CN2702502Y

CN2702502Y - 一种电压互感器铁磁谐振诊断消除装置

Info

Publication number: CN2702502Y
Application number: CN 200420005829
Authority: CN
Inventors: 李文征; 郑春宇
Original assignee: Lbd Electric Co ltd
Current assignee: Lbd Electric Co ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2014-03-04

Abstract

一种电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，属控制技术领域，用于提供一种能对铁磁谐振进行准确诊断从而能可靠进行消谐的装置。其技术方案是：它由中央处理单元、模拟量输入单元、消谐与输出单元、人机接口单元组成，模拟量输入单元的输入端接电压互感器开口三角电压及A、B、C三相电压，其输出端接中央处理单元的输入端，中央处理单元的输出端接消谐与输出单元的输入端，人机接口单元与中央处理单元相连接。在本实用新型中，中央处理单元通过检测和处理引入的电压互感器开口三角电压和系统A、B、C三相电压的变量，可以对铁磁谐振做出准确诊断，并触发消谐装置正确动作，克服了以往存在的误动或拒动等缺陷。

Description

一种电压互感器铁磁谐振诊断消除装置

技术领域：

本实用新型涉及一种用于消除互感器的铁磁谐振故障的装置，属控制技术领域。

背景技术：

电压互感器是电力系统中常用的设备，它和系统的电容参数形成许多复杂的振荡回路，由于电磁式电压互感器的非线性特性，当满足一定条件时，就有可能激发起铁磁谐振过电压。铁磁谐振的频率可以是基波、也可以是高次谐波(一般为3倍频)或分次谐波(一般为3分频、2分频等)。当互感器所在的电力系统发生铁磁谐振时，经常导致电压互感器烧毁或爆炸，造成恶性事故。为此，传统的解决方法是在互感器开口三角绕组上串接灯泡或电阻进行衰减。这种方法是把一个复杂的问题简单地进行了“打包”，以致无法针对具体问题做出准确的诊断，不能从根本上解决问题。

为此，一种模拟式消谐装置应运而生，它能消除某一特定频率的铁磁谐振，然而却又常因弧光接地而误动作。随后，人们又提出一种微机智能化的消谐方法，然其判断的依据仍是电压互感器开口三角电压的数值。电压互感器发生铁磁谐振时，开口三角出现电压仅是故障特征之一，当系统发生单相接地、电压互感器发生高压侧熔断器熔断或发生系统谐振，开口三角都要出现电压，此时以此为判据的这种消谐装置不可避免的也要发生误动作、误报警。

另外，由于谐振回路及谐振成因的复杂性，导致谐振频率的多样性，表现为三分频谐振、二分频及其附近频率的谐振、工频谐振、三倍频谐振，等等。而普通消谐装置仅能消除某一频率的谐振而不能完全消除各种频率的谐振，以致产生误动或拒动。

发明内容

本实用新型用于克服传统谐振诊断易于误报的缺陷而提供一种能对铁磁谐振进行准确诊断、从而能可靠进行消谐的电压互感器铁磁谐振诊断与消除装置。

解决上述问题的技术方案是：

一种电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，它由中央处理单元1、模拟量输入单元2、消谐与输出单元3、人机接口单元4组成，模拟量输入单元2的输入端接电压互感器开口三角电压及A、B、C三相电压，其输出端接中央处理单元1的输入端，中央处理单元1的输出端接消谐与输出单元3的输入端，人机接口单元4与中央处理单元1相连接。

上述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，所述中央处理单元1由中央处理器CPU、A/D转换器U11、存储器U10、PSD芯片U4组成，CPU的AD0～AD15端口通过总线分别与PSD芯片U4的AD0～AD15端口、存储器U10的D0～D7端口、A8～A14端口、A/D转换器U11的D0～D7端口相连接，CPU的/RD、/WR端口分别接PSD芯片U4的CNTL0、CNTL1端口、存储器U10的WE、OE端口、A/D转换器U11的/WR、/RD端口，CPU的P1.5端口接A/D转换器U11的/INT端口，CPU的HSO.1～HSO.3端口接消谐与输出单元3，PSD芯片U4的PG0～PG7端口通过总线接存储器U10的A0～A7端口，PF0～PF7端口、PC0～PC4端口和PB0～PB4端口分别通过总线接人机接口单元4，PSD芯片U4的PB6、PB7端口分别连接存储器U10的CS1端口、A/D转换器的/CS端口，A/D转换器U11的CH0～CH3端口分别接模拟量输入单元2的4个输出端。

