磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識一體化裝置的製作方法
2023-07-27 18:37:51
專利名稱：磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識一體化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種配電網中電力設備控制與保護綜合裝置，具體說涉及一種磁
閥式消弧線圈控制和接地故障線路辨識的一體化設備。
背景技術：
隨著配電網的迅速發展，配電網出線的數目越來越多。在給更多用戶供電的同時， 配電網的對地電容也越來越大，並且配電網發生接地故障的可能性也越來越大。而其中單 相接地故障又佔接地故障總數的80%以上。 此時若發生單相接地故障，電弧將會較大，而不能自動熄滅。但是非接地相對地的 電壓會升高，並且斷續性電弧接地時還會產生弧光過電壓，長期運行可能會引發相間故障。 所以在系統出現單相接地故障後，首先應設法降低電弧電流使故障情況不會發生惡化，其 次再辨識出發生接地故障的線路，對該線路進行重合閘，切斷接地點處的殘餘電弧電流。 因此在此背景要求條件下，目前國內外主要使用消弧線圈來起到降低電弧電流的 作用，另外再採用故障選線裝置來尋找故障線路。但目前普遍的情況是消弧線圈和故障選 線為不同廠家的產品，兩個原本需要緊密配合的裝置不僅沒有協調，而且不同種類的消弧 線圈特性不同給選線裝置的準確選線帶來極大的困難。實際運行過程中，這也是小電流選 線裝置的選線正確率不高的重要因素之一。 現有的消弧線圈按可否改變電感值可以分為可調消弧線圈和不可調消弧線圈。可 調消弧線圈按照調節方法不同可以分為調節匝數或改變抽頭型消弧線圈、調節氣隙型消 弧線圈和磁控型消弧線圈。 調節匝數或改變抽頭型消弧線圈不能連續調節電感，因而難以實現自動精確跟蹤 補償電容電流。調節氣隙型消弧線圈通過改變氣隙長度來調節線圈電感，動態響應速度慢， 後期維護費用大，工作噪音大。磁控型消弧線圈採用電力電子控制，可靠性高，響應速度快， 採用避開諧振點的動態全補償工作方式，實現電容電流的最佳補償。 配電網單相接地故障自動選線是目前研究的熱點技術問題。已提出不少的選線原 理和方法，但沒有出現一種方案能夠非常圓滿地解決該問題。系統在中性點加裝消弧線圈 使得零序電流大大減小，是導致選線裝置的選線正確率降低的主要因素。並且不同的消弧 線圈的特性是不一樣的。因此如果將選線裝置與消弧線圈製成一體化綜合設備，那就使得 選線裝置和消弧線圈可以相互配合，提高選線的正確率。
發明內容本實用新型的目的就是針對現有單相接地故障選線裝置與消弧線圈沒有協調配 合功能，使得選線正確率不高這一現狀，提出一種磁閥式連續可調消弧線圈控制及故障線 路辨識一體化裝置。 為完成上述發明目的所採取的技術方案是一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障 線路辨識一體化裝置，包括磁閥式連續可調消弧線圈，其特徵是由磁閥式連續可調消弧線
3圈、消弧線圈控制器和後臺顯示控制器組成； 消弧線圈控制器的DSP TMS320F2812處理器的ADCINA 0 7禾P ADCINB0 7接口與磁閥式連續可調消弧線圈及電網相聯接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB與研祥EWS-843V後臺顯示控制器串口相聯接構成RS485通訊，後臺顯示控制器內裝有PCI-1713研華採集卡。本實用新型的有益效果 本實用新型製成的環氧樹脂澆注磁閥式連續可調消弧線圈及選線綜合裝置具有以下有益效果 1、不會使系統出現虛幻接地現象； 由於本實用新型中的磁閥式連續可調消弧線圈在系統正常運行時處於空載狀態，當系統發生單相接地時，消弧線圈的輸出電流增加完全補償系統容性電流。因此不會出現使用普通消弧線圈的虛幻接地現象。 2、本實用新型具有可靠性極高，經久耐用，免維護，使用壽命長等特點； 本實用新型中磁閥式連續可調消弧線圈部分採用薄絕緣帶填料，真空澆注技術，
