一種雙母線電流互感采樣控制器的制作方法

本實用新型涉及電力系統供電領域，特別是涉及一種雙母線電流互感采樣控制器。

背景技術：

電力系統供電側針對重要的用戶都采用雙段母線的供電體制，目的是當一段母線發生故障時，可以迅速通過母聯開關從另外一段母線獲得持續的供電。這提升了供電的可靠性，但雙段母線給無功及諧波補償帶來困難。

原因在于無功及諧波補償補償裝置需要準確的測量母線上的電流大小及方向，以便計算所需的補償量，但在雙段母線供電體制中，當一段母線因故跳閘后，母聯開關接通，另外一段母線通過不同的方向向負荷供電，因此電流方向逆轉，使得固定安裝的電流互感器無法正確測量無功和諧波含量。傳統的有源濾波器的采樣控制部分都是通過電流互感器采集負載側電流的方式來計算出補償電流，也可以通過系統側的采樣電流來控制。一般都是根據現場電流采樣傳感器安裝的位置來進行相應的采樣控制程序的，在只有一段母線的情況下，可以根據現場采樣控制來選擇補償電流的計算方式，但是在多段母線，工況復雜的安裝環境中，需要對系統側或負載側采樣切換來計算需要補償的電流，此時，單一固定的采樣控制就不能滿足要求。如果安裝多套互感器來應對，一方面需要增加互感器的投入，另一方面需要無功及諧波補償設備能夠同時采集多個互感器的信號，對于當前已經投入運行的設備缺乏可實施性。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型根據各段母線開關的狀態自動的將兩端母線的電流互感器和母聯開關位置的電流互感器信號自動轉化為各段母線的實際運行電流。不論各段母線安裝位置是在系統側還是在負載側，能夠轉換為等效的系統側或者負載側的運行電流，使得無功及諧波補償設備獨立工作，不受影響。

本實用新型的目的是提供一種無論電流互感器在系統側還是負載側均能獨立工作，并能正確測量無功和諧波含量的雙母線電流互感采樣控制器。

為實現上述實用新型目的，本實用新型提供的技術方案是：

一種雙母線電流互感采樣控制器，用在雙母線電流供電系統中，電路包括左右兩段母線I段、II段和中間母聯，分別具有開關CB1、CB2和CB3，所述雙母線電流互感采樣控制器的3組電流互感器T1、T2和T3接收各段母線的電流采樣信號，并經并聯的電阻R1、R2、R3轉換為電壓信號VT1、VT2、VT3，將所述3組電壓信號連接到2個運算網絡電路AM1、AM2，運算網絡AM1、AM2在輸出電壓信號通路上設置模擬開關M1、M2，母線開關的狀態信號通過編碼器控制模擬開關的狀態，使模擬開關輸出對應的運算電壓，在每組輸出的運算電壓信號通路后面接入2個電流型功率放大器P1和P2，將運算電壓轉換為所需的電流信號輸出。

進一步地，所述運算網絡電路AM1由減法器、反向電路和電壓跟隨器組成，其中減法器為差分電路，電壓信號VT1和VT2通過減法器采樣到電壓輸出信號為VT1-VT3；電壓信號VT3經過反向電路采樣到輸出電壓信號-VT3；電壓信號VT1通過電壓跟隨器采樣到輸出電壓信號VT1。

進一步地，所述運算網絡電路AM2由兩個電壓跟隨器和一個同相加法器組成，電壓信號VT2、VT3通過電壓跟隨器采樣到輸出電壓VT2、VT3；電壓信號VT2、VT3通過同相加法器采樣到電壓輸出信號為VT2+VT3。

進一步地，所述模擬開關根據各段母線的開關狀態切換輸出運算電壓，當各段母線正常運行，母聯斷開時，M1、M2模擬開關將輸出切換到運算電壓VT1、VT2上；當I段母線開關斷開，依靠母聯開關從II段母線獲取供電時，模擬開關將輸出切換到運算電壓-VT3和VT2+VT3上；當II段母線開關斷開，依靠母聯開關從I段母線獲取供電時，模擬開關將輸出切換到VT1-VT3和VT3上。

進一步地，所述電流型功率放大器電路中設有誤差比較器、差動功率放大器和驅動變壓器，誤差比較器將采用電阻采樣到的輸出電流和輸入電壓信號進行誤差比較，通過差動功率放大器放大，驅動變壓器輸出電流信號，使得電流信號與輸入電壓信號形成正比關系。

采用上述技術方案，本實用新型具有如下有益效果：

第一，在本實用新型雙母線電流互感采樣控制器中，無論是電路正常工作還是某段母線斷開時，通過電流型功率放大器輸出的電流信號都可以反應電路中實際運行的電流，從而可用于各段母線上的補償裝置進行無功和諧波補償。

第二，利用本實用新型的技術，在具有多段母線的電路下，無論電流互感器在系統側還是負載側均能獨立工作，不用進行手動切換，根據各段母線開關的狀態自動的將兩端母線的電流互感器和母聯開關位置的電流互感器信號自動轉化為各段母線的實際運行電流。

