CN112557888B - 一种可控避雷器控制开关位置判断系统和方法 - Google Patents
一种可控避雷器控制开关位置判断系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种可控避雷器控制开关位置判断系统，包括取样电阻元件、电压隔离变换器及控制器。取样电阻元件与控制开关串联后，再与避雷器可控部分并联；电压隔离变换器输入端与取样电阻并联，输出端连接到控制器；控制器采集线路电压、线路电流、取样电阻电压及控制开关的位置信号，进行控制开关位置判断。本发明还相应提出了一种可控避雷器控制开关位置判断方法，根据线路电压、线路电流及取样电阻元件电压值判断作为电气量判据，控制开关位置信号作为开关量判据，多个判据综合进行控制开关位置判断。本发明可以提高可控避雷器控制开关位置判断的可靠性，避免开关位置接点故障引起的线路开关误动。
Description
技术领域
本发明属于高压、特高压输电领域，特别涉及一种可控避雷器控制开关位置判断系统和方法。
背景技术
可控避雷器为一种自适应运行条件变化的操作过电压柔性限制设备，避雷器本体由可控部分和固定部分两部分串联组成，可控部分两端并接控制开关，控制开关合闸可控部分退出，控制开关分闸可控部分投入。
可控避雷器的工作原理是当线路无压时，控制开关合闸，准备抑制合闸和重合闸过电压；当线路无压转有压后，控制开关延时分闸。此时若控制开关分闸失败，可控避雷器固定部分将承受过负荷，时间长将导致避雷器固定部分过温损坏。因此，可控避雷器控制系统检测到控制开关分闸失败时，需要跳开线路开关以保护避雷器。因此可控避雷器控制开关的分闸位置可靠判断非常重要，出现误判时，将会导致特高压线路跳闸的严重事故。
传统的开关分闸位置检测有两种方式，一种较简单，取开关的分闸和合闸位置接点给控制系统做判断，由于开关的位置接点故障率较高，这种检测方式可靠性不高，适用于中低压、重要性不高的场合，不适用于可控避雷器；另一种应用在断路器失灵保护等高压保护中，采用支路有流判据，负序、零序电流辅助判断，而可控避雷器在线路有压控制开关未分开时，控制开关仅流过毫安级的漏电流，电流值很小；在避雷器动作时，又流过很大的操作电流，电流互感器选型困难，采集精度低，不能应用在工程实际中。
为了能够可靠判断出控制开关位置，防止开关位置接点故障误判导致线路开关跳闸，提高可控避雷器运行可靠性，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是，提出一种可控避雷器控制开关位置判断系统和方法，能够可靠判断出控制开关位置，防止开关位置接点故障误判导致线路开关跳闸，提高可控避雷器运行可靠性。
为了达成上述目的，本发明的技术方案为：
一种可控避雷器控制开关位置判断系统，所述可控避雷器包括避雷器固定部分、避雷器可控部分及控制开关，所述控制开关位置判断系统包括取样电阻元件、电压隔离变换器及控制器；所述取样电阻元件与控制开关串联后，再与避雷器可控部分并联；所述电压隔离变换器输入端与取样电阻元件并联，输出端连接到控制器；所述控制器采集线路电压、线路电流、取样电阻元件的电压及控制开关的位置信号，进行控制开关位置判断。
优选地，所述取样电阻元件为电阻、或者金属氧化物阀片、或者电阻和阀片组合。
优选地，所述电压隔离变换器的输出为电压信号或电流信号。
优选地，所述电压隔离变换器为隔离PT。
优选地，所述电压隔离变换器为霍尔元件，将电压信号转换为电流信号，再传递给控制器。
本发明还提出了一种可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法，根据以下四个判据综合进行控制开关位置判断：
电气量判据一：判断线路电压是否高于电压设定阈值1；
电气量判据二：判断线路电流是否高于电流设定阈值；
电气量判据三：判断取样电阻元件的电压值是否高于电压设定阈值2；是则初步判定控制开关为合位，否则初步判定控制开关为分位；
开关量判据：控制开关位置信号处于合位还是分位；
当满足电气量判据一或者电气量判据二，根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置；当电气量判据一和电气量判据二均不满足时，则以开关量判据中的控制开关位置作为最终的控制开关位置。
优选地，所述根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置，具体是：当满足电气量判据三即初步判定控制开关为合位，如果控制开关合位信号为1则最终确定控制开关位置为合位，如果控制开关合位信号为0则最终确定控制开关位置为分位；当不满足电气量判据三则最终确定控制开关位置为分位。