使樹脂的膨脹係數接近銅導線膨脹係數，可以防止線圈長期運行產生龜裂現象，具有無汙
染、免維護、自熄等特點。本實用新型的後臺顯示控制器採用工業級工控機，其性能穩定、免
維護，使用壽命長。 3.本實用新型裝置響應速度快，從空載到額定容量的過渡過程時間為0. 15秒，完全可以滿足消弧自動跟蹤和快速選出故障線路系統的要求； 本實用新型裝置在判斷出發生故障後能夠快速調節磁閥式連續可調消弧線圈的
輸出電流，從空載到額定容量的過渡過程時間為0. 15秒。並且在這段過渡過程中，本實用
新型的後臺顯示控制器利用本裝置中磁閥式連續可調消弧線圈的特性快速判斷出故障線
路，從而滿足消弧自動跟蹤和快速選出故障線路系統的要求。 4、結構緊湊，省去常規選線控制器，減少成本、提高效率、外形美觀。 該技術方案的特色之處是 (1)環氧樹脂澆注磁閥式連續可調消弧線圈和故障線路辨識裝置組成一個綜合系統，來完成消弧和選線兩個功能； (2)綜合系統只需一個後臺機和一個前臺控制器完成所有功能，減少裝置的總成本； (3)通過兩個部分的協調配合工作不僅可以保證消弧線圈的正常穩定工作，還能極大提高故障線路辨識的正確率。
圖1是為本實用新型總體的結構示意圖。[0025] 圖2是整體工作流程圖。
具體實施方式結合附圖說明本實用新型的結構。 本實用新型一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識一體化裝置，由磁閥式連續可調消弧線圈1、消弧線圈控制器2和後臺顯示控制器3三部分組成，如圖l所示，磁閥式連續可調消弧線圈1採用商品環氧樹脂澆注磁閥式連續可調消弧線圈，按現行方式磁閥式連續可調消弧線圈1輸出端與電網4相聯接，電網4的輸出端與消弧線圈控制器2的電壓、電流信號檢測端相聯接。消弧線圈控制器2可採用現行消弧線圈控制器，本實用新型採用的消弧線圈控制器2的處理器為DSP TMS320F2812，是TI公司的一款用於控制的高性能、多功能、高性價比的32位定點DSP晶片。該系統最高可在150MHz主頻下工作，並帶有18k*16位零等待周期片上SRAM和128k*16位片上FLASH(存取時間36ns) 。 TMS320F2812晶片上還包括2X8路12位ADC(最快80ns轉換時間)。選用TMS320F2812中ADCINA 0 7和ADCINB 0 7聯接磁閥式連續可調消弧線圈1進行模數轉換，另外採用SCITXDB和SCIRXDB通過串口與後臺顯示控制器進行RS485通訊。 後臺顯示控制器3是研祥EWS-843V的一體化工作站，19英寸上架結構，具有12. 1英寸高亮液晶顯示器、內置翻蓋式設計觸摸滑鼠和多功能薄膜鍵盤。後臺顯示控制器3內裝有研華高速採集卡PCI-1713測量各條出線的零序電流。 (1)消弧線圈控制器2通過TMS320F2812晶片上的AD轉換模塊測量中性點處的電壓信號和其它所需的模擬信號； (2)對測量的電壓、電流信號進行傅立葉分解計算出基波電壓、電流的幅值和相位，並計算系統的對地電容值； (3)消弧線圈控制器2通過串口與後臺顯示控制器3進行通訊，將磁閥式連續可調
消弧線圈1的狀態和系統的對地電容值等信息傳遞給後臺顯示控制器3。 (4)後臺顯示控制器3將電壓、電流的幅值和相位信息在顯示器上顯示出來。
(5)如果電壓的幅值超過門限值時，認為系統發出故障，並對電流信號進行分析，
辨識出故障線路。 (6)操作人員可以通過利用串口 RS485通訊，在後臺顯示控制器3上遠程監視和控制消弧線圈控制器2。 磁閥式連續可調消弧線圈控制及故障線路辨識綜合裝置工作原理及程序，如圖2所示，具體步驟如下 步驟一首先實時測量配電網各條出線的零序電流和中性點對地的零序電壓，通過這些電壓電流信號計算電容電流值； 當系統判斷配電網4發生單相接地故障時，綜合補償裝置發出控制脈衝命令使得磁閥式連續可調消弧線圈1輸出的電感性電流與配電網的電容性電流完全補償，達到全補償動態的目的。 步驟二消弧線圈控制器2將對地電容計算結果通過串口 485通訊傳輸給後臺顯示控制器3 ; 步驟三後臺顯示控制器3通過PCI1713高速數據採集卡測量系統零序電壓和各條
