CN115882435A - 一种消能装置及其取能电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于高压输电技术领域，具体涉及一种消能装置及其取能电路。取能电路串联于消能装置避雷器的补偿电容支路中，所述补偿电容支路与避雷器固定部分所在支路并联；所述取能电路包括储能模块、开关管和旁路模块；取能电路的输入端、开关管和储能模块并联设置；旁路模块连接开关的控制端，用于在储能模块的充电电压达到设定电压阈值时，输出信号使开关管导通；储能模块两端还连接取能电路的输出端。该取能电路可为消能装置中的需供电对象进行供电，提高冗余供电可靠性，保证多柱并联避雷器动作电流均匀性监视正确性，提高消能装置运行可靠性，为可控自恢复消能装置高电位冗余取能提供了一种可靠的解决方案。

Description

一种消能装置及其取能电路

技术领域

本发明属于高压输电技术领域，具体涉及一种消能装置及其取能电路。

背景技术

伴随着高压输电技术的发展和成熟，电力系统的电压等级愈发提高，对可控自恢复消能装置避雷器的能量耐受能力提出了更高的要求。可控自恢复消能装置电压等级高，避雷器吸收能量大，受高电压等级的要求，单只避雷器往往无法满足能量耐受等级的要求，实际应用中一般采用多柱避雷器并联，以达到能量耐受等级的要求。其工作原理为，当系统出现故障时，控制系统给消能装置下发合闸指令。消能装置接收到合闸指令后，控制消能装置中的电力电子开关导通，避雷器受控部分被短接，降低避雷器整体保护水平，深度抑制系统过电压。当故障消失，系统参数恢复到正常范围后，控制电力电子开关打开，可控自恢复消能装置恢复正常运行。而且，并联避雷器柱数过多时需要对每柱避雷器动作电流均匀性进行监视，不均流则会导致避雷器电阻片损坏。避雷器分支电流监视及远传需要通过高电位测量单元实现。

目前，针对可控自恢复消能装置的一些需供电对象，例如上个段落中提到的高电位测量单元，其供电方式较为单一，并且可靠性不高，从而降低可控自恢复消能装置避雷器分支电流测量准确性，降低避雷器设备运行可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消能装置及其取能电路，用以解决消能装置中需供电对象的供电可靠性低导致消能装置运行可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种消能装置取能电路，所述取能电路串联于消能装置避雷器的补偿电容支路中，所述补偿电容支路与避雷器固定部分所在支路并联；所述取能电路包括储能模块、开关管和旁路模块；取能电路的输入端、开关管和储能模块并联设置；旁路模块连接开关的控制端，用于在储能模块的充电电压达到设定电压阈值时，输出信号使开关管导通；储能模块两端还连接取能电路的输出端。

其有益效果为：本发明的取能电路中设置有储能模块且该取能电路串联在补偿电容支路中，从而实现了避雷器中的补偿电容可以给取能电路中的储能模块充电，同时还可以给取能电路所连接的需供电对象供电，在储能模块的充电电压达到设定电压阈值时，也即储能模块充满的情况下，旁路模块控制开关管导通，从而将储能模块进行旁路，补偿电容不再给储能模块充电。该取能电路可为消能装置中的需供电对象进行供电，例如消能装置中的光电转换模块，提高冗余供电可靠性，保证多柱并联避雷器动作电流均匀性监视正确性，提高消能装置运行可靠性，为可控自恢复消能装置高电位冗余取能提供了一种可靠的解决方案，可广泛应用于可控自恢复消能装置测量单元高电位取能。

进一步地，旁路模块包括稳压二极管、第一电阻和第二电阻，稳压二极管和第一电阻串联后与取电路的输入端并联，稳压二极管和第一电阻的串接点通过第二电阻连接开关管的控制端，稳压管的阳极连接所述串接点。

其有益效果为：旁路开关包括稳压二极管和两个电阻，在储能模块的充电电压达到设定电压阈值时，稳压管击穿，取能电路输入端的电流会经过开关管的控制端，开关管导通从而不再为储能模块充电，电路结构简单容易实现。

