CN201008093Y

CN201008093Y - 一种电压互感器铁磁谐振消除装置

Info

Publication number: CN201008093Y
Application number: CNU2007201003892U
Authority: CN
Inventors: 穆希华
Original assignee: BAODING BOWEI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BAODING BOWEI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2017-01-19

Abstract

本实用新型公开了一种电压互感器铁磁谐振消除装置，中央控制器通过地址总线分别与锁存器、触发器、数据缓冲器、数据存储器和程序存储器相连，锁存器的输出线经数据缓冲器后，连接到液晶显示单元和接口芯片，接口芯片连接到反向驱动器、信号指示单元和按键输入单元，反向驱动器连接到信号指示单元；零序电压输入单元外接电压互感器开口三角，其输出端接中央控制单元的输入端；触发器的输出端连接消谐输出单元，消谐输出端单元外接到电压互感器开口三角；中央控制单元还与通讯接口单元、看门狗单元相连接。本实用新型实现了对铁磁谐振的完全消除，接线简单，调试方便，减少了安装调试量，不给***带来任何影响，其可靠性、长期稳定性和抗干扰性能大大提高。

Description

一种电压互感器铁磁谐振消除装置

一、所属技术领域

本实用新型涉及一种用于消除电压互感器铁磁谐振故障的装置。

二、背景技术

电压互感器是电力***中常用的设备，它和***的电容参数形成许多复杂的振荡回路，由于电磁式电压互感器的非线性特性，当满足一定条件时，就有可能激发起铁磁谐振。铁磁谐振往往在电网某一局部造成过电压，从而危及电气设备的绝缘，可能影响过电压保护装置的正常工作条件，有些甚至导致电压互感器的烧毁或***。为此，传统的解决方法是在电压互感器二次开口三角处串接灯泡或电阻进行衰减。这种方法无法针对具体问题做出准确的诊断，不能从根本上解决问题。为此，一种模拟消谐装置应运而生，它能消除某一特定频率的铁磁谐振，然而却又常因弧光接地而误动作。随后，人们又提出一种微机智能化的消谐方法，但是由于谐振回路及谐振成因的复杂性，导致谐振频率的多样性，表现为三分频谐振、二分频谐振及其附近频率的谐振、工频谐振、三倍频谐振等。现有的这些普通消谐装置仅能消除某一频率的谐振而不能完全消除各种频率的谐振，以至产生误动或拒动。另外，还有现有的加装在一次侧的消谐电阻器虽有一定的消谐效果，但是其接线复杂，参与到***当中对***产生或多或少的影响，而且不具备可观测，可存储，可打印，可通讯等许多智能化处理方法。现有技术中还有一种消谐方法，即在有效地防止弧光接地引起的过电压时，在配电***中性点装设消弧线圈；由于消弧线圈接在中性点回路，其电感值与电压互感器等效零序电感相比小得多，不易构成参数匹配，可防止谐振的发生。该方法虽然效果明显，可消除一切铁磁谐振，但是成本较高、安装、调试等成本也都很高。

三、发明内容

本实用新型就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种既能对铁磁谐振进行准确判断，又能可靠消谐，又能实现接线简单，实现无人值守的电压互感器铁磁谐振消除装置。

为解决上述问题，本实用新型的技术解决方案是：一种电压互感器铁磁谐振消除装置，它包括包括中央处理器、触发器、锁存器、数据缓冲器、程序存储器、数据存储器及接口芯片、反向驱动器的中央控制单元，零序电压输入单元，包括光电隔离器和固态继电器的消谐输出单元，液晶显示单元，信号指示单元，按键输入单元，包括反向器、光电隔离器、反向驱动器和继电器的信号输出单元，通讯接口单元和看门狗单元；中央控制单元的中央控制器通过地址总线分别与锁存器、触发器、其中一个数据缓冲器、数据存储器和程序存储器相连，锁存器的输出线经另一个数据缓冲器后，连接到液晶显示单元和接口芯片的输入端，接口芯片的输出端连接到反向驱动器、信号指示单元和按键输入单元的输入端，反向驱动器的输出端连接到信号指示单元的输入端；零序电压输入单元的输入端外接电压互感器开口三角，其输出端接中央控制单元的输入端；触发器的输出端连接消谐输出单元的光电隔离器的输入端，消谐输出端单元的固态继电器输出端外接到电压互感器开口三角；中央控制单元的输出与通讯接口单元、看门狗单元的输入端相连接。

