如前所述的支持热插拔防开路采样保护回路进行保护；

当谐波补偿装置正常运行时，保持微型断路器为闭合状态，微型断路器的两端触点为接通状态，则电磁继电器断开，电流互感器的二次侧采样电流经过功率模块采样回路后接地；

当谐波补偿装置不是处在正常运行时，断开所述微型断路器，两端触点为断开状态，则电磁继电器吸合，电流互感器的二次侧采样电流经过电磁继电器后接地。

本发明的第三方面提供了一种谐波补偿装置，包括如前所述的支持热插拔防开路采样保护回路。

综上所述，本发明提供了一种支持热插拔防开路采样保护回路、方法及谐波补偿装置，该保护回路包括电流互感器、谐波补偿装置内功率模块、微型断路器和电磁继电器；电流互感器设置在电网A、B、C三相线路上，用于检测电网的三相电流；谐波补偿装置内功率模块的供电回路通过所述微型断路器连接至所述三相线路；谐波补偿装置内功率模块的采样回路通过所述电磁继电器接地；电磁继电器通过所述微型断路器以控制开闭。本发明提供的补偿装置采样保护回路可以实现单功率模块在系统不切断电源的情况下，进行安全维护。既不影响补偿装置内其他功率单元的运行，又可提高现场维护的安全可靠性。

本发明的有益技术效果为：

1)支持带电热插拔采样端子，方便快捷

在系统带电的情况下，当某个功率模块需要检修、维护时，切断功率模块对应的断路器，同时同组的电磁继电器闭合，此时，电流互感器二次侧对地短接，确保了产品与人身安全。仅需将供电回路中的微型断路器断开，即可实现采样线对地短接。

2)支持多个功率模块并联

装置内部每个功率模块对应一组微型断路器与常闭式电磁继电器，其中一个模块需要检修、维护时，不影响内部其他模块正常运行。

3)安全可靠

通过继电器间接控制，避免人员直接接触带电体。

附图说明

图1是本发明实施例中谐波补偿装置正常运行时的支持热插拔防开路采样保护回路示意图；

图2是本发明实施例中谐波补偿装置维护时的支持热插拔防开路采样保护回路示意图；

图3是本发明实施例中多模块并联的支持热插拔防开路采样保护回路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

技术术语：

间谐波：对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到的为基波频率非整数倍的频率分量。

谐波：对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到的为基波频率n倍的频率分量。

补偿装置：用于补偿系统谐波与间谐波。

热插拔：在不用切断电源的情况下，插入或拔出端子。

本发明主要解决应用于谐波补偿装置内功率模块在检修、维护时，防止功率模块插拔导致电流互感器二次侧开路而设计的保护回路，保护回路中，主要通过微型断路器与电磁继电器配合使用。

本发明的第一方面提供了一种支持热插拔防开路采样保护回路，该保护回路包含在谐波补偿装置内部，属于谐波补偿装置内部电路的一部分。该保护回路包括电流互感器、谐波补偿装置内功率模块、微型断路器和电磁继电器。如图1所示，电流互感器TAa、TAb、TAc分别设置在电网A、B、C三相线路上，用于检测电网A、B、C三相电流，1AMC为谐波补偿装置内功率模块，1QF为串入功率模块供电回路的微型断路器，谐波补偿装置内功率模块的供电回路通过所述微型断路器连接至所述三相线路；1KA为用于功率模块采样回路保护接地的电磁继电器，谐波补偿装置内功率模块的采样回路通过所述电磁继电器接地。所述微型断路器的两端触点的一侧分别与三相线路中的C相线路和N线连接，另一侧分别接入到电磁继电器的线包两端。电磁继电器通过所述微型断路器以控制开闭。

当谐波补偿装置正常运行时，确保功率模块接入电网，1QF微型断路器为闭合状态，两端触点(11端与14端)为接通状态。此时，系统C相电与N线接入至1KA电磁继电器的线包两端(A1端与A2端)，由于1KA电磁继为常闭式，因此其线包受电后，电磁继电器断开，这样保证电流互感器TAa、TAb、TAc的二次侧采样电流途经功率模块1AMC采样端后流入GND，构成一个完整的闭合回路(如图1内箭头所在的线条标注)。

当谐波补偿装置内部功率模块需要检修、维护时，即没有处在正常运行状态时，仅需断开1QF微型断路器即可。当断开1QF时，首先，功率模块与电网脱离，确保装置不带电；其次，微断两端触点(11端与14端)处于断开状态，此时，1KA线包两端(A1端与A2端)失电，导致电磁继电器吸合。在电磁继电器吸合时，电流互感器TAa、TAb、TAc的二次侧采样电流途经1KA电磁继电器后流入GND(如图2内箭头所在线条标注)，保证电流互感器二次侧对地短接，防止开路情况出现，确保现场维护操作安全。

