CN203278225U - 一种调容式自动消弧补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种调容式自动消弧补偿装置，包括Z型接地变压器、消弧线圈、电容调节柜和电容器投切控制器，电容调节柜内设置有多组电容投切电路，每组电容投切电路均由电容器C、电抗器L和TSC可控硅开关构成；电容器投切控制器包括第一微控制器模块、第二微控制器模块、电流信号调理电路模块、四个电压信号调理电路模块、可控硅触发控制电路模块、第一LCD显示电路模块、过零检测电路模块和第二LCD显示电路模块，电流信号调理电路模块的输入端接有电流互感器，四个电压信号调理电路模块的输入端分别接有A相电压互感器、B相电压互感器、C相电压互感器和中性点位移电压互感器。本实用新型提高了配电网供电安全可靠性，实用性强。

Description

一种调容式自动消弧补偿装置

技术领域

本实用新型涉及电力保护技术领域，尤其是涉及一种调容式自动消弧补偿装置。

背景技术

由于谐振接地方式可以大大提高电网的供电可靠性，因此，这种接地方式在我国配电网中被普遍采用，但随着我国电网规模的不断扩大，电力系统的运行方式也随之变化，导致传统的消弧线圈无法实现对接地电容电流的实时测量和自动补偿了，使得对接地电流的补偿效果很差，不能消除接地点产生的电弧，不能适应电网配电自动化的要求。为此，迫切需要一种能够自动补偿接地电容电流的自动消弧补偿装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种调容式自动消弧补偿装置，其设计合理，自动化程度高，使用操作便捷，抗干扰能力强，能够提高配电网供电安全可靠性，实用性强，使用效果好，推广应用价值高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：包括Z型接地变压器、消弧线圈、电容调节柜和电容器投切控制器，所述Z型接地变压器的A相绕组、B相绕组和C相绕组分别对应与电网的A相输电线、B相输电线和C相输电线相接，所述Z型接地变压器的中性点通过隔离开关与消弧线圈一次绕组的一个接线端相接，所述消弧线圈一次绕组的另一个接线端接地，所述电容调节柜内设置有多组相互并联的电容投切电路，多组所述电容投切电路均与所述消弧线圈的二次绕组并联，每组电容投切电路均由相互串联的电容器C、电抗器L和TSC可控硅开关构成；所述电容器投切控制器包括第一微控制器模块和通过远程通信电路模块与所述第一微控制器模块相接的一个或多个第二微控制器模块，所述第一微控制器模块的输入端接有电流信号调理电路模块和四个电压信号调理电路模块，所述电流信号调理电路模块的输入端接有用于对所述消弧线圈的补偿电流进行检测的电流互感器，所述电流互感器与所述消弧线圈的一次绕组接地的接线端相接；四个所述电压信号调理电路模块的输入端分别接有用于对电网的A相电压进行检测的A相电压互感器、用于对电网的B相电压进行检测的B相电压互感器、用于对电网的C相电压进行检测的C相电压互感器和用于对电网中性点位移电压进行检测的中性点位移电压互感器，所述A相电压互感器与电网的A相输电线相接，所述B相电压互感器与电网的B相输电线相接，所述C相电压互感器与电网的C相输电线相接，所述中性点位移电压互感器与Z型接地变压器的中性点相接；所述第一微控制器模块的输出端接有第一LCD驱动电路模块和多个分别对应与多个所述TSC可控硅开关相接的可控硅触发控制电路模块，所述第一LCD驱动电路模块的输出端接有第一LCD显示电路模块；所述消弧线圈的二次绕组上接有用于对所述消弧线圈的二次绕组电压过零进行检测的过零检测电路模块，多个所述可控硅触发控制电路模块均与所述过零检测电路模块相接；所述第二微控制器模块的输出端接有第二LCD驱动电路模块，所述第二LCD驱动电路模块的输出端接有第二LCD显示电路模块。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第一微控制器模块为DSP芯片TMS320F2812。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第二微控制器模块为51系列单片机，所述远程通信电路模块为RS-485通信电路模块。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述电流信号调理电路模块包括第一芯片TLC2274和非极性电容C1，以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13；所述第一芯片TLC2274的引脚2与电阻R2的一端和电阻R3的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚3与电阻R4的一端和非极性电容C1的一端相接，所述电阻R4的另一端和电阻R1的一端均与电流互感器的二次绕组的一个接线端子相接，所述电阻R2的另一端、非极性电容C1的另一端、电流互感器的二次绕组的另一个接线端子和电阻R1的另一端均接地，所述第一芯片TLC2274的引脚1与电阻R3的另一端和电阻R5的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚6与电阻R5的另一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端相接，所述电阻R6的另一端与+5V电源相接，所述第一芯片TLC2274的引脚5通过电阻R8接地，所述第一芯片TLC2274的引脚7与电阻R7的另一端和电阻R9的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚9与电阻R9的另一端和电阻R11的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚10通过电阻R10接地，所述第一芯片TLC2274的引脚8与电阻R11的另一端和电阻R12的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚12与电阻R12的另一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚14与第一芯片TLC2274的引脚13和电阻R13的一端相接，所述电阻R13的另一端为所述电流信号调理电路模块的输出端且与DSP芯片TMS320F2812的引脚174相接。