所述的中央控制单元的中央控制器U0的D0-D7端口通过总线分别与锁存器U9和触发器U8、数据缓冲器U11、数据存储器U13、程序存储器U12相连；锁存器U9的输出A0-A7以及中央控制器U0的AD8-AD15又分别连接到程序存储器U12和数据存储器U13的地址总线端口A0-A12、A0-A14；锁存器U9的输出A0-A4还连接数据缓冲器U10的输入端，数据缓冲器U10的输出端PA0-PA4和U11的输出端PD0-PD7连接液晶显示单元，同时U11的输出端PD0-PD7连接到接口芯片U14的输入端；接口芯片U14的输出端PC0-PC7端口连接到反向驱动器U15的输入端，反向驱动器U15的输出端连接到信号指示单元的输入端；接口芯片U14的输出端PB0-PB7端口连接按键输入单元的输入端。

所述的零序电压输入单元由四部分电路组成，每个电路原理及连接方式相同；每部分电路内部的电压互感器的输入端外接电力***电压互感器的开口三角即PT1、PT1*-PT4、PT4*，电压互感器的输出端分别连接电位器RW1-RW4的一端，电位器RW1-RW4的另一端接地，中心出头分别连接阻容滤波器R31-R34和C21-C24后连接到中央控制单元的中央处理器U0的P0.0-P0.3端口，进行A/D转换及内部运算。

所述的消谐输出单元由四部分电路组成，每部分电路由光电隔离器U5和固态继电器JDQ1组成；触发器U8输出端XX0-XX3分别连接到光电隔离器U5的输入脚1脚，光电隔离器U5的3脚接地；光电隔离器U5的输出脚7脚分别连接固态继电器JDQ1的3脚，光电隔离器U5的5脚接电源VCC2；固态继电器的4脚接地GND2，其1脚和2脚外接到电压互感器的开口三角PT1、PT1*-PT4、PT4*。

所述的信号指示单元包括电源、运行、装置故障、接地、谐振、过电压、消谐七个指示灯。由中央控制单元接口芯片U14的PC0-PC7端口连接到反向驱动器U15的输入端，反向驱动器U15的输出端连接各指示灯，指示灯再经电阻连接到电源。

所述的信号输出单元包括四部分电路，每路由反向器U30、光电隔离芯片U3、反向驱动器U4和继电器JDQ组成；触发器U8的输出端BC0-BC3分别连接到反向器U30的信号输入脚13脚，反向器U30的信号输出脚12脚连接到光电隔离芯片U3的信号输入脚2脚，光电隔离芯片U3的控制端15脚连接到反向驱动器U4的信号输入脚1脚，反向驱动器U4的输出端16脚经限流电阻R3后分别连接到继电器JDQ的输入端1脚，继电器JDQ的2脚接至电源VCC2，控制每个继电器JDQ，实现继电器节点的断开与闭合；继电器JDQ的输出端3脚和4脚分别连接报警器BJ1、BJ1*-BJ4、BJ4*。

