CN113224739B - 一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置 - Google Patents
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Abstract
一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，包括信号采集模块、限流模块、接地模块、控制模块，其中限流模块主要由电感和电容电路组成，根据工作状况可分为瞬时性挂接状态、过渡状态和正常接地状态。瞬时性挂接状态由电感和电容组成对工频的谐振电路；过渡状态属于电容器在过电压状态时，避雷器瞬时导通形成电感性限流电路；正常接地状况是切换为直接接地状态。本装置可通过灵活接地方式的切换，可以使暂态过程中积累的能量释放，达到接地线挂接瞬间放弧的目的。适用于同步调相机出线接地刀闸应急替代装置，在接地刀闸故障，无法合闸情况下，限制人工挂接地线产生的瞬时放电电弧，可在确保安全的前提下，满足工作要求，提高运行维护效率。
Description
技术领域
本发明涉及接地刀闸故障应急替换装置领域，更具体地，涉及一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置。
背景技术
电网运行过程中，时有遇到接地刀闸故障，无法合闸，将检修同步调相机出线有效接地的情况，此时则需要手动挂接地线。现有技术中，人工挂接地线操作，均是将同步调相机出线通过地线直接接入大地，因此，在导线端线夹接触同步调相机出线的瞬间将产生很强的电弧，不仅对人身、设备造成很大的安全隐患，而且在某些极端情况下，由于在同步调相机出线附近存在带电高压运行线路，停电未接地的同步调相机出线上将产生高达上千伏感应电压，此时如强行挂接地线，必将产出强烈的放电现象，对人身安全产生威胁，根本无法安全实现挂接操作。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，适用于同步调相机出线接地刀闸应急替代装置，在接地刀闸故障，无法合闸情况下，限制人工挂接地线产生的瞬时放电电弧，可在确保安全的前提下，满足工作要求，提高运行维护效率。
本发明采用如下的技术方案。
一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，包括信号采集模块、附属模块；
限流装置还包括限流模块；
限流模块包括：串联电感、第一并联电感、第二并联电感、串联电容、可控开关单元；
串联电感与串联电容串联连接，并且串联电感的一端连接同步调相机出线；
第一并联电感与第二并联电感线圈匝数相同、绕向相反，即第一并联电感同名端连接第二并联电感的非同名端；
且第一并联电感同名端与串联电容的一端、串联电感的另一端连接，串联电容的另一端与第二并联电感同名端连接，并经由可控开关单元与第一并联电感的非同名端连接。
优选地，
限流装置还包括接地模块和控制模块；
接地模块，包括断路器；断路器的动触头端连接同步调相机出线、断路器的静触头端接地；
控制模块，根据信号采集模块采集的信号控制可控开关单元和断路器。
优选地，
限流模块还包括：与串联电容并联连接的避雷器，串联电感与同步调相机出线的连接支路上的电流互感器，以及一端与串联电容连接、另一端直接接地的接地电阻。
优选地，
接地线挂接时刻，且可控开关单元开断，串联电容与串联电感、第二并联电感形成串联谐振回路；
接地线挂接时刻，且可控开关单元导通，串联电感与第一并联电感、第二并联电感形成限流回路，其中第一并联电感和第二并联电感之间形成环流回路；串联电容两端电压增大使得避雷器导通，串联电感和接地电阻形成同步调相机出线感应电压的释放回路。
限流装置控制接地时刻的步骤如下：
步骤1，接地线挂接时刻，信号采集模块采集电容器电压；
步骤2，根据采集到的电容电压，由控制模块控制可控开关单元导通；
步骤3，当前采样周期内，信号采集模块采集避雷器的导通信号以及电流互感器的电流信号；
步骤4，若当前采样周期和下一采样周期内，均采集到电流互感器的电流信号但均未采集到避雷器的导通信号，则控制模块控制断路器闭合；若当前周期内，采集到避雷器的导通信号，则持续采集电流互感器的电流信号；
步骤5，当电流互感器的电流小于电流限值时，则控制模块控制断路器闭合。
优选地，
步骤2中，当采集到的电容电压大于避雷器导通的额定电压值时，控制模块控制可控开关单元导通。
在步骤4中，采集到避雷器的导通信号后，持续采集电流互感器的电流信号的采样周期数量不小于5。