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述A相电压互感器、B相电压互感器、C相电压互感器和中性点位移电压互感器均为电流型电压互感器，所述A相电压互感器的一次绕组的一个接线端通过电阻R15与电网的A相输电线相接，所述A相电压互感器的一次绕组的另一个接线端接地；所述B相电压互感器的一次绕组的一个接线端通过电阻R16与电网的B相输电线相接，所述B相电压互感器的一次绕组的另一个接线端接地；所述C相电压互感器的一次绕组的一个接线端通过电阻R17与电网的C相输电线相接，所述C相电压互感器的一次绕组的另一个接线端接地；所述中性点位移电压互感器的一次绕组的一个接线端通过电阻R18与Z型接地变压器的中性点相接，所述中性点位移电压互感器的一次绕组的另一个接线端接地。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述电压信号调理电路模块包括第二芯片TLC2274和非极性电容C2，以及电阻R14、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29和R30；所述第二芯片TLC2274的引脚2与电阻R19的一端和电阻R20的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚3与电阻R21的一端和非极性电容C2的一端相接，所述电阻R21的另一端和电阻R14的一端均与A相电压互感器、B相电压互感器、C相电压互感器或中性点位移电压互感器的二次绕组的一个接线端子相接，所述电阻R19的另一端、非极性电容C2的另一端和电阻R14的另一端，以及A相电压互感器、B相电压互感器、C相电压互感器和中性点位移电压互感器的二次绕组的另一个接线端子均接地，所述第二芯片TLC2274的引脚1与电阻R20的另一端和电阻R22的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚6与电阻R22的另一端、电阻R23的一端和电阻R24的一端相接，所述电阻R23的另一端与+5V电源相接，所述第二芯片TLC2274的引脚5通过电阻R25接地，所述第二芯片TLC2274的引脚7与电阻R24的另一端和电阻R26的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚9与电阻R26的另一端和电阻R28的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚10通过电阻R27接地，所述第二芯片TLC2274的引脚8与电阻R28的另一端和电阻R29的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚12与电阻R29的另一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚14与第二芯片TLC2274的引脚13和电阻R30的一端相接，所述电阻R30的另一端为所述电压信号调理电路模块的输出端且与DSP芯片TMS320F2812的引脚170、引脚171、引脚172或引脚173相接。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第一LCD显示电路模块为LCD12864液晶显示屏，所述第一LCD驱动电路模块主要由芯片SN74LS245N构成。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述过零检测电路模块包括全桥整流器D10和芯片TLP521，以及电阻R31、R32、R33和R34；所述全桥整流器D10的一个交流输入端通过电阻R31与所述消弧线圈的二次绕组的一个接线端相接，所述全桥整流器D10的另一个交流输入端通过电阻R32与所述消弧线圈的二次绕组的另一个接线端相接，所述全桥整流器D10的正极直流电压输出端通过电阻R33与所述芯片TLP521的引脚1相接，所述全桥整流器D10的负极直流电压输出端与所述芯片TLP521的引脚2相接，所述芯片TLP521的引脚3为所述过零检测电路模块的过零信号输出端OUT0且通过电阻R34与+5V电源相接，所述芯片TLP521的引脚4接地。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述可控硅触发控制电路模块包括芯片74LS04、第一芯片74LS08、第二芯片74LS08、芯片MOC3021和非极性电容C10，以及电阻R35和R36；所述第一芯片74LS08的引脚1与DSP芯片TMS320F2812的引脚18、引脚43、引脚80或引脚85相接，所述第一芯片74LS08的引脚2与芯片74LS04的引脚2相接，所述芯片74LS04的引脚1与DSP芯片TMS320F2812的引脚103、引脚108、引脚121或引脚125相接，所述第一芯片74LS08的引脚3与第二芯片74LS08的引脚2相接，所述第二芯片74LS08的引脚1与所述过零检测电路模块的过零信号输出端OUT0相接，所述第二芯片74LS08的引脚3通过电阻R35与所述芯片MOC3021的引脚1相接，所述芯片MOC3021的引脚2接地，所述芯片MOC3021的引脚3与TSC可控硅开关的引脚4相接，所述芯片MOC3021的引脚4与TSC可控硅开关的引脚3相接，所述TSC可控硅开关的引脚1与电容器C的一端和非极性C10的一端相接，所述TSC可控硅开关的引脚2与电抗器L的一端和电阻R36的一端相接，所述非极性C10的另一端与电阻R36的另一端相接。

