CN110676829A - 一种消弧线圈补偿的小接地电流供电*** - Google Patents

一种消弧线圈补偿的小接地电流供电*** Download PDF

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李莹
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Abstract

本发明公开了一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，自动跟踪补偿模块，设有处理器模块和***接口；所述处理器模块，由控制器和继电保护装置两部分组成；所述控制器为所述自动跟踪补偿模块的控制中心,实时自动跟踪电容电流的变化,控制线圈二次侧电容组的投切；所述***接口，通过继电器与上述单相逆变器、变压器、线圈调容电路电连接；所述处理器模块通过***接口控制单相逆变器控制电流控制负载电流实时跟踪目标电流；所述处理器模块通过***接口控制变压器补偿容性电流；所述处理器模块通过***接口控制线圈调容电路改变流过线圈的电感电流条件不满足其中之一时，返回重新生成初始的馈线终端，快速对故障点进行定位。

Description

一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***
技术领域
本发明涉及供电技术领域，具体是一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***。
背景技术
线圈采用人工调匝式固定补偿的线圈，称为固定补偿***，固定补偿***的工作方式是将线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15％，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压；也有采用中性点经线圈接地或不接地等非有效接地***方式，这类接地***由于设置中性点不直接接地不能形成直接接地短路回路，相比中性点直接接地***的接地阻抗特别大，从计量的观点来看，中性点经线圈接地的网络既不同于中性点有直接接地的网络，也不同于中性点绝缘的网络，
目前线圈不能够很好地通过对电容电流补偿，给计量工作带来了不容忽视的测量误差；且线圈固定补偿供电已经无法满足目前供电补偿技术的发展，需要采取相应的补偿方法给予电容电流进行最大化的自动补偿，基于目前的技术情况，急需对现有技术进行改革。
发明内容
本发明克服现有分区供电可靠性较低且供电故障定位不准确的问题，本发明提供一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***。
在一些可选实施例中，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，包括：
阻尼电阻，串接在线圈和大地之间,在***正常运行时限制谐振过电压，在***发生单相接地故障时,阻尼电阻通过保护装置退出运行。
线圈调容电路，包括：
电容器，所述电容器由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5并联连接组成；
一次绕组，具有电感L，且一次绕组的匝数为n1,
二次绕组，并联连接电容器，且匝数为n2,当二次绕组并联的电容改变时,原边等效阻抗随着改变，通过分别投切二次绕组并联电容的组合,可以实现电容的级改变,从而实现原边等效阻抗的级改变。因此,线圈调容电路实现对线圈补偿电流的级调节；
通过改变线圈二次绕组并联电容C,来改变其原边等效电抗,其中，电抗＝WL，L为线圈原边等效电感,从而改变流过线圈的电感电流I。电感电流I补偿***对地电容电流I,使***发生单相接地故障时,流过接地故障点的残流达到最小；
变压器，由A、B、C三相绕组、二次零序绕组、铁芯和电感线圈L1、L2和L3构成
电力***正常运行时,A、B、C三相绕组对地电压对称,这时不会在铁芯的两个边柱上产生磁通,所以铁芯两个边柱上的线圈中不会有感应电压,电感L1、L2、和L3不工作,相当于变压器空载运行
***发生单相接地时,三相电压不再对称,将会在铁芯两个边柱中产生磁通,从而在其线圈中感应电压,两线圈同极性相连,形成正比于***零序电压的二次电压,在、闭合及可控硅导通的情况下,电感L1、L2、和L3开始工作,产生感性电流,以补偿***的容性电流；
单相逆变器，由PWM控制器(脉冲宽度调制控制器)、直流电源、电子开关、滞环比较器和电感组成，VT1和VT2表示电子开关，在VT1打开时VT2关断，夹在电感两端的电压为正，电流逐渐变大；当VT2打开时VT1关断，夹在电感两端的电压为负，电流逐渐变小，以实现控制电流精确控制；实际电流达到负载电流限定的范围上限时VT1和VT2会相互反转，实际负载电流便会下降；当实际电流下降到负载电流限定的范围下限时，VT1和VT2再次反转，实际负载电流便会上升，这样便可以控制负载电流实时跟踪目标电流.