上述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，所述模拟量输入单元2由相同的四个电路组成，每个电路又由电压互感器、运放器组成，其中电压互感器的输入端分别连接开口三角电压及A、B、C三相电压，电压互感器的输出端接运放器，运放器和电阻、电容接成一阶滤波电路，运放器的输出端连接A/D转换器的信号输入端。

上述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，所述消谐与输出单元3由反相器U2、固态继电器U3、综合报警继电器KA1、装置故障报警继电器KA2组成，反相器U2的三个输入端分别与中央处理单元1的CPU的HSO.1～HSO.3端口相连接，它的三个输出端分别与固态继电器U3的VCC端口、综合报警继电器KA1和装置故障报警继电器KA2的控制线圈相连接。

上述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，所述人机接口单元4由显示芯片U16、按键电路、指示灯电路组成，显示芯片U16的信号输入端与中央处理单元1中PSD芯片U4的PF0～PF7端口、PC0～PC4端口相连接；每个按键电路均由按键S1，电阻R1、反相器U5组成，按键与电阻串联后接在电源VCC和地之间，其串接点接反相器的输入端，输出端经总线接到中央处理单元1中PSD芯片U4的PB0～PB4端口，指示灯电路由发光二极管LED1、电阻R6串接组成，串接电路的一端接电源VCC，另一端经总线接PSD芯片的U4PA1～PA7端口。

采用这种结构的电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，中央处理单元通过检测和处理引入的电压互感器开口三角电压和系统的A、B、C三相电压的变量，大大丰富了诊断的判据，可以对铁磁谐振做出准确诊断，并触发消谐装置正确动作，克服了以往存在的误动或拒动等缺陷。

附图说明

图1是本实用新型的电原理框图；

图2是电路原理图。

具体实施方式

从图中可以看到，本实用新型由中央处理单元1、模拟量输入单元2、消谐与输出单元3、人机接口单元4组成。

中央处理单元1由中央处理器(CPU)80C196、PSD935芯片、存储器U10 62256、A/D转换器U11 MAX197组成。中央处理器是装置的核心，它通过总线与PSD935芯片、存储器U1062256、A/D转换器U11MAX197相连接，控制装置的各个单元工作。PSD935芯片内带4Mbit的FLASH ROM，64KRAM，可用于产生外部芯片选择、控制信号、或逻辑功能的24路输出的GPLD，用来满足存储程序、数据、外围接口扩展的要求。存储器U1062256用来存储采样数据以及参与计算中间变量。A/D转换器U11MAX197为多量程可程控12位A/D采样系统，提供8个模拟输入通道。本装置的模拟量输入单元2输入4个模拟量，分别定义为开口三角、A、B、C三相，共4路，与A/D转换器U11MAX197的16～19脚相连接。

模拟量输入单元2由电压互感器、运放器U12～U15、电阻R13～R16、电容C1～C4组成。运放器U12～U15采用OPO7型号，分别与电阻、电容组成4路一阶滤波电路，其输入端接电压互感器，分别对应开口三角和A、B、C三相电压。电压互感器把现场PT的信号按一定的比例变小后经滤波电路送入本装置的A/D转换器MAX197的输入端口。

消谐与输出单元3由反相器U2、固态继电器U3、综合报警继电器KA1、装置故障报警继电器KA2组成，反相器和固态继电器的型号采用74LS04和SSR。反相器74LS04的1、3、5脚分别与CPU 80C196的29、34、35脚连接，反相器74LS04的2、4、6脚分别与固态继电器SSR、综合报警继电器KA1、装置故障报警继电器KA2的1脚相连接。当装置检测到谐振时，启动固态继电器SSR消谐，同时综合报警继电器KA1的常开接点闭合指示系统铁磁谐振故障。当装置自检发现自身故障时，故障报警继电器KA2的常开接点闭合。