优选地，所述根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置，具体是：当不满足电气量判据三即初步判定控制开关为分位，如果控制开关合位信号为0则最终确定控制开关位置为分位，如果控制开关合位信号为1则最终确定控制开关位置为合位；当满足电气量判据三则最终确定控制开关位置为合位。
优选地，所述的判断方法具体包括以下步骤：
SA1：判断线路电压采集是否正常，若正常直接到SA2，若不正常到SA3；
SA2：若线路电压大于电压设定阈值1，则到SA5；否则到SA3；
SA3：判断线路电流采集是否正常，若正常到SA4，若不正常到SA7；
SA4：若线路电流大于电流设定阈值，则到SA5；否则到SA7；
SA5：判断取样电阻电压采集是否正常，若正常到SA6，若不正常到SA7；
SA6：若取样电阻电压大于电压设定阈值2，则到SA7；否则判断控制开关为分位；
SA7：控制开关合位置信号为0，判断控制开关为分位；控制开关合位置信号为1，判断控制开关为合位。
优选地，所述的判断方法具体包括以下步骤：
SA21：判断线路电压采集是否正常，若正常直接到SA22，若不正常到SA23；
SA22：若线路电压大于电压设定阈值1，则到SA25；否则到SA23；
SA23：判断线路电流采集是否正常，若正常到SA24，若不正常到SA27；
SA24：若线路电流大于电流设定阈值，则到SA25；否则到SA27；
SA25：判断取样电阻电压采集是否正常，若正常到SA26，若不正常到SA27；
SA26：若取样电阻电压大于电压设定阈值2，则判断控制开关为合位，否则到SA27；
SA27：控制开关合位置信号为1，判断控制开关为合位；控制开关合位置信号为0，判断控制开关为分位。
优选地，开关量判据采用控制开关的单个分位置接点，或者采用控制开关的分位置接点和合位置接点复合判断，或者采用多个分、合位置接点作为开关量判据。
有益效果：
1)该系统增加了电压取样装置，使用将小电流信号转换为电压信号，使用电压信号代替电流信号做电气量判据，判断准确性高；
2)该方法采用了电压判据和开关量判据综合判断方式，提高位置判断的可靠性，避免了误判导致线路开关跳闸的严重故障。
附图说明
图1为常规可控避雷器位置结构原理图；
图2为可控避雷器位置判断系统的结构原理图；
图3为本发明所提出的流程一方法示意图；
图4为本发明所提出的流程二方法示意图。
具体实施方式
以下结合实施例详细解释本发明。
图1为常规可控避雷器结构原理图，可控避雷器由固定部分MOA1和可控部分MOA2构成，可控部分两端并接控制开关K，可控避雷器控制器主要操作避雷器可控部分并联控制开关K，控制开关K合闸时可控部分MOA2退出，控制开关K分闸时可控部分MOA2投入，控制器通过控制开关的位置接点来判断位置，判断可靠性不高。
实施例1：
本发明提出了一种可控避雷器控制开关位置判断系统的实施例，包括取样电阻元件、电压隔离变换器及控制器。取样电阻元件与控制开关串联后，再与避雷器可控部分并联；电压隔离变换器输入端与取样电阻元件并联，输出端连接到控制器；控制器采集线路电压、线路电流、取样电阻元件的电压及控制开关的位置信号，进行控制开关位置判断。
实施例2：
图2所示为本发明可控避雷器控制开关分闸位置联合判断系统的另一种实施例，取样电阻元件1串联在控制开关回路中，一端与控制开关K下口连接，另一端与避雷器可控部分MOA2下端连接；电压隔离变换器2输入端并联在取样电阻两端，输出端与控制器3连接。控制器3通过电压隔离变换器2采集取样电阻元件1的电压，通过线路PT和线路CT采集线路的电压电流，同时采集控制开关的位置接点，综合通过这些量进行控制开关位置的判断。
经过以上方法，当线路无压时，控制开关K在合闸位置，此时避雷器没有电流，取样电阻元件1两端电压为0；当线路由无压转为有压时，控制开关K延时由合闸位置转到分闸位置，在控制开关动作前，避雷器电流流过取样电阻元件1，电压隔离变换器2输出电压给控制器3，且控制开关位置接点为合位；当控制开关动作完成，控制开关回路没有电流，取样电压两端电压为零，且控制开关位置接点为分位。通过增加了取样电阻元件1和电压隔离变换器2，将难以可靠检测判断的小电流信号转换成可以可靠检测的电压信号，并且电压信号与控制开关位置有明确的对应关系，两者可以综合判断控制开关的位置。
其中，所述取样电阻元件1为电阻、或者金属氧化物阀片、或者电阻和阀片组合。目的是能够将小电流信号转换为容易采集的电压信号。所述电压隔离变换器2可以通过隔离PT进行电压采样和隔离，也可以通过霍尔元件等方式，将电压信号转换为电流信号，再传递给控制器3，以增强抗干扰性能。
实施例3：
本发明可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法一个实施例包括：根据以下四个判据综合进行控制开关位置判断。