附圖說明

圖1為現有技術中雙段母線供電的電氣示意圖；

圖2為本實用新型雙母線電流互感采樣控制器的電路示意圖；

圖3為實施例中運算網絡電路AM1的電路示意圖；

圖4為實施例中運算網絡電路AM2的電路示意圖；

圖5為實施例中電流型功率放大器的電路示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的結構圖及具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

圖1為現有技術中雙段母線供電的電路圖，如圖1所示，正常情況下母聯開關CB3是斷開狀態，左右兩側的I段和II段母線各自獨立運行，此時用電負荷產生的無功電流和諧波畸變均能夠被正常檢測到，因此可以正常工作。

當II段母線因故跳閘，則CB2斷開，需要母聯CB3開關閉合，使II段母線通過I段母線獲得持續供電。但此時CT2的電流已經不能反映II段母線上的用電負荷的實際用電情況，CT2實際上是采樣了II段補償裝置的輸出電流，因此無法用CT2的采樣電流進行無功和諧波補償；同時CT1采樣的電流中包含了II段母線的負荷電流，不能視為I段母線的用電負荷的實際電流，因此也不能用CT1的采樣電流進行無功及諧波補償。同理，當I段母線跳閘，需要經由CB3從II段獲得持續供電時，也無法進行正常的無功和諧波補償。

實施例1

圖2為本實用新型雙母線電流互感采樣控制器的電路示意圖，如圖2所示，電路包括左右兩段母線I段、II段和中間母聯，分別具有開關CB1、CB2和CB3，在母線I段、II段和中間母聯上分別串聯3個電流傳感器CT1、CT2和CT3和3個電流互感器T1、T2和T3，在3個電流互感器后面連接2個運算網絡電路AM1、AM2，在每條輸出電壓信號通路上設置模擬開關，開關CB1、CB2和CB3通過編碼器控制模擬開關的狀態，在每條輸出電壓信號通路后面接入2個電流型功率放大器P1和P2。

從母聯、I段母線和II段母線流出的電流通過電流傳感器進行采樣，獲得的電流信號分別通過電流互感器轉換為電壓信號VT1、 VT12和VT3，電壓信號通過運算網絡電路輸出相應的電壓信號，所述開關CB1、CB2和CB3通過編碼器發出二進制指令控制所述模擬開關的斷開或閉合，選擇相應的輸出電壓信號輸入到電流型功率放大器轉換為電流信號輸出。

正常工況：當CB1閉合，CB3分斷，CB2閉合時，通過編碼器發出二進制指令，用來控制模擬開關M1和M2中的開關信號K1~K6的通斷，從而得到輸出的采樣信號VT1和VT2，通過P1和P2輸出正比于CT1和CT2的電流，可供I段、II段母線的補償裝置進行無功和諧波補償。

在I段母線主供的情況下：當CB1閉合，CB3閉合，CB2分斷時，通過編碼器指令控制模擬開關得到采樣信號VT1-VT3和VT3，通過P1、P2輸出正比于VT1-VT3和VT3的電流信號，其中VT1-VT3代表I段母線的用電負荷實際運行的電流，而VT3代表II段母線的用電負荷的實際運行電流，因此可用于各段母線上的補償裝置進行無功和諧波補償;

在II段母線主供的情況下：當CB1分斷，CB3閉合，CB2閉合時，通過編碼器指令控制模擬開關得到采樣信號-VT3和VT2+VT3。通過P1、P2輸出正比于-VT3和VT2+VT3的電流信號，其中-VT3代表I段母線的用電負荷實際運行的電流，而VT2+VT3代表II段母線的用電負荷的實際運行電流，因此可用于各段母線上的補償裝置進行無功和諧波補償;

無論CT1、CT2安裝在系統側還在負載側，上述推導過程均成立，因此均可使得各段補償裝置獨立工作，不受供電段切換的影響。

實施例2

圖3為運算網絡電路AM1的電路示意圖，如圖3所示，圖中A1為典型的差分電路實現的減法器，取R1=R2=R3=R4，此時從輸入的VT1和VT2采樣到的電壓信號輸出為VT1-VT3；圖中A2為反向電路將輸入的VT3反相變成輸出-VT3；圖中A3為電壓跟隨器，輸入輸出均為VT1。

圖4為運算網絡電路AM1的電路示意圖，如圖4所示，圖中A4和A6部分均為電壓跟隨器，將輸入與輸出信號均一致分別為VT3和VT2，圖中A5為典型的同相加法器，取R6=R3=R4，此時從輸入的VT2和VT3采樣到的電壓信號輸出為VT2+VT3。

實施例3

圖5為優選實施例中電流型功率放大器的電路示意圖，如圖5所示，圖中Ap為誤差比較器，將通過采用電阻R1采樣到的輸出電流和輸入電壓信號Vi進行誤差比較和放大，通過差動功率放大器放大后驅動變壓器T1輸出一個電流信號Io，使得Io與Vi成正比關系。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。