PWM控制器(脉冲宽度调制控制器)把希望输出的不同频率和幅值的电流波作为指令信号，；
自动跟踪补偿模块，包括处理器模块，
***接口，模拟信号调理板、信号采样板、数字信号板、触发板和接触器
处理器模块，由控制器和继电保护装置两部分组成；所述控制器是自动跟踪补偿模块的控制中心,实时自动跟踪电容电流的变化,控制线圈二次侧电容组的投切,补偿***的电容电流,使***在发生单相接地故障时故障点的接地电流小,达到自动补偿的目的；
所述***接口，通过继电器与上述单相逆变器、变压器、线圈调容电路电连接；所述处理器模块通过***接口控制单相逆变器控制电流控制负载电流实时跟踪目标电流；
所述处理器模块通过***接口控制变压器补偿容性电流；
所述处理器模块通过***接口控制线圈调容电路改变流过线圈的电感电流；
所述继电保护装置，包括电压继电器、电流继电器和中间继电器；所述继电保护装置用于保证***在发生单相接地故障时可靠短接阻尼电阻,使其安全行。
小电流信号注入回路，通过接地相的电压互感器注入小电流接地***发生金属性单相接地故障时,电网接地相的对地电压变为零,相当于该相电压互感器的一次绕组被短接,暂时处于不工作的“空闲”状态，利用它将外加的诊断信号注入到电力***。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明的线圈调容电路图；
图2是本发明的模拟信号调理板调理电路图；
图3是本发明的信号采样板采样电路图；
图4是本发明自动跟踪补偿模块工作流程图；
图5是本发明的变压器结构图；
图6是本发明的单相逆变器电路图；
图7是本发明的小电流信号注入回路电路图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们，下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本发明的一个可选实施例一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，
参考图1，给出了本发明的线圈调容电路图；；
线圈调容电路，包括：
电容器，所述电容器由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5并联连接组成；
一次绕组，具有电感L，且一次绕组的匝数为n1,
二次绕组，并联连接电容器，且匝数为n2,当二次绕组并联的电容改变时,原边等效阻抗随着改变，通过分别投切二次绕组并联电容的组合,可以实现电容的级改变,从而实现原边等效阻抗的级改变。因此,线圈调容电路实现对线圈补偿电流的级调节；
通过改变线圈二次绕组并联电容C,来改变其原边等效电抗,其中，电抗＝WL，L为线圈原边等效电感,从而改变流过线圈的电感电流I。电感电流I补偿***对地电容电流I,使***发生单相接地故障时,流过接地故障点的残流达到最小；
阻尼电阻，串接在线圈和大地之间,在***正常运行时限制谐振过电压，在***发生单相接地故障时,阻尼电阻通过保护装置退出运行。
参考图5，给出了本发明的变压器结构图；
变压器，由A、B、C三相绕组、二次零序绕组、铁芯和电感线圈L1、L2和L3构成
电力***正常运行时,A、B、C三相绕组对地电压对称,这时不会在铁芯的两个边柱上产生磁通,所以铁芯两个边柱上的线圈中不会有感应电压,电感L1、L2、和L3不工作,相当于变压器空载运行
***发生单相接地时,三相电压不再对称,将会在铁芯两个边柱中产生磁通,从而在其线圈中感应电压,两线圈同极性相连,形成正比于***零序电压的二次电压,在、闭合及可控硅导通的情况下,电感L1、L2、和L3开始工作,产生感性电流,以补偿***的容性电流；
参考图6，给出了本发明的单相逆变器电路图；
单相逆变器，由PWM控制器(脉冲宽度调制控制器)、直流电源、电子开关、滞环比较器和电感组成，VT1和VT2表示电子开关，在VT1打开时VT2关断，夹在电感两端的电压为正，电流逐渐变大；当VT2打开时VT1关断，夹在电感两端的电压为负，电流逐渐变小，以实现控制电流精确控制；实际电流达到负载电流限定的范围上限时VT1和VT2会相互反转，实际负载电流便会下降；当实际电流下降到负载电流限定的范围下限时，VT1和VT2再次反转，实际负载电流便会上升，这样便可以控制负载电流实时跟踪目标电流.