上述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第二LCD显示电路模块为LCD1602液晶显示屏，所述第二LCD驱动电路模块主要由芯片SN74LS245N构成。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型设计合理，自动化程度高，使用操作便捷。

2、本实用新型采用了第一微控制器模块和第二微控制器模块双CPU的结构，具有抗干扰能力强、在恶劣的环境下能较好地工作的特点。

3、本实用新型电容投切电路由相互串联的电容器C、电抗器L和TSC可控硅开关构成，通过串联电抗器L，遏制了消弧线圈开关动作时产生的谐波干扰。

4、当发生单相接地故障时，本实用新型能够迅速调节消弧线圈二次侧电容器的投入，产生补偿故障点电流，从而减小故障点的残流，抑制弧光过电压，提高供电的可靠性，减小对附近弱电系统的干扰。

5、本实用新型满足第一微控制器模块发出触发TSC可控硅开关的脉冲和过零检测电路模块检测到所述消弧线圈的二次绕组电压过零两个条件时，可控硅触发控制电路模块才控制TSC可控硅开关闭合，提高了电容器投切的可靠性，避免了误动作。

6、本实用新型对提高配电网供电安全可靠性、减小设备损坏、消除铁磁谐振和保护运行人员人身安全等方面都具有重要意义。

7、本实用新型的实用性强，使用效果好，推广应用价值高。

综上所述，本实用新型设计合理，自动化程度高，使用操作便捷，抗干扰能力强，能够提高配电网供电安全可靠性，实用性强，使用效果好，推广应用价值高。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的整体连接关系示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

图3为本实用新型电流信号调理电路模块的电路原理图。

图4为本实用新型电压信号调理电路模块的电路原理图。

图5为本实用新型过零检测电路模块的电路原理图。

图6为本实用新型可控硅触发控制电路模块的电路原理图。

附图标记说明:

