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諧振接地電網自動調諧補償裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510337098.4

申請日:

2015.06.17

公開號:

CN106257788A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):H02H 9/08申請日:20150617|||公開
IPC分類號: H02H9/08; H02H9/04; G01R23/02 主分類號: H02H9/08
申請人: 河北工業大學
發明人: 韓葉; 張惠娟; 韓雪瑩; 申晨; 曹向偉; 藏晨靜; 馮垚
地址: 300401 天津市北辰區西平道5340號河北工業大學
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510337098.4

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置,涉及接地電網發生諧振時的脫諧度的自動測量,由Z型接地變壓器、調匝式消弧線圈、微機控制裝置、接地阻尼電阻和短接控制設備組成,Z型接地變壓器的中性點通過開關與調匝式消弧線圈一端相連,調匝式消弧線圈另一端與接地阻尼電阻一端連接,接地阻尼電阻另一端接地,接地阻尼電阻還與一個開關并聯,微機控制裝置與短接控制設備連接,微機控制裝置還與調匝式消弧線圈的遠地端連接,短接控制設備又與接地阻尼電阻并聯的開關相連。本發明測試速度快,結果準確,控制精度高,實時性好,保障電網的安全運行。

權利要求書

1.諧振接地電網自動調諧補償裝置,其特征在于:由Z型接地變壓器、調匝式消
弧線圈、微機控制裝置、接地阻尼電阻和短接控制設備組成,Z型接地變壓器的中性點
通過開關與調匝式消弧線圈一端相連,調匝式消弧線圈另一端與接地阻尼電阻一端連
接,接地阻尼電阻另一端接地,接地阻尼電阻還與一個開關并聯,微機控制裝置與短
接控制設備連接,微機控制裝置還與調匝式消弧線圈的遠地端連接,短接控制設備又
與接地阻尼電阻并聯的開關相連;短接控制設備是用于短接接地阻尼電阻的短接控制
設備。
2.根據權利要求1所述的諧振接地電網自動調諧補償裝置,其特征在于:所述Z
型接地變壓器的每相鐵芯上的繞組分為上、下相等匝數的兩部分,接成曲折形連接,
其他的結構與普通三相芯式電力變壓器相同。
3.根據權利要求1所述的諧振接地電網自動調諧補償裝置,其特征在于:所述電
網主變側為星型連接或三角形連接,當為星型連接時,調匝式消弧線圈可直接安裝在
電網中性點上;當電網主變側為三角形連接時,則經過Z型接地變壓器引出電網中性
點。

說明書

諧振接地電網自動調諧補償裝置

技術領域

本發明的技術方案涉及接地電網發生諧振時的脫諧度的自動測量,具體地說是諧振接地電網自動調諧補償裝置。

背景技術

調諧的含義為調節消弧線圈的脫諧度v表征偏離諧振狀態的程度,可以用來描述消弧線圈的補償程度。脫諧度數值的選取應適當,一方面,脫諧度的減小不僅能減小單相接地弧道中的殘流,還可以加快恢復電壓的上升速度,從而可知,脫諧度越小越好;但另一方面,脫諧度的減小會使消弧線圈分接頭數量增多,增加設備的復雜程度,還會使有載調節開關頻繁動作,降低設備運行的可靠性

在我國中壓配電網中廣為采用中性點經消弧線圈接地方式。近年來出現了一些自動跟蹤補償裝置,又無一例外地以中性點位移電壓作為啟動信號。現有技術中,調節消弧線圈的脫諧度的測試也都采用間接測量法,致使測量精度低,測試過程繁復,抗干擾能力有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是:提供諧振接地電網自動調諧補償裝置,對接地電網發生諧振時的脫諧度進行在線直接測量,測試速度快,測量結果準確,控制精度高,具有較好的實時性,保障了電網的安全運行。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是:諧振接地電網自動調諧補償裝置,由Z型接地變壓器、調匝式消弧線圈、微機控制裝置、接地阻尼電阻和短接控制設備組成,Z型接地變壓器的中性點通過開關與調匝式消弧線圈一端相連,調匝式消弧線圈另一端與接地阻尼電阻一端連接,接地阻尼電阻另一端接地,接地阻尼電阻還與另外一個開關并聯,微機控制裝置與短接控制設備連接,微機控制裝置還與調匝式消弧線圈的遠地端連接,短接控制設備又與接地阻尼電阻并聯的開關相連。

上述諧振接地電網自動調諧補償裝置,所述的Z型接地變壓器每相鐵芯上的繞組分為上、下相等匝數的兩部分,接成曲折形連接,其他在結構與普通三相芯式電力變壓器相同。

上述諧振接地電網自動調諧補償裝置,通過Z型接地變壓器的并入三相電網中構成自動調諧接地補償系統。

上述諧振接地電網自動調諧補償裝置,所述調匝式消弧線圈的技術參數由被測電網的相關數據所決定,這是本技術領域的技術人員所熟知的。

上述諧振接地電網自動調諧補償裝置,所涉及到的設備,元器件及其連接方法均是本技術領域的技術人員熟知的,是可以通過商購或其他公知的途徑獲得的。

本發明的有益效果是:

本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置的工作原理是:

電網主變側為星型連接或三角形連接,當為星型連接時,調匝式消弧線圈可直接安裝在電網中性點上;當電網主變側為三角形連接時,則經過Z型接地變壓器引出電網中性點。調匝式消弧線圈的功能是根據電網電容電流的變化提供相應的補償電流,微機控制裝置用于電網正常運行時在線測量脫諧度并對調匝式消弧線圈進行調感,接地阻尼電阻則在電網正常運行時起遏制中性點位移電壓過高的作用,短接控制設備用于在電網發生單相接地故障時將接地阻尼電阻短接,以免影響消弧線圈的正常工作。

用發明諧振接地電網自動調諧補償裝置進行測量接地電網發生諧振時的脫諧度的具體過程見下面的實施例3。

本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置的顯著進步是:

本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置可對零序電壓即電網中性點位移電壓及電流信號進行實時測量,并發送一系列頻率不同的方波信號,對諧振接地電網進行頻率掃描,從而確定電網的自振頻率,計算出當前脫諧度值,控制補償裝置的及時跟蹤調諧,使電網始終運行在設定的脫諧度范圍之內,對接地電網發生諧振時的脫諧度予以直接測量,測試速度快,測量結果準確,控制精度高,具有較好的實時性,保障了電網的安全運行;又微機控制裝置的功能是在線測試接地電網發生諧振的脫諧度,監控電網中性點位移電壓,自動跟蹤運行方式的變化,調整消弧線圈的電感量,并對各種異常狀態進行判斷,以實現單相接地故障時的最佳補償。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置的結構示意圖。

圖2是本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置接入電網主變側為角形(Δ)接線的電力系統時的示意圖。

圖3是本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置中對諧振接地電網脫諧度進行測試時的PT低壓側等值電路圖。

圖4是本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置中的微機控制裝置結構圖。

圖5是本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置中的諧振頻率測量電路圖。

圖中,1.Z型接地變壓器,2.短接控制設備,3.微機測控裝置,4.調匝式消弧線圈,5.接地阻尼電阻,開關K1,開關K2。

具體實施方式

圖1所示實施例表明,本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置,由Z型接地變壓器1、短接控制設備2、微機控制裝置3、調匝式消弧線圈4、接地阻尼電阻5和開關K1和開關K2組成,Z型接地變壓器1的中性點0通過開關K1與調匝式消弧線圈4一端相連,調匝式消弧線圈4另一端與接地阻尼電阻5一端連接,接地阻尼電阻5另一端接地,接地阻尼電阻5還與一個開關K2并聯,微機控制裝置3與短接控制設備2連接,微機控制裝置3還與調匝式消弧線圈4的遠地端連接,短接控制設備2又與接地阻尼電阻5并聯的開關K2相連。其中,微機控制裝置3與調匝式消弧線圈4的遠地端連接,是指通過微機控制裝置3中的單片機與調匝式消弧線圈4的遠地端連接;短接控制設備2是用于短接接地阻尼電阻5的短接控制設備2。

圖2(a)所示實施例表明,本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置按本技術領域熟知的連接方式連入電網主變側為角形(Δ)接線的電力系統的接入方法是,Z型接地變壓器1按本技術領域熟知的方式接于電網主變側為角形(Δ)接線的電力系統的A相、B相和C相,以引出電網中性點,調匝式消弧線圈4通過開關K1安裝在電網中性點上;調匝式消弧線圈4的功能是根據電網電容電流的變化提供相應的補償電流;微機控制裝置3用于電網正常運行時在線測量脫諧度并對調匝式消弧線圈4進行調感;接地阻尼電阻5則在電網正常運行時起遏制中性點位移電壓過高的作用;短接控制設備2用于在電網發生單相接地故障時將接地阻尼電阻5短接,以免影響調匝式消弧線圈4的正常工作。當電網主變側為星型連接時,調匝式消弧線圈4可直接安裝在電網中性點上。圖2(b)所示實施例表明,本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置按本技術領域熟知的連接方式連入電網主變側星形(Y)接線的電力系統的接入方法是,諧振接地電網自動調諧補償裝置中調匝式消弧線圈4通過開關K1安裝在電網中性點上,此時Z型接地變壓器1可去掉,不經過Z型接地變壓器1引出電網中性點;微機控制裝置3用于電網正常運行時在線測量脫諧度并對調匝式消弧線圈4進行調感;接地阻尼電阻5則在電網正常運行時起遏制中性點位移電壓過高的作用;短接控制設備2用于在電網發生單相接地故障時將接地阻尼電阻5短接,以免影響調匝式消弧線圈4的正常工作。