进一步地，取能电路还包括第一整流二极管，所述第一整流二极管与储能模块串联后与开关管并联，第一整流二极管的阴极连接储能模块的正极。

其有益效果为：设置第一整流二极管保证取能电路输出的为直流电。

进一步地，取能电路还包括第二整流二极管，所述第二整流二极管与取能电路的输入端并联，且第二整流二极管的阳极连接储能模块的负极。

其有益效果为：设置第二整流二极管保证取能电路输出的为直流电。

进一步地，取能电路还包括DC/DC，储能模块两端通过DC/DC连接取能电路的输出端。

其有益效果为：设置有DC/DC，可适配取能电路的需供电对象。

进一步地，储能模块为储能电容，所述储能电容的容值和设定电压阈值依据取能电路的供电对象的功率设置。

其有益效果为：储能模块的容值和设定电压阈值依据取能电路的供电对象的功率设置，保证在需要的时刻能够将储能模块旁路掉，防止储能模块过充。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种消能装置，包括设置于进线端和接地端之间的多条并联的避雷器支路，每条避雷器支路上均设置有避雷器固定部分和避雷器受控部分，所有的避雷器固定部分均并联，所有的避雷器受控部分均并联，电力电子开关与所有的避雷器受控部分均并联，还包括补偿电容支路，补偿电容支路与所有的避雷器固定部分均并联，补偿电容支路上串设有补偿电容，还包括上述介绍的消能装置取能电路，并能达到与上述取能电路相同的有益效果。

进一步地，所述消能装置还包括外部供能电路，所述供能电路供电连接取能电路，外部供能电路包括隔离供能变压器、电流互感器和整流模块，所述隔离供能变压器的低压端用于连接交流电源，隔离供能变压器的高压端通过电流互感器连接整流模块的交流端，整流模块的直流端连接取能电路的输入端。

其有益效果为：还设置一个外部功能电路为取能电路充，为持续供电提供一种解决方案。

进一步地，还包括用于检测各避雷器固定部分电流的电流互感器和用于将电流互感器的测量数据进行传输的光电转换模块，取能电路的输出端供电连接所述光电转换模块。

其有益效果为：取能电路为光电转换模块供电，提高了光电转换模块供电的可靠性，保证了消能装置安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明的消能装置的电路图；

图2是本发明的取能电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

消能装置实施例：

本发明的一种消能装置实施例，是一种可控自恢复消能装置，安装于高压交流母线或直流母线处。若安装于交流母线处，则包括三相消能装置，某一相消能装置设置于某一相的进线端和接地端之间，每一相交流母线进线端与接地端均需设置一相消能装置。

如图1所示，消能装置包括置于某一相进线端和接地端之间的多条避雷器支路，一条避雷器支路上设置一柱避雷器，多柱避雷器并联，每柱避雷器均包括避雷器固定部分和避雷器受控部分，所有的避雷器固定部分均并联，所有的避雷器受控部分均并联，电力电子开关K与所有的避雷器受控部分均并联。本实施例中，总体避雷器并联柱数为22柱。在交流系统暂态过电压工况下电力电子开关K将避雷器受控部分旁路，从而降低避雷器整体保护水平，深度抑制系统过电压。避雷器动作后固定部分吸收较大能量并且流过较大电流，为了对每柱避雷器动作电流均匀性进行监视，每柱避雷器分别配置1台分支电磁式电流互感器BCT，用于检测避雷器固定部分的电流，每个分支电磁式电流互感器BCT检测的数据通过光电转换模块传输至控制屏柜。

该消能装置还包括补偿电容支路，补偿电容支路与所有的避雷器固定部分均并联，补偿电容支路上串设有补偿电容C_B；补偿电容支路上还串设有取能电路，取能电路是利用避雷器补偿电容支路完成高电位自取能，可以在避雷器吸能之前完成对分支电磁式电流互感器BCT的充电，也即避雷器端电压通过补偿电容C_B连接至取能电路的输入端，利用避雷器端电压经过补偿电容C_B为取能电路中的储能模块充电，取能电路给光电转换模块供电。

如图2所示为取能电路的电路图，IN为取能电路的输入端，OUT为取能电路的输出端，该取能电路包括第二整流二极管D2、第一整流二极管D1、三极管V1、储能模块(本实施例中为储能电容C1)、DC/DC和旁路模块，旁路模块包括稳压二极管Vz、第一电阻R1和第二电阻R2。三极管V1的集电极和发射极连接取能电路的输入端IN，三级管V1的门极依次通过第二电阻R2、稳压二极管Vz连接取能电路输入端的一端，稳压二极管Vz极连接三级管V1的门极，稳压管Vz的阳极还通过第一电阻R1连接取能电路输入端IN的另一端，储能电容C1和第一整流二极管D1串联后连接至三极管的集电极和发射极之间，第一整流二极管D1的阴极连接储能电容的正极，储能电容C1两端还通过DC/DC连接取能电路的输出端OUT，取能电路的输入端IN还直接连接有第二整流二极管D2，第二整流二极管D2的阳极连接取能电路输入端IN的另一端。其中的DC/DC除了进行电压等级的转换外，还起到隔离的作用。