本装置实时监测电压互感器开口三角电压。电压互感器的开口三角形接到本装置的PT1、PT1*-PT4、PT4*的输入端，经过装置内部的电压互感器降压，再连接到电位器RW1-RW4，经降压分压及阻容滤波器R31-R34和C21-C24，连接到中央控制单元的中央处理器的P0.0-P0.3，进行A/D转换及内部运算。经过数据采集后，程序立即分析计算开口三角电压的17Hz、25Hz、50Hz、150Hz四种频率的电压分量。当检测到任一分量的电压高于故障电压的启动值时，即判断发生了故障。如果发生了接地故障或者过电压故障，中央处理器会通过数据总线D0-D7及接口芯片U14和反向驱动器U15点亮“接地”或“过电压”指示灯；同时CPU控制数据总线D0-D7输出，通过U8的驱动，经过反向器U30和光电隔离器U3以及反向驱动器U4，控制报警继电器JDQ线圈得电，使常开触点闭合，给出信号报警，连接到BJ1、BJ1*-BJ4、BJ4*，并通过液晶显示单元显示故障信息，同时把故障信息存储起来，通讯接口单元把故障信息远传至上位机，把故障信息传送至有关部门，实现远动控制，实现无人值守，使得装置适用于无人值守变电站，***状态可以通过通讯传至远方监控。当判断发生谐振故障时，无论是3分频、2分频、倍频或工频谐振(即17Hz、25Hz、50Hz、150Hz谐振)，程序立即控制CPU数据总线D0-D7输出，经驱动器U8、光电隔离器U5，启动大功率固态继电器JDQ1，向***施加强大的阻尼，抑制和消除***的铁磁谐振，同时CPU点亮谐振及消谐灯，信息存储、显示、打印和远传。本实用新型实现了对铁磁谐振的完全消除，而且接线简单，调试方便，最多可以带到四段母线，减少了安装调试量，而且该装置不给***带来任何影响。另外，看门狗单元的加入使得装置无论硬件还是软件都大大提高了装置运行的可靠性和长期稳定性。从信号输出单元及消谐输出单元部分来讲，该微机消谐装置增加了光电隔离功能，使得异常情况下的外界高压无法串入装置，不会导致装置的损坏，提高了装置的抗干扰性能。本实用新型广泛应用于66KV、35KV、10KV、6KV、3KV及以下电压等级的中性点不接地或经电阻、消弧线圈接地***。本实用新型配以最先进的智能化软件，动作更可靠、操作更简单、更直观、更准确。

四、附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的电路原理图。

五、具体实施方式

如图1所示，本实施例包括中央控制单元7、零序电压输入单元1、消谐输出单元8、液晶显示单元3、信号指示单元5、按键输入单元6、信号输出单元9、通讯接口单元12、声音报警单元11、微型打印机4、信息存储单元2和看门狗单元10。中央控制单元7的中央控制器U0(80C196)的D0-D7端口通过总线分别与锁存器U9(73LS373)和触发器U8(73LS273)、数据缓冲器U11(74LS245)、数据存储器U13(6264)、程序存储器U12(27C256)相连。锁存器U9(73LS373)的输出A0-A7以及中央控制器U0的AD8-AD15又分别连接到程序存储器U12和数据存储器U13的地址总线端口A8-A12、A8-A14。锁存器U9的输出A0-A4还连接数据缓冲器U10的输入端，数据缓冲器U10的输出端PA0-PA4和U11的输出端PD0-PD7连接液晶显示单元，同时U11的输出端PD0-PD7连接到接口芯片U14的输入端。接口芯片U14的输出端PC0-PC7端口连接到反向驱动器U15的输入端，反向驱动器U15的输出端连接到信号指示单元的输入端。接口芯片U14的输出端PB0-PB7端口连接按键输入单元的输入端。接口芯片U14的输出端PDD0-PDD7端口外接到微型打印机。零序电压输入单元1由四部分电路组成，每个电路原理及连接方式相同。电力***开口三角即PT1、PT1*-PT4、PT4*分别连接每部分电路内部的电压互感器PT1-PT4的输入端，经过变压连接到电位器RW1-RW4，经降压分压及由电阻R31-R34和电容C21-C24组成的阻容滤波器阻容滤波后，连接到中央控制单元7的中央处理器80C196KC的P0.0-P0.3，进行A/D转换及内部运算。消谐输出单元8由四部分电路组成，每部分电路由光电隔离器U5和固态继电器JDQ1组成。中央处理器U0的D0-D7连接到触发器U8触发，触发器U8的输出端XX0-XX3分别连接到光电隔离器U5的输入脚1脚，光电隔离器U5的3脚接地，输出脚7脚输出到固态继电器JDQ1的3脚，光电隔离器U5的5脚接电源VCC2；固态继电器的4脚接地GND2，其1脚和2脚外接到电压互感器的开口三角PT1、PT1*-PT4、PT4*。液晶显示单元3包括液晶显示器及跳线设置，可以实现1 8脚及20脚液晶屏的共用。信号指示单元5主要由电源、运行、装置故障、接地、谐振、过电压、消谐七个指示灯组成，由中央控制单元接口芯片U14的PC0-PC7端口连接到反向驱动器U15，经反向连接到指示灯，指示灯经电阻连接到电源。按键输入单元6由复归、复位、退回、回车、上、下、左、右八个按键及相连接的电阻、电容器件组成；电容一端连接按键，一端接地；由中央控制单元7的接口芯片U14的PB0-PB7连接至按键输入端。信号输出单元9主要由四部分电路组成，每路由反向器U30(74LS04)、光电隔离芯片U3(TLP521)、反向驱动器U4(ULN2004)和继电器JDQ组成；触发器U8的输出端BC0-BC3分别连接到反向器U30的信号输入脚13脚，反向后的信号输出脚12脚连接到光电隔离芯片U3的信号输入脚2脚，经光电隔离芯片U3的控制端15脚连接到反向驱动器U4的信号输入脚1脚，反向驱动器U4的输出端16脚经限流电阻R3连接到继电器JDQ的1脚，继电器JDQ的2脚接至电源VCC2，控制每个继电器JDQ，实现继电器节点的断开与闭合；继电器JDQ的输出端3脚和4脚分别连接报警器BJ1、BJ1*-BJ4、BJ4*。声音报警单元11由三极管和蜂鸣器FMQ组成，中央处理器U0的P1.4口连接到电阻R1，再连接到三极管Q1的b极，三极管Q1的e极接三极管Q2的b极，三极管Q2的e极接地，三极管Q1、Q2的集电极c连接到蜂鸣器FMQ的负极2脚，蜂鸣器FMQ的正极1脚连接到电源VCC1。数据总线由接口芯片U14的PDD0-PDD7端口直接连接到微型打印机4的数据线输入端。通讯接口单元12由通信芯片U16、U17和电容器C1、C2、C3和C4组成；中央控制器U0的TXD端口连接通信芯片U17的T2I脚和U16的DI脚；中央控制器U0的RXD连接通信芯片U17的R20脚和通信芯片U16的R0脚；中央控制器U0的P1.0端口连接通信芯片U16的DE脚。通信芯片U16的A、B、Z、Y脚和通信芯片U17的输出端T2C和R2I脚连接到装置的输出；通信芯片U17的C1+脚和C1-脚通过电容C1相连，C2+脚和C2-脚通过电容C2相连，V+脚和V-脚分别通过电容C3和C4接地，GND脚接GND。看门狗单元10由芯片U2(MAX706)组成；中央控制器U0的P1.3连接芯片U2的WDI引脚，中央控制器U0的/RST引脚经电阻R2连接到电源VCC1，同时连接到二极管D6的正极，二极管D6的负极连接到芯片U2的/REST引脚；芯片U2的/MR引脚与按键输入单元6相连，同时芯片U2的/MR引脚连接到二极管D12的正极，二极管D12的负极连接到芯片U2的/WD0引脚。信息存储单元2由芯片U1(24C16)组成，中央控制器U0的P1.1引脚和P1.2引脚分别连接到芯片U1的数据线SDA和时钟线SCL引脚，U1的A1、A2、A3和GND引脚接地。

