專利名稱：一種抗低頻鐵磁諧振裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在電力系統中發生鐵磁諧振時能夠專門防止低頻鐵磁諧振發生對電磁式電壓互感器造成損害的裝置，主要使用于電力系統的輸變電線路里，消除系統遭到一定程度的沖擊擾動產生的分頻諧波共振。
背景技術：
在電力系統的輸變電線路里當系統遭到一定程度的沖擊擾動，就有可能產生鐵磁諧振現象。由于系統的分布電容和互感器的參數不同，可能產生三種頻率的諧振基波諧振、高頻諧振和分頻諧振。各種諧振的表現形式如下1.基波諧振，系統一相或二相對地電壓升高，中性點對地電有電壓，電壓互感器一次電流增大，諧振的電壓頻率為工頻；2.高頻諧振，一相或三相電壓同時升高，中性點有較高電壓，電壓互感器一次電流一般不大，諧振的電壓頻率數倍于工頻；3.分頻諧振，三相電壓同時升高，中性點有電壓，這時電壓互感 器一次電流可達正常額定電流的數十倍(30-50倍甚至更高)，諧振的電壓頻率大多數低于1/2工頻。以上三種形式的諧振，對于基波諧振和高頻諧振目前可以通過在電磁式電壓互感器的開口三角形處切換電阻性負載以及其他形式可以得到問題的解決。針對分頻諧振目前電力系統采用較多的辦法是降低電磁式電壓互感器磁通密度，使互感器能夠在低頻率下運行，然而這種辦法一方面增加了互感器的成本并且增大了互感器的體積，另一方面由于諧振的頻率和電壓的不確定性，此方法并不能從根本上解決問題。
發明內容本實用新型的目的為了解決在電力系統中發生分頻鐵磁諧振時，對系統中電磁式電壓互感器的保護，并且最終消除分頻鐵磁諧振。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種抗低頻鐵磁諧振裝置，包括用于采集系統諧振電流的數據采集及程序控制器，至少一組充電電阻Rc，至少一組放電電阻Rf，快速開關KeF、快速開關Kt和快速開關Kw，電容C，電阻r，其特征在于數據采集及程序控制器可控制KCF、KT和Kw快速開關的通斷，通過控制Kcf，可使電容C，電阻r和直流電源串聯并與電壓互感器尾端串聯接地，也可使充電電阻Rc串聯電容C后與放電電阻Rf并聯，并聯后與電壓互感器兩端相連接；當系統諧振電流達到或超過設定值時，通過程序運算抗低頻鐵磁諧振裝置的脈沖發生系統會被啟動工作，通過電磁式電壓互感器二次繞組對發生鐵磁諧振的一次回路提供一個反極性脈沖電流，其系統的流程是a.當數據采集控制器檢測到互感器的工作頻率低于設定值時，控制器啟動Kct到‘1’，為電容C充電；b.當互感器的工作電流大于設計值時，控制器按檢測到的互感器的工作頻率啟動適當的Kt，之后在互感器工作電流過零附近時控制器啟動Kcf到‘2’，使C通過充電電阻Rc為互感器二次繞組充電，當充電電壓到達峰值時啟動Kw同時斷開Kcf使互感器二次繞組對電阻Rf放電，此時互感器為諧振系統提供一個脈沖反相電流；C.重復上述過程，直到諧振結束，各個開關復位。其有益效果是用脈沖發生電路在分頻鐵磁諧振回路中產生與諧振回路電流方向相反的頻率在諧振頻率附近的脈沖電流，來補償諧振時電磁式電壓互感器內的電流，最終可以達到消除分頻鐵磁諧振的目的，可在不改變電磁式電壓互感器原設計參數的情況下，徹底消除分頻鐵磁諧振對互感器產生的影響。如上所述的一種抗低頻鐵磁諧振裝置，其特征在于充電電阻Rc和放電電阻Rf為
3、4或5組，其增加對應的快速開關Kt和快速開關Kw。其有益效果是可以滿足在諧振頻率范圍內的補償要求，從而當低頻鐵磁諧振發生時程序可以根據不同的諧振頻率選擇啟動合適的KT，Kw工作。或者只在鐵磁諧振中心頻率選擇I組R。和Rf，快速 開關Kt則可以省略，Kcf和Kw就能夠同步動作，這樣可以減化程序流程，提高裝置工作效率，但補償效果會有所降低可能必須通過多次動作才能夠達到預期效果。
圖I是本實用新型抗低頻鐵磁諧振裝置基本電氣原理圖。圖2是抗低頻鐵磁諧振裝置控制程序流程圖。圖3是脈沖發生系統的電氣原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖I中電流互感器經由電磁式電壓互感器尾端串聯接地，由于各種電壓等級的電磁式電壓互感器設計參數不同，則電流互感器額定電流需要根據具體情況來確定，另外回路中分頻鐵磁諧振的諧振頻率每次都不同，所以電流互感器額定工作頻率應滿足回路中諧振產生時的最小頻率，一般電流互感器額定工作頻率在10 50HZ (只需要考慮10HZ)之間可以滿足需要，電流互感器的阻抗很小(小于歐姆級)，所以不會對電磁式電壓互感器的工作和和電力系統安全造成影響。