出線的零序電流，分析和計算這些信號，判斷系統有沒有發生單相接地故障； 步驟四如果系統沒有發生單相接地故障，後臺顯示控制器3則定時與消弧線圈控
制器2通訊查詢消弧線圈控制器2和磁閥式連續可調消弧線圈的工作狀態； 步驟五如果系統發生單相接地故障，後臺顯示控制器3查詢消弧線圈控制器2是
否發出控制脈衝；[0042] 步驟六後臺顯示控制器3通過分析故障前後各條出線的電流波形，辨識出故障線路； 步驟七後臺顯示控制器3記錄故障線路，保存故障時刻和各條出線零序電流波形數據； 步驟八後臺顯示控制器3接收操作人員的各種指令，並傳遞給消弧線圈控制器2 ;[0045] 步驟七的具體實施判斷過程 (1)當電網零序電壓超過規定值時，故障線路辨識系統認為電網發生單相接地故障； (2)如果判斷系統發生接地故障後，存儲故障時刻前5個周波和後11個周波的各條出線零序電流值瞬時值和零序電壓瞬時值； (3)將故障發生時刻後第2個周波的各條零序電流瞬時值與同時刻的零序電壓瞬時值相乘，並按一個周波積分，得到有功分量。找到絕對值最大的兩條出線，如果這兩條出線的有功分量同符號，則表示母線發生故障，如異號，則表示某條出線發生故障；[0049] (4)另外計算故障發生時刻後第2個到第11個周波的各條出線的零序電流基波有效值。將同一時刻前一條出線的零序電流值除以後一條出線的零序電流值，例如X工表示第一條出線的零序電流(1》除以第二條出線的零序電流(12)的值，&表示第二條出線的零序電流(12)除以第三條出線的零序電流(13)的值，以此類推。計算io個周波後，找到每一個X的最大值和最小值，進而計算出X變化範圍D。在從中找出變化範圍最大的值Dm，以及
Dm—工和Dm+1，如果Dm的變化範圍小於Dm—工和Dm+1最小值的1. 2倍，則表示母線發生故障；如果
Dm—工和Dm+1最大值是Dm—p則表示出線m發生接地故障；反之Dm—工和Dm+1最大值是Dm+1，則表示出線m+l發生故障； (5)如果步驟3和4判斷出來的故障線路(或母線)是一致的，則顯示判斷結果，並向變電站發出該出線重合閘指令；反之後臺顯示控制器3向消弧線圈控制器2發出指令，改變磁閥式連續可調消弧線圈1觸發脈衝的觸發角，例如該時刻觸發角為45度，改變為35度IO個周波時間，進行重新判斷。然後按步驟4進行重新判斷。
權利要求一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識一體化裝置，包括磁閥式連續可調消弧線圈，其特徵是由磁閥式連續可調消弧線圈、消弧線圈控制器和後臺顯示控制器組成；消弧線圈控制器的DSP TMS320F2812處理器的ADCINA 0～7和ADCINB0～7接口與磁閥式連續可調消弧線圈及電網相聯接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB與研祥EWS-843V後臺顯示控制器串口相聯接構成RS485通訊，後臺顯示控制器內裝有PCI-1713研華採集卡。
專利摘要一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識一體化裝置，由磁閥式連續可調消弧線圈、消弧線圈控制器和後臺顯示控制器組成；消弧線圈控制器處理器DSP TMS320F2812的ADCINA 0～7和ADCINB 0～7接口按常規方式與磁閥式連續可調消弧線圈相聯接，磁閥式連續可調消弧線圈與電網相聯接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB與研祥EWS-843V後臺顯示控制器串口相聯接構成RS485通訊，後臺顯示控制器內裝有PCI-1713研華採集卡。本實用新型具有可靠性極高，不會使系統出現虛幻接地現象，響應速度快，從空載到額定容量的過渡過程時間為0.15秒，結構緊湊，省去常規選線控制器，減少成本，提高效率，經久耐用，免維護，使用壽命長。
文檔編號H02H7/26GK201466719SQ20092001699
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者崔忠軍, 蔡虹, 袁佳歆, 閆春利 申請人:丹東欣泰電氣股份有限公司