Claims

1.一种电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：它包括包括中央处理器、触发器、锁存器、数据缓冲器、程序存储器、数据存储器及接口芯片、反向驱动器的中央控制单元，零序电压输入单元，包括光电隔离器和固态继电器的消谐输出单元，液晶显示单元，信号指示单元，按键输入单元，包括反向器、光电隔离器、反向驱动器和继电器的信号输出单元，通讯接口单元和看门狗单元；中央控制单元的中央控制器通过地址总线分别与锁存器、触发器、其中一个数据缓冲器、数据存储器和程序存储器相连，锁存器的输出线经另一个数据缓冲器后，连接到液晶显示单元和接口芯片的输入端，接口芯片的输出端连接到反向驱动器、信号指示单元和按键输入单元的输入端，反向驱动器的输出端连接到信号指示单元的输入端；零序电压输入单元的输入端外接电压互感器开口三角，其输出端接中央控制单元的输入端；触发器的输出端连接消谐输出单元的光电隔离器的输入端，消谐输出端单元的固态继电器输出端外接到电压互感器开口三角；中央控制单元的输出与通讯接口单元、看门狗单元的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的中央控制单元的中央控制器U0的D0-D7端口通过总线分别与锁存器U9和触发器U8、数据缓冲器U11、数据存储器U13、程序存储器U12相连；锁存器U9的输出A0-A7以及中央控制器U0的AD8-AD15又分别连接到程序存储器U12和数据存储器U13的地址总线端口A0-A12、A0-A14；锁存器U9的输出A0-A4还连接数据缓冲器U10的输入端，数据缓冲器U10的输出端PA0-PA4和U11的输出端PD0-PD7连接液晶显示单元，同时U11的输出端PD0-PD7连接到接口芯片U14的输入端；接口芯片U14的输出端PC0-PC7端口连接到反向驱动器U15的输入端，反向驱动器U15的输出端连接到信号指示单元的输入端；接口芯片U14的输出端PB0-PB7端口连接按键输入单元的输入端；接口芯片U14的输出端PDD0-PDD7端口外接到微型打印机。