當系統諧振電流達到或超過設定值時，通過程序運算抗低頻鐵磁諧振裝置的脈沖發生系統會被啟動工作，通過電磁式電壓互感器二次繞組對發生鐵磁諧振的一次回路提供一個反極性脈沖電流，從而消耗發生諧振的一次回路的內能，經過幾個循環就可以消除鐵磁諧振。圖2的控制程序流程圖是抗低頻鐵磁諧振裝置工作的大腦，將程序按照流程圖的要求編寫寫如單片機或PLC，單片機或PLC將數據采集卡傳入的數據進行處理，然后啟動脈沖發生系統的開關動作，工作結束后數據采集卡、單片機處于數據采集狀態，脈沖發生系統處于待機狀態。圖三是將發生鐵磁諧振發生的一次系統回路參數折算到電磁式電壓互感器二次繞組回路的等值電路圖和脈沖發生系統的電氣原理圖，圖中Q/為鐵磁諧振產生時折算到電磁式電壓互感器互感器二次回路中的一次回路分部電容Ctl, C為脈沖發生系統的充電電容，Kcf和KT，Kff為快速開關，Rc為充電電阻，Rf為放電電阻。通常Cc/為系統開關的對地電容的折算值，參數比較固定，可以通過回路參數計算得到，再根據需要配充電電容c(電容量一般為十到幾十毫法)，若采集卡采到的鐵磁諧振為f，則周期T = Ι/f，電容沖放電時間均為l/4f，按公式Rc = (C+C。’)/(4*f*3. 24*C*C0’ )和Rf = 4*f/C0>可以算出該頻率下的R。和Rf。發生低頻鐵磁諧振的頻率是能夠確定到一定的范圍，在該范圍內確定幾個頻率區間，再以幾個頻率區間的中心頻率可以得到幾組相應的Rc和Rf，一般情況下選擇3、4或5組，并增加對應的快速開關Kt和快速開關Kw，可以滿足在諧振頻率范圍內的補償要求。從而當低頻鐵磁諧振發生時程序可以根據不同的諧振頻率選擇啟動合適的Kt，Kff工作。舉例110kV電力系統，電磁式電壓互感器分壓比為1100 1，系統分部電容為2000pF,圖3中C為10mF，求當系統的諧振頻率為20HZ時，滿足補償要求的R。和Rf值。解·.·互感器分壓比為1100 I.·.則算到二次的系統電容 C。’ 為 2000pFX IlOO2 = 2. 42mF當頻率為20HZ時，Rc = (C+CQ，)/(4*f*3. 24*C*C0，) = (10+2. 42) X 1(Γ3/ (4 X 20 X 3. 24 X 10 X 2. 42) X 1(Γ6= I. 98ΩRf = l/4f*C0’= I + (4 X 20 X 2· 42 X 1(Γ3)^ 5. 2Ω本實用新型不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據本實用新型公開的內容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發明，因此，凡是采用本實用新型的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發明保護的范圍。
權利要求1.一種抗低頻鐵磁諧振裝置，包括用于采集系統諧振電流的數據采集及程序控制器，至少一組充電電阻Re，至少一組放電電阻Rf，快速開關Kcf、快速開關Kt和快速開關Kw，電容C，電阻r，其特征在于數據采集及程序控制器可控制快速開關Kct、快速開關Kt和快速開關Kff的通斷，通過控制快速開關KCF，使電容C，電阻r和直流電源串聯并與電壓互感器尾端串聯接地，也可使充電電阻Rc串聯電容C后與放電電阻Rf并聯，并聯后與電壓互感器兩端相連接； 當系統諧振電流達到或超過設定值時，通過程序運算抗低頻鐵磁諧振裝置的脈沖發生系統會被啟動工作，通過電磁式電壓互感器二次繞組對發生鐵磁諧振的一次回路提供一個反極性脈沖電流。
2.如權利要求I所述的一種抗低頻鐵磁諧振裝置，其特征在于充電電阻R。和放電電阻Rf為3、4或5組，其增加對應的快速開關Kt和快速開關Kw。
專利摘要本實用新型涉及一種在電力系統中發生鐵磁諧振時能夠專門防止低頻鐵磁諧振發生對電磁式電壓互感器造成損害的裝置，主要使用于電力系統的輸變電線路里，消除系統遭到一定程度的沖擊擾動產生的分頻諧波共振。本實用新型通過電磁式電壓互感器二次繞組對發生鐵磁諧振的一次回路提供一個反極性脈沖電流，從而消耗發生諧振的一次回路的內能，經過幾個循環就可以消除鐵磁諧振。本實用新型的有益效果是，在不改變電磁式電壓互感器原設計參數的情況下，徹底消除分頻鐵磁諧振對互感器產生的影響。
文檔編號H02J3/24GK202602299SQ20112053042
公開日2012年12月12日 申請日期2011年12月17日 優先權日2011年12月17日
發明者王焱, 劉西超, 萬德鋒, 毛安瀾 申請人:國網電力科學研究院