專利名稱：一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于配電網控制保護技術領域，特別是提供了一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置。
背景技術：
在6～35kV的配電網絡中，系統中性點一般采用不接地方式。系統母線上接有測量和監視對地絕緣的電磁式電壓互感器(PT)，當發生母線開關合閘操作、線路單相弧光接地自動消失、或者系統負荷劇烈變化等情況時，所產生的暫態沖擊過程可能在PT和三相導線對地電容間激發起鐵磁諧振現象，造成系統過電壓和PT中的過電流，使得系統中弱絕緣設備發生對地閃絡、PT的高壓熔絲熔斷，甚至燒毀PT。PT的鐵磁諧振是配電網中出現最為頻繁、造成事故最多的一種電力系統內部過電壓。
發明內容
本發明的目的在于提供一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，可以有效區分諧振和單相接地故障，正確實施諧振的阻尼控制，并準確指示系統發生了分頻、基頻、高頻鐵磁諧振還是單相接地故障。裝置不影響電網的正常運行及系統零序信號的采集；不產生高次諧波和其它干擾信號。
本發明包括阻尼電抗器4、反并聯可控硅5、觸發控制器6。觸發控制器6發出可控硅5的門極觸發脈沖控制可控硅的開通。阻尼電抗器4和反并聯可控硅5串聯構成阻尼控制主電路3，連接到PT二次側開口三角繞組2端口。
正常情況下，可控硅控制脈沖被控制器6封鎖，可控硅處于阻斷狀態，PT二次側的開口三角繞組2端口為開路狀態。
一旦發生諧振或系統單相接地故障，開口三角繞組2端口會出現零序電壓，該電壓將觸發控制器6啟動快速傅立葉算法(FFT)檢測電壓信號的頻率，然后解除可控硅的脈沖封鎖，觸發可控硅。可控硅進入全導通狀態，PT開口三角繞組2端口等效接入阻尼電抗器4。
對于諧振，阻尼電抗器4吸收諧振能量，達到消諧目的，經過兩個工頻周波后，控制器6封鎖可控硅5的門極觸發脈沖，可控硅5在PT開口三角繞組2的電流過零時刻進入阻斷狀態，端口電壓接近零伏；若是單相接地故障，雖然阻尼電抗器的投入不會消除單相接地故障，但限制了PT開口三角繞組2電流，保護了PT。經過2個工頻周波后，可控硅恢復阻斷，PT開口三角繞組2端口回到開路狀態，但端口電壓仍為接地產生的較大的零序電壓。由此可以判定系統發生的故障是諧振還是單相接地。
可見，裝置不影響電網的正常運行及系統零序信號的采集；不產生高次諧波和其它干擾信號。
本發明的優點在于所提供的一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，可以有效區分諧振和單相接地故障，正確實施諧振的阻尼控制，并準確指示系統發生了分頻、基頻、高頻鐵磁諧振還是單相接地故障。裝置不影響電網的正常運行及系統零序信號的采集；不產生高次諧波和其它干擾信號。
圖1為本發明的一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置系統圖。其中，PT一次繞組1，PT開口三角繞組2，可控阻尼主電路3。E1、E2、E3分別為系統三相電壓，C0為線路對地電容。
圖2為本發明的一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置圖。其中，PT開口三角繞組2，可控阻尼主電路3，阻尼電抗器4，反并聯可控硅5，控制器6。控制器6發出或封鎖可控硅5的門極觸發脈沖能夠實現反并聯可控硅5的開通及自然關斷功能。
圖3為本發明進行的模擬10kV配網系統激發分頻諧振實驗波形。其中，通道ch1表示A相電壓，通道ch2表示B相電壓，通道ch3表示C相電壓，通道ch4表示開口三角繞組電壓。
圖4為本發明的一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置的消諧實驗波形。其中，通道ch5示A相電壓，通道ch6表示B相電壓，通道ch7表示C相電壓，通道ch8表示開口三角繞組電壓。
具體實施例方式
