CN201548607U - 变电站谐振过电压分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的变电站谐振过电压分析系统，能够对变电站的串、并联谐振进行快速检测和分析计算，其计算结果详细全面，方便运行人员找出系统潜在的谐波源，并采取措施，消除安全隐患。其包括电压电流检测模块和数据分析模块，电压电流检测模块内的信号采集电路连接到配电网路，电压电流检测模块的输出连接数据分析模块的输入，数据分析模块的输出端通过串口连接到显示屏，所述电压电流检测模块和数据分析模块的控制端均与电源开关相连。本系统运算能力强大、测量精度高；利用快速傅立叶算法可准确快速的计算出系统谐波；抗干扰能力强，可靠性好，体积较小，方便携带，对各级变电站在各种运行方式下系统可能产生的串、并联谐振均能进行计算分析。

Description

变电站谐振过电压分析系统

技术领域

本实用新型涉及一种能够实时检测电力系统的状态参数，并针对检测结果进行分析和计算，以帮助运行人员消除谐振安全隐患的装置，具体为一种主要用于变电站的谐振过电压分析系统。

背景技术

谐波谐振是电力系统运行中一种较常见的现象。谐振是振荡系统中的一种周期性或准周期性的运行状态，电路中的串、并联谐振点和谐振范围会随着系统参数和结构的改变而变化。

随着电力系统的发展和电力电子技术的广泛应用，大量的非线性负荷特别是电弧炉、电气化铁路、晶闸管调压及变频调整装置的运用，给电力系统注入了大量的谐波电流，这些谐波电流与电力系统的谐振区域重叠，不仅引起过电压，同时还引起过电流。谐振过电压的持续时间较长，甚至可以稳定存在，而且谐振过电压的这种持续性质出现的频率较高，以至谐振过电压可以在各种电压等级的电网中产生，通常配电网中大部分的内部过电压事故都是由谐振现象引起。

特别是当变电站进行设备更换或改变其运行方式时，其固有的谐振区域将发生改变，若此时谐振区域包括了系统谐波源的谐振点，则系统将会产生谐波谐振，并可能造成以下危害：

1)电力电容器的过负荷和损坏；

2)旋转设备和电力变压器的损耗增加(过热)造成容量降低；

3)电力电缆的容量降低；

4)导致长距离输电线路单相重合闸失败(延缓了电弧的熄灭时间)；

5)降低了开关的开断容量；

6)影响到避雷器的安全运行；

7)导致电压互感器的损坏。

目前尚未有专门针对各级变电站的谐波谐振分析系统，通常都是在发生变电站内电力电容器损坏、投运失败等事故后才能进行事故分析。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于解决变电站电力系统中的谐波谐振在事故发生前无法有效检测和诊断的问题，并提供一种能够对变电站中的谐振进行实时检测、计算分析和区域定位的谐振过电压分析系统。

本实用新型的技术方案：变电站谐振过电压分析系统，包括电压电流检测模块和数据分析模块，电压电流检测模块内的信号采集电路连接到配电网路，电压电流检测模块的输出连接数据分析模块的输入，数据分析模块的输出端通过串口连接到显示屏，所述电压电流检测模块和数据分析模块的控制端均与电源开关相连；

所述电压电流检测模块是以ATT7022C芯片为核心的电流电压三相电源系统的典型电压电流连接方式；

所述数据分析模块是基于DSP核心处理器，并通过与DSP处理器串口相连的通信芯片与显示屏实现异步通信。

本实用新型用于变电站谐振过电压和过电流的分析、判断和定位，可在线实时采集电力系统的电压和电流信号，并通过对数据进行分析和计算，能够在液晶屏幕上显示系统的串、并联谐振范围，其分析结果科学准确，方便变电站运行人员在变电站设备更换或运行方式改变后对系统的谐振情况进行计算，为变电站运行人员查找系统潜在谐波源、更换变电站设备、消除谐振安全隐患提供了科学、准确的依据。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、通过设置电流电压检测模块和数据分析模块，能够根据变电站的具体情况对变电站的串联谐振、并联谐振均进行快速检测和分析计算，其计算的结果详细全面，方便运行人员找出系统潜在的谐波源，并采取措施，对安全隐患予以消除；

2、采用ATT7022C芯片为核心的电流电压三相电源系统的典型电压电流连接方式，其运算能力强大、测量精度高；在DSP芯片上连接有6M晶体振荡器及振荡电容，抗干扰能力强，具有较好的可靠性，利用快速傅立叶算法(FFT)可准确快速的计算出系统谐波；