1—Z型接地变压器；2—消弧线圈；3—电容调节柜；

4—电容器投切控制器；4-1—第一微控制器模块；

4-2—电压信号调理电路模块；4-3—电流信号调理电路模块；

4-4—第二LCD显示电路模块；4-5—第一LCD显示电路模块；

4-6—可控硅触发控制电路模块；4-7—过零检测电路模块；

4-8—第一LCD驱动电路模块；4-9—远程通信电路模块；

4-10—第二微控制器模块；4-11—第二LCD驱动电路模块；

5—A相电压互感器；6—B相电压互感器；7—C相电压互感器；

8—中性点位移电压互感器；9—电流互感器；

10—隔离开关；11—电容投切电路。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括Z型接地变压器1、消弧线圈2、电容调节柜3和电容器投切控制器4，所述Z型接地变压器1的A相绕组、B相绕组和C相绕组分别对应与电网的A相输电线、B相输电线和C相输电线相接，所述Z型接地变压器1的中性点通过隔离开关10与消弧线圈2一次绕组的一个接线端相接，所述消弧线圈2一次绕组的另一个接线端接地，所述电容调节柜3内设置有多组相互并联的电容投切电路11，多组所述电容投切电路11均与所述消弧线圈2的二次绕组并联，每组电容投切电路11均由相互串联的电容器C、电抗器L和TSC可控硅开关构成；所述电容器投切控制器4包括第一微控制器模块4-1和通过远程通信电路模块4-9与所述第一微控制器模块4-1相接的一个或多个第二微控制器模块4-10，所述第一微控制器模块4-1的输入端接有电流信号调理电路模块4-3和四个电压信号调理电路模块4-2，所述电流信号调理电路模块4-3的输入端接有用于对所述消弧线圈2的补偿电流进行检测的电流互感器9，所述电流互感器9与所述消弧线圈2的一次绕组接地的接线端相接；四个所述电压信号调理电路模块4-2的输入端分别接有用于对电网的A相电压进行检测的A相电压互感器5、用于对电网的B相电压进行检测的B相电压互感器6、用于对电网的C相电压进行检测的C相电压互感器7和用于对电网中性点位移电压进行检测的中性点位移电压互感器8，所述A相电压互感器5与电网的A相输电线相接，所述B相电压互感器6与电网的B相输电线相接，所述C相电压互感器7与电网的C相输电线相接，所述中性点位移电压互感器8与Z型接地变压器1的中性点相接；所述第一微控制器模块4-1的输出端接有第一LCD驱动电路模块4-8和多个分别对应与多个所述TSC可控硅开关相接的可控硅触发控制电路模块4-6，所述第一LCD驱动电路模块4-8的输出端接有第一LCD显示电路模块4-5；所述消弧线圈2的二次绕组上接有用于对所述消弧线圈2的二次绕组电压过零进行检测的过零检测电路模块4-7，多个所述可控硅触发控制电路模块4-6均与所述过零检测电路模块4-7相接；所述第二微控制器模块4-10的输出端接有第二LCD驱动电路模块4-11，所述第二LCD驱动电路模块4-11的输出端接有第二LCD显示电路模块4-4。

本实施例中，所述第一微控制器模块4-1为DSP芯片TMS320F2812。所述第二微控制器模块4-10为51系列单片机，所述远程通信电路模块4-9为RS-485通信电路模块。采用了第一微控制器模块4-1和第二微控制器模块4-10双CPU的结构，具有抗干扰能力强、在恶劣的环境下能较好地工作的特点。RS-485通信采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力，理论上，通信速率在100Kbps及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米。

如图3所示，本实施例中，所述电流信号调理电路模块4-3包括第一芯片TLC2274和非极性电容C1，以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13；所述第一芯片TLC2274的引脚2与电阻R2的一端和电阻R3的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚3与电阻R4的一端和非极性电容C1的一端相接，所述电阻R4的另一端和电阻R1的一端均与电流互感器9的二次绕组的一个接线端子相接，所述电阻R2的另一端、非极性电容C1的另一端、电流互感器9的二次绕组的另一个接线端子和电阻R1的另一端均接地，所述第一芯片TLC2274的引脚1与电阻R3的另一端和电阻R5的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚6与电阻R5的另一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端相接，所述电阻R6的另一端与+5V电源相接，所述第一芯片TLC2274的引脚5通过电阻R8接地，所述第一芯片TLC2274的引脚7与电阻R7的另一端和电阻R9的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚9与电阻R9的另一端和电阻R11的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚10通过电阻R10接地，所述第一芯片TLC2274的引脚8与电阻R11的另一端和电阻R12的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚12与电阻R12的另一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚14与第一芯片TLC2274的引脚13和电阻R13的一端相接，所述电阻R13的另一端为所述电流信号调理电路模块4-3的输出端且与DSP芯片TMS320F2812的引脚174相接。