3.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的零序电压输入单元由四部分电路组成，每个电路原理及连接方式相同；每部分电路内部的电压互感器的输入端外接电力***电压互感器的开口三角即PT1、PT1*-PT4、PT4*，电压互感器的输出端分别连接电位器RW1-RW4的一端，电位器RW1-RW4的另一端接地，中心出头分别连接阻容滤波器R31-R34和C21-C24后连接到中央控制单元的中央处理器U0的P0.0-P0.3端口。

4.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的消谐输出单元由四部分电路组成，每部分电路由光电隔离器U5和固态继电器JDQ1组成；触发器U8输出端XX0-XX3分别连接到光电隔离器U5的输入脚1脚，光电隔离器U5的3脚接地；光电隔离器U5的输出脚7脚分别连接固态继电器JDQ1的3脚，光电隔离器U5的5脚接电源VCC2；固态继电器的4脚接地GND2，其1脚和2脚外接到电压互感器的开口三角PT1、PT1*-PT4、PT4*。

5.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的信号输出单元包括四部分电路，每路由反向器U30、光电隔离芯片U3、反向驱动器U4和继电器JDQ组成；触发器U8的输出端BC0-BC3分别连接到反向器U30的信号输入脚13脚，反向器U30的信号输出脚12脚连接到光电隔离芯片U3的信号输入脚2脚，光电隔离芯片U3的控制端15脚连接到反向驱动器U4的信号输入脚1脚，反向驱动器U4的输出端16脚经限流电阻R3后分别连接到继电器JDQ的输入端1脚，继电器JDQ的2脚接至电源VCC2，继电器JDQ的输出端3脚和4脚分别连接报警器BJ1、BJ1*-BJ4、BJ4*。

6.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的信号指示单元包括电源、运行、装置故障、接地、谐振、过电压、消谐七个指示灯；由中央控制单元接口芯片U14的PC0-PC7端口连接到反向驱动器U15的输入端，反向驱动器U15的输出端连接各指示灯，指示灯再经电阻连接到电源。

7.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的通讯接口单元由通信芯片U16、U17和电容器C1、C2、C3和C4组成；中央控制器U0的TXD端口连接通信芯片U17的T2I脚和U16的DI脚；中央控制器U0的RXD连接通信芯片U17的R20脚和通信芯片U16的R0脚；中央控制器U0的P1.0端口连接通信芯片U16的DE脚。通信芯片U16的A、B、Z、Y脚和通信芯片U17的输出端T2C和R2I脚连接到装置的输出；通信芯片U17的C1+脚和C1-脚通过电容C1相连，C2+脚和C2-脚通过电容C2相连，V+脚和V-脚分别通过电容C3和C4接地，GND脚接GND。

8.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：所述的看门狗单元由芯片U2组成；中央控制器U0的P1.3连接芯片U2的WDI引脚，中央控制器U0的/RST引脚经电阻R2连接到电源VCC1，同时连接到二极管D6的正极，二极管D6的负极连接到芯片U2的/REST引脚；芯片U2的/MR引脚与按键输入单元6相连，同时芯片U2的/MR引脚连接到二极管D12的正极，二极管D12的负极连接到芯片U2的/WDO引脚。

9.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振消除装置，其特征是：它还包括由三极管和蜂鸣器FMQ组成的声音报警单元，中央处理器U0的P1.4口连接到电阻R1，再连接到三极管Q1的b极，三极管Q1的e极接三极管Q2的b极，三极管Q2的e极接地，三极管Q1、Q2的集电极c连接到蜂鸣器FMQ的负极2脚，蜂鸣器FMQ的正极1脚连接到电源VCC1。