3、在数据分析模块中只使用了一个DSP芯片，使整个装置的体积较小，方便操作人员携带，而且成本也相对较低；

4、不受变电站电压等级、运行方式的限制，对各级变电站在各种运行方式下系统可能产生的串、并联谐振均能进行计算分析。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为本实用新型的电压电流检测模块的一种具体实施方式电路图；

图3为本实用新型的数据分析模块的一种具体实施方式电路图；

图4为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的变电站谐振过电压分析系统，包括电压电流检测模块1和数据分析模块2，电压电流检测模块1内的信号采集电路连接到配电网路，电压电流检测模块1的输出连接数据分析模块2的输入，数据分析模块2的输出端通过串口连接到显示屏4，所述电压电流检测模块1和数据分析模块2的控制端均与电源开关3相连。

参见图2，所述电压电流检测模块1是采用以ATT7022C芯片为核心的电流电压三相电源系统的典型电压电流连接方式。其通过在配电网路上串、并联适当阻值的分压和分流电阻器，对从电阻器上采样的电压信号进行滤波，图中对称的阻容滤波器更有助于减小电磁干扰，最后得到符合要求的电压信号。由于所采用的ATT7022C芯片的连接方式为现有技术的通用手段，在此不详述。

参见图3，所述数据分析模块2是基于DSP为核心处理器，并通过与DSP处理器串口相连的通信芯片与显示屏4实现异步通信。

参见图3，所述数据分析模块2采用TMS320LF2407芯片的DSP处理器，其具有运算能力强、容量大、精度高的优点，而且采用快速傅立叶算法(FFT)计算简单、速度快；在DSP处理器的XTAL1端连接有抗干扰能力强的6M晶体振荡器和振荡电容，在DSP处理器的I/O端连接有由CY7C1021芯片构成的外部存储器。DSP处理器的TXD和RXD端口连接由MAX202通信芯片或MAX485通信芯片及其周边电路组成的通信电路，DSP处理器通过所述通信电路与显示屏4实现双向异步通信。

本实用新型的DSP处理器及其运算放大器电路采用+3.3V及±12V开关电源供电。

参见图4，为本实用新型的分析系统工作流程，先对系统内部芯片初始化，通过液晶显示屏4操作并显示检测分析的结果。在显示屏上设置有选择按键，当刚启动时无输入信号，可通过按键开启电压电流检测模块1和数据分析模块2；当有输入信号时，可通过按键选择在液晶屏幕上实时显示各种参数的计算结果。其显示结果是根据检测模块处理得出的实际每相电压和电流值，并由数据分析模块计算得到变电站的系统等值参数，所述参数包括：1)变电站电压等级；2)变电站在目前运行方式下的等效电抗；3)电容器组参数；4)采用快速傅立叶算法(FFT)计算出的系统谐波。同时DSP处理器进行谐振过电压分析计算，利用以上参数进行系统串、并联谐振范围的计算，并将计算结果与快速傅里叶算法计算所得系统谐波进行比较分析，最后将采样数据和分析结果存入DSP处理器的EEPROM外部储存器。

本实用新型不受变电站电压等级、运行方式的限制，对各级变电站在各种运行方式下系统可能产生的串、并联谐振均能进行计算分析。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.变电站谐振过电压分析系统，其特征在于，包括电压电流检测模块(1)和数据分析模块(2)，电压电流检测模块(1)内的信号采集电路连接到配电网路，电压电流检测模块(1)的输出连接数据分析模块(2)的输入，数据分析模块(2)的输出端通过串口连接到显示屏(4)，所述电压电流检测模块(1)和数据分析模块(2)的控制端均与电源开关(3)相连；

所述电压电流检测模块(1)是以ATT7022C芯片为核心的电流电压三相电源系统的典型电压电流连接方式；

所述数据分析模块(2)是基于DSP核心处理器，并通过与DSP处理器串口相连的通信芯片与显示屏(4)实现异步通信。

2.根据权利要求1所述的变电站谐振过电压分析系统，其特征在于，所述数据分析模块(2)采用TMS320LF2407芯片的DSP处理器，在DSP处理器的XTAL1端连接有6M晶体振荡器和振荡电容。

3.根据权利要求1或2所述的变电站谐振过电压分析系统，其特征在于，所述DSP处理器的I/O端连接有由CY7C1021芯片构成的外部存储器。

Images