如图1所示，本实施例中，所述A相电压互感器5、B相电压互感器6、C相电压互感器7和中性点位移电压互感器8均为电流型电压互感器，所述A相电压互感器5的一次绕组的一个接线端通过电阻R15与电网的A相输电线相接，所述A相电压互感器5的一次绕组的另一个接线端接地；所述B相电压互感器6的一次绕组的一个接线端通过电阻R16与电网的B相输电线相接，所述B相电压互感器6的一次绕组的另一个接线端接地；所述C相电压互感器7的一次绕组的一个接线端通过电阻R17与电网的C相输电线相接，所述C相电压互感器7的一次绕组的另一个接线端接地；所述中性点位移电压互感器8的一次绕组的一个接线端通过电阻R18与Z型接地变压器1的中性点相接，所述中性点位移电压互感器8的一次绕组的另一个接线端接地。

如图4所示，本实施例中，所述电压信号调理电路模块4-2包括第二芯片TLC2274和非极性电容C2，以及电阻R14、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29和R30；所述第二芯片TLC2274的引脚2与电阻R19的一端和电阻R20的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚3与电阻R21的一端和非极性电容C2的一端相接，所述电阻R21的另一端和电阻R14的一端均与A相电压互感器5、B相电压互感器6、C相电压互感器7或中性点位移电压互感器8的二次绕组的一个接线端子相接，所述电阻R19的另一端、非极性电容C2的另一端和电阻R14的另一端，以及A相电压互感器5、B相电压互感器6、C相电压互感器7和中性点位移电压互感器8的二次绕组的另一个接线端子均接地，所述第二芯片TLC2274的引脚1与电阻R20的另一端和电阻R22的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚6与电阻R22的另一端、电阻R23的一端和电阻R24的一端相接，所述电阻R23的另一端与+5V电源相接，所述第二芯片TLC2274的引脚5通过电阻R25接地，所述第二芯片TLC2274的引脚7与电阻R24的另一端和电阻R26的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚9与电阻R26的另一端和电阻R28的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚10通过电阻R27接地，所述第二芯片TLC2274的引脚8与电阻R28的另一端和电阻R29的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚12与电阻R29的另一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚14与第二芯片TLC2274的引脚13和电阻R30的一端相接，所述电阻R30的另一端为所述电压信号调理电路模块4-2的输出端且与DSP芯片TMS320F2812的引脚170、引脚171、引脚172或引脚173相接。

本实施例中，所述第一LCD显示电路模块4-5为LCD12864液晶显示屏，所述第一LCD驱动电路模块4-8主要由芯片SN74LS245N构成。

如图5所示，本实施例中，所述过零检测电路模块4-7包括全桥整流器D10和芯片TLP521，以及电阻R31、R32、R33和R34；所述全桥整流器D10的一个交流输入端通过电阻R31与所述消弧线圈2的二次绕组的一个接线端相接，所述全桥整流器D10的另一个交流输入端通过电阻R32与所述消弧线圈2的二次绕组的另一个接线端相接，所述全桥整流器D10的正极直流电压输出端通过电阻R33与所述芯片TLP521的引脚1相接，所述全桥整流器D10的负极直流电压输出端与所述芯片TLP521的引脚2相接，所述芯片TLP521的引脚3为所述过零检测电路模块4-7的过零信号输出端OUT0且通过电阻R34与+5V电源相接，所述芯片TLP521的引脚4接地。

如图6所示，本实施例中，所述可控硅触发控制电路模块4-6包括芯片74LS04、第一芯片74LS08、第二芯片74LS08、芯片MOC3021和非极性电容C10，以及电阻R35和R36；所述第一芯片74LS08的引脚1与DSP芯片TMS320F2812的引脚18、引脚43、引脚80或引脚85相接，所述第一芯片74LS08的引脚2与芯片74LS04的引脚2相接，所述芯片74LS04的引脚1与DSP芯片TMS320F2812的引脚103、引脚108、引脚121或引脚125相接，所述第一芯片74LS08的引脚3与第二芯片74LS08的引脚2相接，所述第二芯片74LS08的引脚1与所述过零检测电路模块4-7的过零信号输出端OUT0相接，所述第二芯片74LS08的引脚3通过电阻R35与所述芯片MOC3021的引脚1相接，所述芯片MOC3021的引脚2接地，所述芯片MOC3021的引脚3与TSC可控硅开关的引脚4相接，所述芯片MOC3021的引脚4与TSC可控硅开关的引脚3相接，所述TSC可控硅开关的引脚1与电容器C的一端和非极性C10的一端相接，所述TSC可控硅开关的引脚2与电抗器L的一端和电阻R36的一端相接，所述非极性C10的另一端与电阻R36的另一端相接。