PWM控制器(脉冲宽度调制控制器)把希望输出的不同频率和幅值的电流波作为指令信号，通过与实际输出电压或电流的反馈信号通过滞环比较器进行瞬时比较来控制逆变器上的开关的通断，使实际输出的电压或电流能实时的跟踪指令信号的变化。对变压器二次侧电流精确控制，实现一次侧电感线性可调的目的。当配电线路发生单相接地故障时，接地点残余电流达到最小，实现动态补偿；
参考图4，给出了本发明自动跟踪补偿模块工作流程图；
自动跟踪补偿模块，包括处理器模块，
***接口，模拟信号调理板、信号采样板、数字信号板、触发板和接触器
处理器模块，由控制器和继电保护装置两部分组成；所述控制器是自动跟踪补偿模块的控制中心,实时自动跟踪电容电流的变化,控制线圈二次侧电容组的投切,补偿***的电容电流,使***在发生单相接地故障时故障点的接地电流小,达到自动补偿的目的；
所述***接口，通过继电器与上述单相逆变器、变压器、线圈调容电路电连接；所述处理器模块通过***接口控制单相逆变器控制电流控制负载电流实时跟踪目标电流；
所述处理器模块通过***接口控制变压器补偿容性电流；
所述处理器模块通过***接口控制线圈调容电路改变流过线圈的电感电流；
所述继电保护装置，包括电压继电器、电流继电器和中间继电器；所述继电保护装置用于保证***在发生单相接地故障时可靠短接阻尼电阻,使其安全运行；
参考图2和图3，图2给出了本发明的模拟信号调理板调理电路图；图3给出了本发明的信号采样板采样电路图；
模拟信号通过模拟信号调理板送至信号采样板,经采样板的A/D转换器进行A/D转换得到数字信号送入自动跟踪补偿模块。自动跟踪补偿模块根据设定的门槛值和电容电流计算方法,对这些信号进行处理和判断,根据需要收发指令,通过数字信号板控制硬件设备,实现对电网运行方式的自动识别,且对电网电容电流进行计算；当单相接地故障时，自动跟踪补偿模块通过对数字口的扫描,判断有无按键操作,并对相应线圈的补偿档位故障回应。
当电网正常运行时,线圈运行在远离谐振点的最大过补偿状态,自动补偿模块实时跟踪监测电网电容电流的变化,并确定补偿档位的所对应的触发字，当电网发生单相接地故障时,启动模块内故障中断服务程序,通过数字信号板送出预先确定的线圈补偿档位所对应的触发字,由触发板触发导通接触器,使线圈自动补偿接地电容电流；程序实时跟踪电网状态,直到判断故障消除后,收回出发字,使线圈恢复最大补偿运行,退出故障中断服务程，装置继续自动跟踪电网电容电流的变化和是否发生故障；
参考图7，本发明的小电流信号注入回路电路图；
本***还包括小电流信号注入回路；
通过接地相的电压互感器注入小电流接地***发生金属性单相接地故障时,电网接地相的对地电压变为零,相当于该相电压互感器的一次绕组被短接,暂时处于不工作的“空闲”状态，这时,可以利用它将外加的诊断信号注入到电力***：
电力***正常运行时,三相对称,***中没有零序分量，A、B、C三相绕组电压均为正常相电压，电压互感器两侧的电压均为零，当***发生单相接地故障时,假设图中线路Ln的C相发生金属性单相接地故障,故障相C相对地电仄降为零,两非故障相电压升高为线电压,零序电仄升高为相电压；信号注入电路***在感受到上述的电压变化后,自动地将信号源跨接在电压互感器两侧的C与N之间,从而在C二次绕组中产生一个信号电流,如图7中虚线①所示，由于C相电压互感器一次绕组处短路状态,二次绕组的信号电流必然会感应到一次***,其流通回路如图7中虚线②所示,在一次的中性接地点、故障线路故障相、接地故障点和大地之间形成回路；金属性接地故障接地点的过渡电阻为0,而其它回路对大地之间都有一定的阻抗,所以注入信号仅会流向接地线路的接地相,所有非接地线路及接地线路的非接地相都不会有信号电流。对母线上各出线进行探测,探测到注入信号电流的线路就是接地线路。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，其特征在于，包括:
线圈调容电路，由电容器、一次绕组合二次绕组构成；
所述电容器由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5并联连接组成；
所述一次绕组具有线圈原边等效电感；
所述二次绕组并联连接电容器,当二次绕组并联的电容改变时,原边等效阻抗随着改变，通过分别投切二次绕组并联电容的组合,实现电容的级改变,从而实现原边等效阻抗的级改变；
所述二次绕组通过改变并联电容,来改变其原边等效电抗，从而改变流过线圈的电感电流，使***发生单相接地故障时,流过接地故障点的残流达到最小；
变压器，由A、B、C三相绕组、二次零序绕组、铁芯和电感线圈L1、L2和L3构成；
电力***正常运行时,A、B、C三相绕组对地电压对称,这时不会在所述铁芯的两个边柱上产生磁通,所以铁芯两个边柱上的线圈中不会有感应电压,电感L1、L2、和L3不工作,相当于变压器空载运行；
***发生单相接地时,三相电压不再对称,将会在铁芯两个边柱中产生磁通,从而在其线圈中感应电压,两线圈同极性相连,形成正比于***零序电压的二次电压,在闭合及可控硅导通的情况下,电感L1、L2、和L3开始工作,产生感性电流,以补偿***的容性电流；
单相逆变器，设有电子开关；
所述电子开关包括VT1和VT2；
当VT1打开时VT2关断，夹在电感两端的电压为正，电流逐渐变大；
当VT2打开时VT1关断，夹在电感两端的电压为负，电流逐渐变小，以实现控制电流精确控制；
自动跟踪补偿模块，设有处理器模块和***接口；
所述处理器模块，由控制器和继电保护装置两部分组成；
所述控制器为所述自动跟踪补偿模块的控制中心,实时自动跟踪电容电流的变化,控制线圈二次侧电容组的投切；
所述***接口，通过继电器与上述单相逆变器、变压器、线圈调容电路电连接；
所述处理器模块通过***接口控制单相逆变器控制电流控制负载电流实时跟踪目标电流；
所述处理器模块通过***接口控制变压器补偿容性电流；
所述处理器模块通过***接口控制线圈调容电路改变流过线圈的电感电流。
2.根据权利要求1所述的一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，其特征在于，更包括：
阻尼电阻，串接在线圈和大地之间,在***正常运行时限制谐振过电压，在***发生单相接地故障时,阻尼电阻通过保护装置退出运行。
3.根据权利要求1所述的一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，其特征在于，当实际电流达到负载电流限定的范围上限时，电子开关VT1和VT2会相互反转，实际负载电流便会下降；
当实际电流下降到负载电流限定的范围下限时，VT1和VT2再次反转，实际负载电流便会上升。
4.根据权利要求1所述的一种消弧线圈补偿的小接地电流供电***，其特征在于，所述继电保护装置，包括电压继电器、电流继电器和中间继电器；
所述继电保护装置用于保证***在发生单相接地故障时可靠短接阻尼电阻,使其安全行。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200110

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