在不同现场，对补偿容量需求不一样，存在增加功率模块达到补偿容量扩容的目的。所以，本设计不仅支持一个功率模块设计，还支持多个功率模块并联设计，多模块采样保护回路如图3所示，包括多个并联连接的功率模块，每个功率模块通过一个微型断路器连接到所述三相线路、以及通过一个电磁继电器接地。在补偿装置内，其中一个模块断电维修时，不影响其他模块正常运行。

本发明的第二方面提供了一种支持热插拔防开路采样保护方法，采用如前所述的支持热插拔防开路采样保护回路进行保护；

当谐波补偿装置正常运行时，保持微型断路器为闭合状态，微型断路器的两端触点为接通状态，则电磁继电器断开，电流互感器的二次侧采样电流经过功率模块采样回路后接地；

当谐波补偿装置不是处在正常运行时，断开所述微型断路器，两端触点为断开状态，则电磁继电器吸合，电流互感器的二次侧采样电流经过电磁继电器后接地。

本发明的第三方面提供了一种谐波补偿装置，包括如前所述的支持热插拔防开路采样保护回路。

综上所述，本发明提供了一种支持热插拔防开路采样保护回路、方法及谐波补偿装置，该保护回路包括电流互感器、谐波补偿装置内功率模块、微型断路器和电磁继电器；电流互感器设置在电网A、B、C三相线路上，用于检测电网的三相电流；谐波补偿装置内功率模块的供电回路通过所述微型断路器连接至所述三相线路；谐波补偿装置内功率模块的采样回路通过所述电磁继电器接地；电磁继电器通过所述微型断路器以控制开闭。本发明提供的补偿装置采样保护回路可以实现单功率模块在系统不切断电源的情况下，进行安全维护。既不影响补偿装置内其他功率单元的运行，又可提高现场维护的安全可靠性。

本发明的有益技术效果为：

1)支持带电热插拔采样端子，方便快捷

在系统带电的情况下，当某个功率模块需要检修、维护时，切断功率模块对应的断路器，同时同组的电磁继电器闭合，此时，电流互感器二次侧对地短接，确保了产品与人身安全。仅需将供电回路中的微型断路器断开，即可实现采样线对地短接。

2)支持多个功率模块并联

装置内部每个功率模块对应一组微型断路器与常闭式电磁继电器，其中一个模块需要检修、维护时，不影响内部其他模块正常运行。

3)安全可靠

通过继电器间接控制，避免人员直接接触带电体。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种支持热插拔防开路采样保护回路，其特征在于，包括电流互感器、谐波补偿装置内的功率模块、微型断路器和电磁继电器；

所述电流互感器设置在电网A、B、C三相线路上，用于检测电网的三相电流；

所述谐波补偿装置内的功率模块的供电回路通过所述微型断路器连接至所述三相线路；

所述谐波补偿装置内的功率模块的采样回路通过所述电磁继电器接地；

所述电磁继电器通过所述微型断路器以控制开闭。

2.根据权利要求1所述的支持热插拔防开路采样保护回路，其特征在于，所述微型断路器的两端触点的一侧分别与C相线路和N线连接，另一侧分别接入到电磁继电器的线包两端。

3.根据权利要求2所述的支持热插拔防开路采样保护回路，其特征在于，所述微型断路器为闭合状态时，两端触点为接通状态，则电磁继电器断开，电流互感器的二次侧采样电流经过功率模块采样回路后接地。

4.根据权利要求2所述的支持热插拔防开路采样保护回路，其特征在于，所述微型断路器为断开状态时，两端触点为断开状态，则电磁继电器吸合，电流互感器的二次侧采样电流经过电磁继电器后接地。

5.根据权利要求1-4任一项所述的支持热插拔防开路采样保护回路，其特征在于，所述保护回路包括多个并联连接的功率模块，每个功率模块通过一个微型断路器连接到所述三相线路、以及通过一个电磁继电器接地。

6.一种支持热插拔防开路采样保护方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的支持热插拔防开路采样保护回路进行保护；

当谐波补偿装置正常运行时，保持微型断路器为闭合状态，微型断路器的两端触点为接通状态，则电磁继电器断开，电流互感器的二次侧采样电流经过功率模块采样回路后接地；

当谐波补偿装置不是处在正常运行时，断开所述微型断路器，两端触点为断开状态，则电磁继电器吸合，电流互感器的二次侧采样电流经过电磁继电器后接地。

7.一种谐波补偿装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的支持热插拔防开路采样保护回路。

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