本实施例中，所述第二LCD显示电路模块4-4为LCD1602液晶显示屏，所述第二LCD驱动电路模块4-11主要由芯片SN74LS245N构成。

本实用新型的工作原理及工作过程是：所述电流互感器9对所述消弧线圈2的补偿电流进行实时检测并将所检测到的信号输出给电流信号调理电路模块4-3，电流信号调理电路模块4-3对其接收到的信号进行I/V转换、放大、滤波和缩小调理后输出给第一微控制器模块4-1；所述A相电压互感器5对电网的A相电压进行实时检测并将所检测到的信号输出给与其相接的电压信号调理电路模块4-2，所述B相电压互感器6对电网的B相电压进行实时检测并将所检测到的信号输出给与其相接的电压信号调理电路模块4-2，所述C相电压互感器7对电网的C相电压进行实时检测并将所检测到的信号输出给与其相接的电压信号调理电路模块4-2，所述中性点位移电压互感器8对电网中性点位移电压进行实时检测并将所检测到的信号输出给与其相接的电压信号调理电路模块4-2；四个所述电压信号调理电路模块4-2分别对其接收到的信号进行I/V转换、放大、滤波和缩小调理后输出给第一微控制器模块4-1；所述第一微控制器模块4-1接收电流信号调理电路模块4-3输出的信号和电压信号调理电路模块4-2输出的信号并对其接收到的信号进行分析处理，得到电网脱谐度和对地电容电流数据并通过第一LCD驱动电路模块4-8驱动第一LCD显示电路模块4-5显示数据；同时将分析处理得到的数据通过远程通信电路模块4-9传输给一个或多个第二微控制器模块4-10，第二微控制器模块4-10通过与其相接的第二LCD驱动电路模块4-11驱动第二LCD显示电路模块4-4显示数据。同时，所述第一微控制器模块4-1还将电网中性点位移电压与预先设定的额定相电压进行比较，当电网中性点位移电压大于额定相电压50％时，判断为发生了接地故障，此时，所述第一微控制器模块4-1发出触发TSC可控硅开关的脉冲给可控硅触发控制电路模块4-6，当所述过零检测电路模块4-7检测到所述消弧线圈2的二次绕组电压过零时，所述可控硅触发控制电路模块4-6立即控制TSC可控硅开关闭合，投切与该可控硅触发控制电路模块4-6相接的电容器C，对故障电流进行补偿，从而减小残流，使电弧熄灭。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：包括Z型接地变压器（1）、消弧线圈（2）、电容调节柜（3）和电容器投切控制器（4），所述Z型接地变压器（1）的A相绕组、B相绕组和C相绕组分别对应与电网的A相输电线、B相输电线和C相输电线相接，所述Z型接地变压器（1）的中性点通过隔离开关（10）与消弧线圈（2）一次绕组的一个接线端相接，所述消弧线圈（2）一次绕组的另一个接线端接地，所述电容调节柜（3）内设置有多组相互并联的电容投切电路（11），多组所述电容投切电路（11）均与所述消弧线圈（2）的二次绕组并联，每组电容投切电路（11）均由相互串联的电容器C、电抗器L和TSC可控硅开关构成；所述电容器投切控制器（4）包括第一微控制器模块（4-1）和通过远程通信电路模块（4-9）与所述第一微控制器模块（4-1）相接的一个或多个第二微控制器模块（4-10），所述第一微控制器模块（4-1）的输入端接有电流信号调理电路模块（4-3）和四个电压信号调理电路模块（4-2），所述电流信号调理电路模块（4-3）的输入端接有用于对所述消弧线圈（2）的补偿电流进行检测的电流互感器（9），所述电流互感器（9）与所述消弧线圈（2）的一次绕组接地的接线端相接；四个所述电压信号调理电路模块（4-2）的输入端分别接有用于对电网的A相电压进行检测的A相电压互感器（5）、用于对电网的B相电压进行检测的B相电压互感器（6）、用于对电网的C相电压进行检测的C相电压互感器（7）和用于对电网中性点位移电压进行检测的中性点位移电压互感器（8），所述A相电压互感器（5）与电网的A相输电线相接，所述B相电压互感器（6）与电网的B相输电线相接，所述C相电压互感器（7）与电网的C相输电线相接，所述中性点位移电压互感器（8）与Z型接地变压器（1）的中性点相接；所述第一微控制器模块（4-1）的输出端接有第一LCD驱动电路模块（4-8）和多个分别对应与多个所述TSC可控硅开关相接的可控硅触发控制电路模块（4-6），所述第一LCD驱动电路模块（4-8）的输出端接有第一LCD显示电路模块（4-5）；所述消弧线圈（2）的二次绕组上接有用于对所述消弧线圈（2）的二次绕组电压过零进行检测的过零检测电路模块（4-7），多个所述可控硅触发控制电路模块（4-6）均与所述过零检测电路模块（4-7）相接；所述第二微控制器模块（4-10）的输出端接有第二LCD驱动电路模块（4-11），所述第二LCD驱动电路模块（4-11）的输出端接有第二LCD显示电路模块（4-4）。

