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

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黄虎
项维
王小川
周念成
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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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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:
[0005] 1)电力电容器的过负荷和损坏;
[OOOS] 2)旋转设备和电力变压器的损耗增加(过热)造成容量降低; [0007] 3)电力电缆的容量降低;
[0008] 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); [0009] 5)降低了开关的开断容量; [0010] 6)影响到避雷器的安全运行; [0011] 7)导致电压互感器的损坏。
[0012] 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
[0013] 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。
[0014] 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;[0015] 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;
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 相对于现有技术,本实用新型具有以下优点:
[0019] 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;
[0020] 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; [0021] 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;
[0022] 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
[0023] 图1为本实用新型的原理方框图;
[0024] 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; [0025] 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; [0026] 图4为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
[0027] 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。
[0028] 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。 [0029] 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。
[0030] 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。
[0031 ] 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。
[0032] 本实用新型的DSP处理器及其运算放大器电路采用+3.3V及士12V开关电源供 电。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 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。
5

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. 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. 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1/0端连接有由CY7C1021芯片构成的外部存储器。
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