光电转换模块通过补偿电容支路两端电压完成高电位自取能。具体过程为：首先补偿电容C_B对储能电容C1充电，同时通过DC/DC对光电转换模块供电，然后光电转换模块将BCT测量数据传输至控制屏柜，实现多柱并联避雷器分支电流的采样和避雷器动作电流不均匀监视功能；当储能电容C1电容端电压达到设定电压阈值后，稳压管Vz击穿产生门极电流触发三极管V1，三极管V1导通，三极管V1导通后第二整流二极管D2电流转移到三极管V1，补偿电容C_B停止向储能电容C1电容充电。储能电容C1的容值和设定电压阈值需要满足避雷器分支电流测量光电转换模块的功率需求，本实施例中，设定电压阈值可以设置为60V±5V。

而且，该消能装置还包括外部供能电路，外部供能电路也可以给取能电路供电。外部供能电路包括隔离供能变压器T(简称为隔离供能变)、电流互感器CT和整流桥D，隔离供能变压器T的低压端用于连接交流电源AC220V，以将位于低电位的交流电源送到高电位，隔离供能变压器T的高压端通过电流互感器CT连接整流桥D的交流端，也即位于高电位的电流互感器CT穿过隔离供能变二次输出电缆，电流互感器中感应出隔离供能变二次电缆中电流，整流桥D的输出端连接取能电路的输入端IN，实现对光电转换模块的持续供电。

综上，本发明通过设计高电位冗余取能回路提高高电位测量单元持续供电可靠性，从而保证多柱并联避雷器分支电流采样正确性，提高多柱并联避雷器动作电流均匀性监视可靠性，提高消能装置运行可靠性，为可控自恢复消能装置高电位冗余取能提供了一种可靠的解决方案，可广泛应用于可控自恢复消能装置测量单元高电位取能。

消能装置取能电路实施例：

本发明的一种消能装置取能电路实施例，该取能电路串联在消能装置避雷器的补偿电容支路中，该取能电路中设置有储能模块(具体可为储能电容)、开关管和旁路模块，避雷器中的补偿电容可以给储能模块充电，并在判定储能模块充满电的情况下控制开关管导通，使得补偿电容不再给储能模块充电。本实施例的取能电路具体如图2所示，由于在消能装置实施例中对该取能电路的结构和工作原理已做了详细介绍，本取能电路实施例不再赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种消能装置取能电路，其特征在于，所述取能电路串联于消能装置避雷器的补偿电容支路中，所述补偿电容支路与避雷器固定部分所在支路并联；所述取能电路包括储能模块、开关管和旁路模块；取能电路的输入端、开关管和储能模块并联设置；旁路模块连接开关的控制端，用于在储能模块的充电电压达到设定电压阈值时，输出信号使开关管导通；储能模块两端还连接取能电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的消能装置取能电路，其特征在于，旁路模块包括稳压二极管、第一电阻和第二电阻，稳压二极管和第一电阻串联后与取电路的输入端并联，稳压二极管和第一电阻的串接点通过第二电阻连接开关管的控制端，稳压管的阳极连接所述串接点。

3.根据权利要求1所述的消能装置取能电路，其特征在于，取能电路还包括第一整流二极管，所述第一整流二极管与储能模块串联后与开关管并联，第一整流二极管的阴极连接储能模块的正极。

4.根据权利要求1所述的消能装置取能电路，其特征在于，取能电路还包括第二整流二极管，所述第二整流二极管与取能电路的输入端并联，且第二整流二极管的阳极连接储能模块的负极。

5.根据权利要求1所述的消能装置取能电路，其特征在于，取能电路还包括DC/DC，储能模块两端通过DC/DC连接取能电路的输出端。

6.根据权利要求1～5任一项所述的消能装置取能电路，其特征在于，储能模块为储能电容，所述储能电容的容值和设定电压阈值依据取能电路的供电对象的功率设置。

7.一种消能装置，包括设置于进线端和接地端之间的多条并联的避雷器支路，每条避雷器支路上均设置有避雷器固定部分和避雷器受控部分，所有的避雷器固定部分均并联，所有的避雷器受控部分均并联，电力电子开关与所有的避雷器受控部分均并联，还包括补偿电容支路，补偿电容支路与所有的避雷器固定部分均并联，补偿电容支路上串设有补偿电容，其特征在于，还包括如权利要求1～6任一项所述的消能装置取能电路。

8.根据权利要求7所述的消能装置，其特征在于，所述消能装置还包括外部供能电路，所述供能电路供电连接取能电路，外部供能电路包括隔离供能变压器、电流互感器和整流模块，所述隔离供能变压器的低压端用于连接交流电源，隔离供能变压器的高压端通过电流互感器连接整流模块的交流端，整流模块的直流端连接取能电路的输入端。

9.根据权利要求7或8所述的消能装置，其特征在于，还包括用于检测各避雷器固定部分电流的电流互感器和用于将电流互感器的测量数据进行传输的光电转换模块，取能电路的输出端供电连接所述光电转换模块。

Images