2.按照权利要求1所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第一微控制器模块（4-1）为DSP芯片TMS320F2812。

3.按照权利要求2所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第二微控制器模块（4-10）为51系列单片机，所述远程通信电路模块（4-9）为RS-485通信电路模块。

4.按照权利要求2所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述电流信号调理电路模块（4-3）包括第一芯片TLC2274和非极性电容C1，以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13；所述第一芯片TLC2274的引脚2与电阻R2的一端和电阻R3的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚3与电阻R4的一端和非极性电容C1的一端相接，所述电阻R4的另一端和电阻R1的一端均与电流互感器（9）的二次绕组的一个接线端子相接，所述电阻R2的另一端、非极性电容C1的另一端、电流互感器（9）的二次绕组的另一个接线端子和电阻R1的另一端均接地，所述第一芯片TLC2274的引脚1与电阻R3的另一端和电阻R5的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚6与电阻R5的另一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端相接，所述电阻R6的另一端与+5V电源相接，所述第一芯片TLC2274的引脚5通过电阻R8接地，所述第一芯片TLC2274的引脚7与电阻R7的另一端和电阻R9的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚9与电阻R9的另一端和电阻R11的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚10通过电阻R10接地，所述第一芯片TLC2274的引脚8与电阻R11的另一端和电阻R12的一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚12与电阻R12的另一端相接，所述第一芯片TLC2274的引脚14与第一芯片TLC2274的引脚13和电阻R13的一端相接，所述电阻R13的另一端为所述电流信号调理电路模块（4-3）的输出端且与DSP芯片TMS320F2812的引脚174相接。

5.按照权利要求2所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述A相电压互感器（5）、B相电压互感器（6）、C相电压互感器（7）和中性点位移电压互感器（8）均为电流型电压互感器，所述A相电压互感器（5）的一次绕组的一个接线端通过电阻R15与电网的A相输电线相接，所述A相电压互感器（5）的一次绕组的另一个接线端接地；所述B相电压互感器（6）的一次绕组的一个接线端通过电阻R16与电网的B相输电线相接，所述B相电压互感器（6）的一次绕组的另一个接线端接地；所述C相电压互感器（7）的一次绕组的一个接线端通过电阻R17与电网的C相输电线相接，所述C相电压互感器（7）的一次绕组的另一个接线端接地；所述中性点位移电压互感器（8）的一次绕组的一个接线端通过电阻R18与Z型接地变压器（1）的中性点相接，所述中性点位移电压互感器（8）的一次绕组的另一个接线端接地。