圖3所示實施例表明,本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置中對接地電網發生諧振時的脫諧度進行測試時的PT低壓側等值電路圖的連接方式為:微機控制裝置的掃頻信號源電壓的正極端與電阻R、取樣電阻RQ串聯,取樣電阻RQ遠離微機控制裝置的掃頻信號源電壓的一段與MN端的電路并聯;微機控制裝置的掃頻信號源電壓的負極端與MN兩端中的N端、C′的一端和的一段相連;MN兩端的電路中L′和R′為消弧線圈電感L、電阻R折算至PT低壓側的值,電路結構為L′與R′并聯;MN兩端的電路再與C′、相并聯,C′、分別為三相導線對地總分布電容C和故障發生時電網中性點位移電壓折算至PT低壓側的值。

圖4所示實施例表明,本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置中的微機控制裝置結構圖;微機控制裝置接于消弧線圈的低壓側,消弧線圈的低壓側與微機控制裝置中的信號輸入電路相連,信號輸入電路與相位分析單元相連,相位分析電路與脫諧度計算單元相連,最后脫諧度計算單元與輸出單元相連,由此完成了脫諧度的在線監測、計算以及顯示。

圖5所示實施例表明,本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置中的諧振頻率測量電路圖;諧振頻率測量電路工作過程為:自動調諧接地補償裝置開始工作后,掃頻信號源 在微機控制裝置及相關電源電路的配合下發出一系列幅值恒定為300V、頻率為30~80Hz自動改變的方波信號,對圖3中M、N點右側的電路進行頻率掃描,同時又將取樣電阻RQ上的電壓和M、N兩點間的電壓取回微機控制裝置。

實施例1

用本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置進行接地電網發生諧振時的脫諧度自動測量的方法如下。

圖3為對諧振接地電網脫諧度進行測試時的PT低壓側等值電路圖,圖中C′、L′、r′、 分別為三相導線對地總分布電容C、消弧線圈電感L、接地阻尼電阻RZ以及故障發生時電網中性點位移電壓折算至PT低壓側的值;為微機控制裝置3控制的掃頻信號源電壓;RQ為取樣電阻,其數值為1Ω/5W,RZ為限流電阻,其數值為300Ω/300W。

接地阻尼電阻的參數可由下式計算得出:

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>3</mn> <mi>&omega;</mi> <msub> <mi>C</mi> <mn>0</mn> </msub> <msqrt> <mfrac> <mn>0.0225</mn> <msup> <mi>&rho;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </msqrt> </mrow> </mfrac> </mrow>

上式中3C0表示電網三相對地電容,ρ表示電網不對稱度;微機控制裝置包括單片機、A/D轉換器、相位比較電路、計數器、鍵盤顯示、輸入輸出設備、通信接口、復位電路和斷電存儲器;短接控制設備的接地阻尼電阻短接控制回路為交流220V真空接觸器控制驅動回路,選一只額定電壓≥相電壓的真空接觸器,包括電壓繼電器、中間繼電器各一塊,由中性點電壓或母線PT開口三角電壓啟動,啟動電壓整定為30V附近。

諧振接地電網自動調諧補償裝置工作時,掃頻信號源在微機控制裝置及相關電源電路的配合下發出一系列幅值恒定為300V、頻率為30~80Hz自動改變的方波信號,對圖3中M、N點右側的電路進行頻率掃描,同時又將取樣電阻RQ上的電壓和M、N兩點間的電壓取回微機裝置。方波信號中主要是基波即與方波同頻率的正弦電壓在工作。的相位與電路中的電流的相位完全一致,這是因為RQ純電阻元件,故其電壓和電流同相。當方波信號掃至某一頻率f0時,微機控制裝置分析出與相位差為零,證明圖3中M、N點右側電路發生了并聯諧振,f0即為被測諧振接地電網的自振頻率,被測諧振接地電網脫諧度可由式:算出。

用本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置對兩路電網電壓等級均為10kV的配電網的發生諧振時的脫諧度進行了測試,所用調匝式消弧線圈4型號相同,其技術參數如表1所列。

表1 調匝式消弧線圈技術參數

類型 容量(KVA) IL max/IL min擋數 脫諧度變化量 調匝式消弧線圈 400 50A/25A 15 2.5%

上述兩路電網的脫諧度的測試結果列于表2中。

表2 兩路電網的測試數據

在測試工作完成后,再運用其它復雜的方法對兩路電網的各參數重新進行了測試,提供的數據列于表3中。

表3 兩路電網的其它方法的測試數據

比較兩表數據,測試結果基本一致。這表明用本發明諧振接地電網自動調諧補償裝置對接地電網發生諧振時的脫諧度的測試結果不但具有較高的準確性,還具有對接地電網發生諧振時的脫諧度予以在線直接測量,保障了電網的安全運行的優點。

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諧振 接地 電網 自動 調諧 補償 裝置
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