电气量判据一：判断线路电压是否高于电压设定阈值1。
电气量判据二：判断线路电流是否高于电流设定阈值。
电气量判据三：判断取样电阻元件的电压值是否高于电压设定阈值2；是则初步判定控制开关为合位，否则初步判定控制开关为分位。
开关量判据：控制开关位置信号处于合位还是分位。
当满足电气量判据一或者电气量判据二，根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置；当电气量判据一和电气量判据二均不满足时，则以开关量判据中的控制开关位置作为最终的控制开关位置。
其中，所述根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置，具体是：当满足电气量判据三即初步判定控制开关为合位，如果控制开关合位信号为1则最终确定控制开关位置为合位，如果控制开关合位信号为0则最终确定控制开关位置为分位；当不满足电气量判据三则最终确定控制开关位置为分位。
实施例4：
本发明可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法另一个实施例包括：根据以下四个判据综合进行控制开关位置判断。
电气量判据一：判断线路电压是否高于电压设定阈值1。
电气量判据二：判断线路电流是否高于电流设定阈值。
电气量判据三：判断取样电阻元件的电压值是否高于电压设定阈值2；是则初步判定控制开关为合位，否则初步判定控制开关为分位。
开关量判据：控制开关位置信号处于合位还是分位。
当满足电气量判据一或者电气量判据二，根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置；当电气量判据一和电气量判据二均不满足时，则以开关量判据中的控制开关位置作为最终的控制开关位置。
其中，所述根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置，具体是：当不满足电气量判据三即初步判定控制开关为分位，如果控制开关合位信号为0则最终确定控制开关位置为分位，如果控制开关合位信号为1则最终确定控制开关位置为合位；当满足电气量判据三则最终确定控制开关位置为合位。
实施例5：
本发明可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法又一个实施例包括以下步骤：
SA1：判断线路电压采集是否正常，若正常直接到SA2，若不正常到SA3；
SA2：若线路电压大于电压设定阈值1，则到SA5；否则到SA3；
SA3：判断线路电流采集是否正常，若正常到SA4，若不正常到SA7；
SA4：若线路电流大于电流设定阈值，则到SA5；否则到SA7；
SA5：判断取样电阻电压采集是否正常，若正常到SA6，若不正常到SA7；
SA6：若取样电阻电压大于电压设定阈值2，则到SA7；否则判断控制开关为分位；
SA7：控制开关合位置信号为0，判断控制开关为分位；控制开关合位置信号为1，判断控制开关为合位。
实施例6：
本发明可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法再一个实施例包括以下步骤：
SA21：判断线路电压采集是否正常，若正常直接到SA22，若不正常到SA23；
SA22：若线路电压大于电压设定阈值1，则到SA25；否则到SA23；
SA23：判断线路电流采集是否正常，若正常到SA24，若不正常到SA27；
SA24：若线路电流大于电流设定阈值，则到SA25；否则到SA27；
SA25：判断取样电阻电压采集是否正常，若正常到SA26，若不正常到SA27；
SA26：若取样电阻电压大于电压设定阈值2，则判断控制开关为合位，否则到SA27；
SA27：控制开关合位置信号为1，判断控制开关为合位；控制开关合位置信号为0，判断控制开关为分位。
实施例5和6两种流程的区别在于对位置判断的严苛程度，实施例5只有在取样电阻有电压，且位置接点不是在分位的时候，才认为控制开关在合位，其他条件都认为控制开关在分位，控制开关分闸失败的判断最严苛，以保持可控避雷器运行，避免线路开关跳闸为主要目的；实施例6只有在取样电阻无电压，且位置接点不是在合位的时候，才认为控制开关在分位，其他条件都认为控制开关在合位，控制开关分闸失败的判断最宽松，以保证可控避雷器本体安全为主要目的。
优选地，开关量判据采用控制开关的单个分位置接点，或者采用控制开关的分位置接点和合位置接点复合判断，或者采用多个分位置接点作为开关量判据。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可控避雷器控制开关位置判断系统，所述可控避雷器包括避雷器固定部分、避雷器可控部分及控制开关，所述避雷器固定部分的一端连接线路，避雷器固定部分的另一端连接避雷器可控部分的一端，避雷器可控部分的另一端接地；其特征在于，所述控制开关位置判断系统包括取样电阻元件、电压隔离变换器及控制器；所述取样电阻元件与控制开关串联后，再与避雷器可控部分并联；所述电压隔离变换器输入端与取样电阻元件并联，输出端连接到控制器；所述控制器采集线路电压、线路电流、取样电阻元件的电压及控制开关的位置信号，根据以下四个判据综合进行控制开关位置判断：