6.按照权利要求5所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述电压信号调理电路模块（4-2）包括第二芯片TLC2274和非极性电容C2，以及电阻R14、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29和R30；所述第二芯片TLC2274的引脚2与电阻R19的一端和电阻R20的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚3与电阻R21的一端和非极性电容C2的一端相接，所述电阻R21的另一端和电阻R14的一端均与A相电压互感器（5）、B相电压互感器（6）、C相电压互感器（7）或中性点位移电压互感器（8）的二次绕组的一个接线端子相接，所述电阻R19的另一端、非极性电容C2的另一端和电阻R14的另一端，以及A相电压互感器（5）、B相电压互感器（6）、C相电压互感器（7）和中性点位移电压互感器（8）的二次绕组的另一个接线端子均接地，所述第二芯片TLC2274的引脚1与电阻R20的另一端和电阻R22的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚6与电阻R22的另一端、电阻R23的一端和电阻R24的一端相接，所述电阻R23的另一端与+5V电源相接，所述第二芯片TLC2274的引脚5通过电阻R25接地，所述第二芯片TLC2274的引脚7与电阻R24的另一端和电阻R26的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚9与电阻R26的另一端和电阻R28的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚10通过电阻R27接地，所述第二芯片TLC2274的引脚8与电阻R28的另一端和电阻R29的一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚12与电阻R29的另一端相接，所述第二芯片TLC2274的引脚14与第二芯片TLC2274的引脚13和电阻R30的一端相接，所述电阻R30的另一端为所述电压信号调理电路模块（4-2）的输出端且与DSP芯片TMS320F2812的引脚170、引脚171、引脚172或引脚173相接。

7.按照权利要求2所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第一LCD显示电路模块（4-5）为LCD12864液晶显示屏，所述第一LCD驱动电路模块（4-8）主要由芯片SN74LS245N构成。

8.按照权利要求2所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述过零检测电路模块（4-7）包括全桥整流器D10和芯片TLP521，以及电阻R31、R32、R33和R34；所述全桥整流器D10的一个交流输入端通过电阻R31与所述消弧线圈（2）的二次绕组的一个接线端相接，所述全桥整流器D10的另一个交流输入端通过电阻R32与所述消弧线圈（2）的二次绕组的另一个接线端相接，所述全桥整流器D10的正极直流电压输出端通过电阻R33与所述芯片TLP521的引脚1相接，所述全桥整流器D10的负极直流电压输出端与所述芯片TLP521的引脚2相接，所述芯片TLP521的引脚3为所述过零检测电路模块（4-7）的过零信号输出端OUT0且通过电阻R34与+5V电源相接，所述芯片TLP521的引脚4接地。

9.按照权利要求8所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述可控硅触发控制电路模块（4-6）包括芯片74LS04、第一芯片74LS08、第二芯片74LS08、芯片MOC3021和非极性电容C10，以及电阻R35和R36；所述第一芯片74LS08的引脚1与DSP芯片TMS320F2812的引脚18、引脚43、引脚80或引脚85相接，所述第一芯片74LS08的引脚2与芯片74LS04的引脚2相接，所述芯片74LS04的引脚1与DSP芯片TMS320F2812的引脚103、引脚108、引脚121或引脚125相接，所述第一芯片74LS08的引脚3与第二芯片74LS08的引脚2相接，所述第二芯片74LS08的引脚1与所述过零检测电路模块（4-7）的过零信号输出端OUT0相接，所述第二芯片74LS08的引脚3通过电阻R35与所述芯片MOC3021的引脚1相接，所述芯片MOC3021的引脚2接地，所述芯片MOC3021的引脚3与TSC可控硅开关的引脚4相接，所述芯片MOC3021的引脚4与TSC可控硅开关的引脚3相接，所述TSC可控硅开关的引脚1与电容器C的一端和非极性C10的一端相接，所述TSC可控硅开关的引脚2与电抗器L的一端和电阻R36的一端相接，所述非极性C10的另一端与电阻R36的另一端相接。

10.按照权利要求2所述的一种调容式自动消弧补偿装置，其特征在于：所述第二LCD显示电路模块（4-4）为LCD1602液晶显示屏，所述第二LCD驱动电路模块（4-11）主要由芯片SN74LS245N构成。

Images