圖1～圖4為本發明的一種具體實施方式
。可控阻尼裝置主電路為兩只可控硅元件5反并聯后串聯一個阻尼電抗器4，形成一個可控硅控制電抗器拓撲結構的主電路3，主電路3的兩端連接到PT二次側開口三角繞組2的兩端。控制器6由89C51單片機作為控制核心，由AD574實施對PT開口三角繞組的端口零序電壓的測量，通過89C51的P1口產生觸發脈沖，脈沖通過光電隔離器件、達林頓功率驅動電路和脈沖變壓器后實施對裝置主電路中兩只反并聯可控硅5的門極觸發。控制器6發出或封鎖觸發脈沖可以控制反并聯可控硅5的開通及自然關斷。
正常情況下，可控硅控制脈沖被控制器6封鎖，可控硅處于阻斷狀態，PT二次側的開口三角繞組2端口為開路狀態。一旦發生諧振或系統單相接地故障，開口三角繞組2端口會出現零序電壓，該電壓將激發控制器6啟動FFT算法檢測電壓信號的頻率，然后解除可控硅的脈沖封鎖，觸發可控硅。可控硅進入全導通狀態，PT開口三角繞組2的兩端接入阻尼電抗器4。對于諧振，電抗器能吸收諧振能量，達到消諧目的；若是單相接地故障，電抗器可以限制PT開口三角繞組2電流，保護PT。經過2個工頻周波后，可控硅恢復阻斷，PT開口三角繞組2端口回到開路狀態。
可控阻尼裝置的諧振檢測方案為，在線監測PT二次側開口三角繞組端口電壓，正常情況下，PT開口三角繞組端口電壓約為零，若系統發生PT鐵磁諧振或單相接地故障，則PT開口三角繞組端口會出現零序電壓。以此零序電壓啟動快速傅立葉變換(FFT)提取電壓信號的主要頻譜，可以直接判斷發生了分頻或高頻諧振，實施阻尼動作。如果FFT提取的零序信號頻率為基頻，則先行實施阻尼控制，若可控阻尼裝置動作后，端口零序信號消失，則可以判定系統剛發生的是基頻諧振，若可控阻尼裝置動作后，端口零序信號仍然存在，則系統發生單相接地故障。
權利要求
1.一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，其特征在于該裝置包括阻尼電抗器(4)、反并聯可控硅(5)、觸發控制器(6)；阻尼電抗器(4)和反并聯可控硅(5)串聯構成阻尼控制主電路(3)，連接到PT二次側開口三角繞組(2)兩端。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于正常情況下，可控硅控制脈沖被控制器(6)封鎖，可控硅處于阻斷狀態，PT二次側的開口三角繞組(2)端口為開路狀態。
3.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于一旦發生諧振或系統單相接地故障，開口三角繞組(2)端口會出現零序電壓，該電壓將觸發控制器(6)啟動FFT算法檢測電壓信號的頻率，然后解除可控硅的脈沖封鎖，觸發可控硅。可控硅進入全導通狀態，PT開口三角繞組(2)端口等效接入阻尼電抗器(4)。
4.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于對于諧振，阻尼電抗器能吸收諧振能量，達到消諧目的；若是單相接地故障，阻尼電抗器可以限制PT開口三角繞組(2)電流，保護PT；經過兩個工頻周波后，可控硅恢復阻斷，PT開口三角繞組(2)端口回到開路狀態。
全文摘要
本發明提供了一種配電網電磁式電壓互感器鐵磁諧振的可控阻尼裝置，屬于控制保護技術領域。該裝置包括阻尼電抗器(4)、反并聯可控硅(5)、觸發控制器(6)；阻尼電抗器(4)和反并聯可控硅(5)串聯構成阻尼控制主電路(3)，連接到PT二次側開口三角繞組(2)端口。本發明的優點在于可以有效區分諧振和單相接地故障，正確實施諧振的阻尼控制，并準確指示系統發生了分頻、基頻、高頻鐵磁諧振還是單相接地故障。裝置不影響電網的正常運行及系統零序信號的采集；不產生高次諧波和其它干擾信號。
文檔編號H02J3/00GK1776986SQ200510123559
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月21日 優先權日2005年11月21日
發明者尹忠東 申請人:華北電力大學(北京)