电气量判据一：判断线路电压是否高于电压设定阈值1；
电气量判据二：判断线路电流是否高于电流设定阈值；
电气量判据三：判断取样电阻元件的电压值是否高于电压设定阈值2；是则初步判定控制开关为合位，否则初步判定控制开关为分位；
开关量判据：控制开关位置信号处于合位还是分位；
当满足电气量判据一或者电气量判据二，根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置；当电气量判据一和电气量判据二均不满足时，则以开关量判据中的控制开关位置作为最终的控制开关位置。
2.如权利要求1所述的一种可控避雷器控制开关位置判断系统，其特征在于，所述取样电阻元件为电阻、或者金属氧化物阀片、或者电阻和阀片组合。
3.如权利要求1所述的一种可控避雷器控制开关位置判断系统，其特征在于，所述电压隔离变换器的输出为电压信号或电流信号。
4.如权利要求1所述的一种可控避雷器控制开关位置判断系统，其特征在于，所述电压隔离变换器为隔离PT。
5.如权利要求1所述的一种可控避雷器控制开关位置判断系统，其特征在于，所述电压隔离变换器为霍尔元件，将电压信号转换为电流信号，再传递给控制器。
6.如权利要求1至5任一项所述的可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法，其特征在于，所述根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置，具体是：当满足电气量判据三即初步判定控制开关为合位，如果控制开关合位信号为1则最终确定控制开关位置为合位，如果控制开关合位信号为0则最终确定控制开关位置为分位；当不满足电气量判据三则最终确定控制开关位置为分位。
7.如权利要求1至5任一项所述的可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法，其特征在于，所述根据电气量判据三和开关量判据最终确定控制开关位置，具体是：当不满足电气量判据三即初步判定控制开关为分位，如果控制开关合位信号为0则最终确定控制开关位置为分位，如果控制开关合位信号为1则最终确定控制开关位置为合位；当满足电气量判据三则最终确定控制开关位置为合位。
8.如权利要求6所述的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
SA1：判断线路电压采集是否正常，若正常直接到SA2，若不正常到SA3；
SA2：若线路电压大于电压设定阈值1，则到SA5；否则到SA3；
SA3：判断线路电流采集是否正常，若正常到SA4，若不正常到SA7；
SA4：若线路电流大于电流设定阈值，则到SA5；否则到SA7；
SA5：判断取样电阻电压采集是否正常，若正常到SA6，若不正常到SA7；
SA6：若取样电阻电压大于电压设定阈值2，则到SA7；否则判断控制开关为分位；
SA7：控制开关合位置信号为0，判断控制开关为分位；控制开关合位置信号为1，判断控制开关为合位。
9.如权利要求7所述的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
SA21：判断线路电压采集是否正常，若正常直接到SA22，若不正常到SA23；
SA22：若线路电压大于电压设定阈值1，则到SA25；否则到SA23；
SA23：判断线路电流采集是否正常，若正常到SA24，若不正常到SA27；
SA24：若线路电流大于电流设定阈值，则到SA25；否则到SA27；
SA25：判断取样电阻电压采集是否正常，若正常到SA26，若不正常到SA27；
SA26：若取样电阻电压大于电压设定阈值2，则判断控制开关为合位，否则到SA27；
SA27：控制开关合位置信号为1，判断控制开关为合位；控制开关合位置信号为0，判断控制开关为分位。
10.如权利要求1至5任一项所述的可控避雷器控制开关位置判断系统的判断方法，其特征在于，开关量判据采用控制开关的单个分位置接点，或者采用控制开关的分位置接点和合位置接点复合判断，或者采用多个分或合位置接点作为开关量判据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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