人机接口单元4由显示芯片U16、按键电路、指示灯电路组成。显示芯片U16采用图形点阵式液晶芯片，型号为12864A，它的选通信号由CPU 80C196控制PSD935芯片的译码电路提供，控制信号和数据总线由CPU通过PSD935芯片的通用I/O口锁存提供，即PSD935芯片的41～45脚、31～38脚分别连接液晶芯片12864A的4、5、6、15、16脚和7～14脚。按键电路采用5路按键S1～S5，每一路分别与电阻R1～R5串联后接在电源VCC和地之间，输出端分别接反相器U5～U9，按键和反相器分别采用12×12按键和74HC14反相器。按键的指示电平经由一级反相器74HC14反相处理后送入PSD935芯片的通用I/O口，即PSD935芯片的61～65脚，CPU 80C196检测按键时只需读取该口的数据即可。指示灯电路采用7路发光二极管LED1～LED7，它们分别与电阻R6～R12串联后接电源VCC，发光二极管的输出端通过总线接PSD935芯片，指示灯的数据由CPU 80C196通过PSD935芯片的通用I/O口锁存提供，即PSD935芯片的51～58脚。

本实用新型的工作过程如下：

1.本装置上电后首先进行自检。如果有故障，将故障信息通过PSD935的31～38脚输出到液晶芯片12864A的输入端7～14脚，供液晶芯片12864A显示故障信息，通过PSD935芯片的52～58脚输输出到发光二极管LED1～LED7，点亮“故障”指示灯。同时CPU 80C196的高速输出端34脚输出一个低电平至消谐与输出单元的反相器74LS04的3脚经反相驱动后由反相器74LS04的4脚输出高电平至装置故障报警继电器KA2的1脚，，驱动继电器动作。此时本装置将停止工作，直到将故障排除。

2.本装置实时检测按键信息。当有键按下时，相应按键的指示电平变低，再经反相器74HC14处理送入PSD935芯片的61～65脚，CPU检测这些管脚的电平，若为高电平则说明对应的按键被按下，发现有键按下时先进行软件延时按键消抖处理，然后再次读取按键数据，在确认有键按下后，CPU判断是何键按下，然后进行相应的操作：更改参数、查看信息等，均由软件完成。

3.本装置实时采集并计算A、B、C三相电压及开口三角电压。现场电压互感器的电压信号接到本装置电压互感器PTUo1、PTUo2、PTUo3、PTUo4的输入端，经过电压互感器变换输出到其二次后为一可被A/D转换器U11MAX197采集的微小信号，该信号经过阻容器件后送至相应运算放大器OP07的输入端3脚，阻容器件和OP07共同构成一阶滤波电路，滤波后从运算放大器OP07的输出端6脚送入A/D转换器U11MAX197的16～19脚。CPU通过地址线45～60脚控制A/D转换器U11MAX197的工作方式，当向A/D转换器U11MAX197中写入控制命令后，转换立即开始，转换完毕后A/D转换器从24脚输出一个标准的低电平中断信号送至CPU的30脚，CPU被该信号中断后执行中断处理子程序，即采集电压数据子程序。采集完毕之后计算电压值。如果开口三角电压小于消谐电压启动值，则判断A、B、C三相电压是否断线，如断线，则认为是低压侧断线，将故障信息通过PSD935芯片的31～38脚输出到液晶芯片12864A的输入端7～14脚，供液晶芯片显示故障信息，通过PSD935芯片的52～58脚输出到发光二极管LED1～LED7，点亮“断线”指示灯。CPU 80C196的高速输出端29脚输出一个低电平至反相器74LS04的5脚经反相驱动后由74LS04的6脚输出高电平至装置综合报警继电器KA1的1脚，驱动继电器动作，使之常开接点闭合，同时通过数据总线53～60脚输出故障数据到存储器U10的11～19脚，将故障信息存储起来。如果开口三角电压大于消谐电压启动值，马上利用A、B、C三相电压计算系统的负序电压值，如果负序电压值超过一定值则认为是高压侧断线，将故障信息送液晶显示，点亮“断线”指示灯，同时CPU的高速输出口线经过一级反相器驱动综合报警继电器KA1的工作线圈，使之常开接点闭合，否则再判断是否为单相接地，如果是单相接地，将故障信息送液晶芯片显示，点亮“接地”指示灯，同时CPU的高速输出口线经过一级反相器驱动综合报警继电器KA1的工作线圈，使之常开接点闭合。在判断为谐振之后，CPU 80C196的高速输出端35脚输出一个低电平至反相器74LS04的1脚经反相驱动后由74LS04的2脚输出高电平至固态继电器SSR的1脚，驱动固态继电器SSR动作，将系统的铁磁谐振消除，同时将故障信息送显示、“谐振”指示灯点亮、综合报警继电器KA1动作。