在步骤5中，电流限值是75A。
可控开关单元是晶闸管。
限流装置还包括金属外壳，分为上端和下端，下端可直接与接地导体连接，上端直接与接地线连接。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，限流控制模块主要由电感和电容电路组成，能够完成补偿系统的瞬时电流，降低其过电压水平。根据其工作状况可分为瞬时性挂接状态、过渡状态和正常接地状态。瞬时性挂接状态由电感和电容组成，对工频的谐振电路；过渡状态属于电容器在过电压状态时，避雷器瞬时导通，形成电感性限流电路；正常接地状况是切换为直接接地状态。本装置可通过灵活接地方式的切换，可以使暂态过程中积累的能量释放，达到接地线挂接瞬间放弧的目的。
附图说明
图1为本发明一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置的电路结构图；
图2为本发明一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置控制接地时刻的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1，一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，包括信号采集模块、附属模块；
限流装置还包括限流模块；
限流模块包括：串联电感L、第一并联电感L1、第二并联电感L2、串联电容C、可控开关单元D；
串联电感L与串联电容C串联连接，并且串联电感L的一端连接同步调相机出线；
第一并联电感L1与第二并联电感L2线圈匝数相同、绕向相反，即第一并联电感L1同名端连接第二并联电感L2的非同名端；
且第一并联电感L1同名端与串联电容C的一端、串联电感L的另一端连接，串联电容C的另一端与第二并联电感L2同名端连接，并经由可控开关单元D与第一并联电感L1的非同名端连接。
限流装置还包括接地模块和控制模块；
接地模块，包括断路器E；断路器E的动触头端连接同步调相机出线、断路器E的静触头端接地；
控制模块，根据信号采集模块采集的信号控制可控开关单元D和断路器E。
具体地，
限流模块还包括：与串联电容并联连接的避雷器MOV，串联电感L与同步调相机出线的连接支路上的电流互感器TA，以及一端与串联电容C连接、另一端直接接地的接地电阻R。
值得注意的是，可控开关单元包括但不限于晶闸管，所属领域技术人员可以根据工程实际应用需要采取不同类型的可控开关装置，本发明优选实施例中采用晶闸管是一种非限制性的较优选择。
限流装置还包括金属外壳，分为上端和下端，下端可直接与接地导体连接，上端直接与接地线连接。此种结构，安装方便，抗干扰能力强，适合应用于较为电磁环境恶劣的现场环境。
接地线挂接时刻，且可控开关单元D开断，串联电容C与串联电感L、第二并联电感L2形成串联谐振回路；此时，当第二并联电感L2的电感值远远大于串联电感L的电感值时，该串联谐振电路等效为串联电容C与串联电感L形成串联谐振电路，由于同步调相机出线的感应电压存在，在挂接瞬间将形成大电流。
接地线挂接时刻，且可控开关单元D导通，串联电感L与第一并联电感L1、第二并联电感L2形成限流回路，其中第一并联电感L1和第二并联电感L2之间形成环流回路；串联电容C两端电压增大使得避雷器MOV导通，串联电感L和接地电阻R形成同步调相机出线感应电压的释放回路。
在挂接瞬间形成大电流后，由于电容器两端电压增大，使得避雷器导通，相当于将电容器短路。此时电路形成仅有相当于限流电抗器的串联电感L的回路，有效抑制过电流的形成。
如图2，限流装置控制接地时刻的步骤如下：
步骤1，接地线挂接时刻，信号采集模块采集电容器电压；
步骤2，根据采集到的电容电压，由控制模块控制可控开关单元导通；
步骤3，当前采样周期内，信号采集模块采集避雷器的导通信号以及电流互感器的电流信号；
步骤4，若当前采样周期和下一采样周期内，均采集到电流互感器的电流信号但均未采集到避雷器的导通信号，则控制模块控制断路器闭合；若当前周期内，采集到避雷器的导通信号，则持续采集电流互感器的电流信号；
步骤5，当电流互感器的电流小于电流限值时，则控制模块控制断路器闭合。
具体地，
步骤2中，当采集到的电容电压大于避雷器导通的额定电压值时，控制模块控制可控开关单元导通。
在步骤4中，采集到避雷器的导通信号后，持续采集电流互感器的电流信号的采样周期数量不小于5。
在步骤5中，电流限值是75A。
本优选实施例中，在相当于限流电抗器的串联电感L吸收部分能量以后，通过控制模块控制断路器闭合，形成直接接地系统，实际存在两种情况：
(1)当同步调相机出线感应电压过小，电流互感器感受到电流后，两个采样周期内避雷器没有导通，则直接控制断路器闭合，形成直接接地系统；
(2)当同步调相机出线感应电压过大，避雷器瞬时导通后，应在接地电阻释放一定感应能量后，将接地方式切换至直接接地，根据现场试验得出，一般为5个采样周期以后，检测电流值将小于75A，可以控制断路器闭合。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，限流控制模块主要由电感和电容电路组成，能够完成补偿系统的瞬时电流，降低其过电压水平。根据其工作状况可分为瞬时性挂接状态、过渡状态和正常接地状态。瞬时性挂接状态由电感和电容组成，对工频的谐振电路；过渡状态属于电容器在过电压状态时，避雷器瞬时导通，形成电感性限流电路；正常接地状况是切换为直接接地状态。本装置可通过灵活接地方式的切换，可以使暂态过程中积累的能量释放，达到接地线挂接瞬间放弧的目的。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，包括信号采集模块、附属模块，其特征在于，
所述限流装置还包括限流模块、接地模块和控制模块；
所述限流模块包括：串联电感、第一并联电感、第二并联电感、串联电容、可控开关单元、与串联电容并联连接的避雷器，串联电感与同步调相机出线的连接支路上的电流互感器，以及一端与串联电容连接、另一端直接接地的接地电阻；其中，串联电感与串联电容串联连接，并且串联电感的一端连接同步调相机出线；一并联电感与第二并联电感线圈匝数相同、绕向相反，即第一并联电感同名端连接第二并联电感的非同名端；且第一并联电感同名端与串联电容的一端、串联电感的另一端连接，串联电容的另一端与第二并联电感同名端连接，并经由可控开关单元与第一并联电感的非同名端连接；
所述接地模块，包括断路器；断路器的动触头端连接同步调相机出线、断路器的静触头端接地；
所述控制模块，根据信号采集模块采集的信号控制可控开关单元和断路器；
接地线挂接时刻，且可控开关单元开断，串联电容与串联电感、第二并联电感形成串联谐振回路；
接地线挂接时刻，且可控开关单元导通，串联电感与第一并联电感、第二并联电感形成限流回路，其中第一并联电感和第二并联电感之间形成环流回路；串联电容两端电压增大使得避雷器导通，串联电感和接地电阻形成同步调相机出线感应电压的释放回路。
2.根据权利要求1所述的一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，其特征在于，
限流装置控制接地时刻的步骤如下：
步骤1，接地线挂接时刻，信号采集模块采集电容器电压；
步骤2，根据采集到的电容电压，由控制模块控制可控开关单元导通；
步骤3，当前采样周期内，信号采集模块采集避雷器的导通信号以及电流互感器的电流信号；
步骤4，若当前采样周期和下一采样周期内，均采集到电流互感器的电流信号但均未采集到避雷器的导通信号，则控制模块控制断路器闭合；若当前周期内，采集到避雷器的导通信号，则持续采集电流互感器的电流信号；
步骤5，当电流互感器的电流小于电流限值时，则控制模块控制断路器闭合。
3.根据权利要求2所述的一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，其特征在于，
步骤2中，当采集到的电容电压大于避雷器导通的额定电压值时，控制模块控制可控开关单元导通。
4.根据权利要求2所述的一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，其特征在于，
在步骤4中，采集到避雷器的导通信号后，持续采集电流互感器的电流信号的采样周期数量不小于2。
5.根据权利要求2所述的一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，其特征在于，
在步骤5中，电流限值是75A。
6.根据权利要求1所述的一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，其特征在于，
所述可控开关单元是晶闸管。
7.根据权利要求1所述的一种同步调相机接地线接地时刻的限流装置，其特征在于，
所述限流装置还包括金属外壳，分为上端和下端，下端可直接与接地导体连接，上端直接与接地线连接。
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