Claims

1.一种电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，其特征在于：它由中央处理单元[1]、模拟量输入单元[2]、消谐与输出单元[3]、人机接口单元[4]组成，模拟量输入单元[2]的输入端接电压互感器开口三角电压及A、B、C三相电压，其输出端接中央处理单元[1]的输入端，中央处理单元[1]的输出端接消谐与输出单元[3]的输入端，人机接口单元[4]与中央处理单元[1]相连接。

2.根据权利要求1所述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，其特征在于：所述中央处理单元[1]由中央处理器CPU、A/D转换器U11、存储器U10、PSD芯片U4组成，CPU的AD0～AD15端口通过总线分别与PSD芯片U4的AD0～AD15端口、存储器U10的D0～D7端口、A8～A14端口、A/D转换器U11的D0～D7端口相连接，CPU的/RD、/WR端口分别接PSD芯片U4的CNTL0、CNTL1端口、存储器U10的WE、OE端口、A/D转换器U11的/WR、/RD端口，CPU的P1.5端口接A/D转换器U11的/INT端口，CPU的HSO.1～HSO.3端口接消谐与输出单元[3]，PSD芯片U4的PG0～PG7端口通过总线接存储器U10的A0～A7端口，PF0～PF7端口、PC0～PC4端口和PB0～PB4端口分别通过总线接人机接口单元[4]，PSD芯片U4的PB6、PB7端口分别连接存储器U10的CS1端口、A/D转换器的/CS端口，A/D转换器U11的CH0～CH3端口分别接模拟量输入单元[2]的4个输出端。

3.根据权利要求2所述的电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，其特征在于：所述模拟量输入单元[2]由相同的四个电路组成，每个电路又由电压互感器、运放器组成，其中电压互感器的输入端分别连接开口三角电压及A、B、C三相电压，电压互感器的输出端接运放器，运放器和电阻、电容接成一阶滤波电路，运放器的输出端连接A/D转换器的信号输入端。

4.根据权利要求3所述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，其特征在于：所述消谐与输出单元[3]由反相器U2、固态继电器U3、综合报警继电器KA1、装置故障报警继电器KA2组成，反相器U2的三个输入端分别与中央处理单元[1]的CPU的HSO.1～HSO.3端口相连接，它的三个输出端分别与固态继电器U3的VCC端口、综合报警继电器KA1和装置故障报警继电器KA2的控制线圈相连接。

5.根据权利要求4所述电压互感器铁磁谐振诊断消除装置，其特征在于：所述人机接口单元[4]由显示芯片U16、按键电路、指示灯电路组成，显示芯片U16的信号输入端与中央处理单元[1]中PSD芯片U4的PF0～PF7端口、PC0～PC4端口相连接；每个按键电路均由按键S1，电阻R1、反相器U5组成，按键与电阻串联后接在电源VCC和地之间，其串接点接反相器的输入端，输出端经总线接到中央处理单元[1]中PSD芯片U4的PB0～PB4端口，指示灯电路由发光二极管LED1、电阻R6串接组成，串接电路的一端接电源VCC，另一端经总线接PSD芯片的U4PA1～PA7端口。