專利名稱：磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識(shí)一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種配電網(wǎng)中電力設(shè)備控制與保護(hù)綜合裝置，具體說涉及一種磁
閥式消弧線圈控制和接地故障線路辨識(shí)的一體化設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著配電網(wǎng)的迅速發(fā)展，配電網(wǎng)出線的數(shù)目越來越多。在給更多用戶供電的同時(shí)， 配電網(wǎng)的對地電容也越來越大，并且配電網(wǎng)發(fā)生接地故障的可能性也越來越大。而其中單 相接地故障又占接地故障總數(shù)的80%以上。 此時(shí)若發(fā)生單相接地故障，電弧將會(huì)較大，而不能自動(dòng)熄滅。但是非接地相對地的 電壓會(huì)升高，并且斷續(xù)性電弧接地時(shí)還會(huì)產(chǎn)生弧光過電壓，長期運(yùn)行可能會(huì)引發(fā)相間故障。 所以在系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障后，首先應(yīng)設(shè)法降低電弧電流使故障情況不會(huì)發(fā)生惡化，其 次再辨識(shí)出發(fā)生接地故障的線路，對該線路進(jìn)行重合閘，切斷接地點(diǎn)處的殘余電弧電流。 因此在此背景要求條件下，目前國內(nèi)外主要使用消弧線圈來起到降低電弧電流的 作用，另外再采用故障選線裝置來尋找故障線路。但目前普遍的情況是消弧線圈和故障選 線為不同廠家的產(chǎn)品，兩個(gè)原本需要緊密配合的裝置不僅沒有協(xié)調(diào)，而且不同種類的消弧 線圈特性不同給選線裝置的準(zhǔn)確選線帶來極大的困難。實(shí)際運(yùn)行過程中，這也是小電流選 線裝置的選線正確率不高的重要因素之一。 現(xiàn)有的消弧線圈按可否改變電感值可以分為可調(diào)消弧線圈和不可調(diào)消弧線圈?？?調(diào)消弧線圈按照調(diào)節(jié)方法不同可以分為調(diào)節(jié)匝數(shù)或改變抽頭型消弧線圈、調(diào)節(jié)氣隙型消 弧線圈和磁控型消弧線圈。 調(diào)節(jié)匝數(shù)或改變抽頭型消弧線圈不能連續(xù)調(diào)節(jié)電感，因而難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確跟蹤 補(bǔ)償電容電流。調(diào)節(jié)氣隙型消弧線圈通過改變氣隙長度來調(diào)節(jié)線圈電感，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢， 后期維護(hù)費(fèi)用大，工作噪音大。磁控型消弧線圈采用電力電子控制，可靠性高，響應(yīng)速度快， 采用避開諧振點(diǎn)的動(dòng)態(tài)全補(bǔ)償工作方式，實(shí)現(xiàn)電容電流的最佳補(bǔ)償。 配電網(wǎng)單相接地故障自動(dòng)選線是目前研究的熱點(diǎn)技術(shù)問題。已提出不少的選線原 理和方法，但沒有出現(xiàn)一種方案能夠非常圓滿地解決該問題。系統(tǒng)在中性點(diǎn)加裝消弧線圈 使得零序電流大大減小，是導(dǎo)致選線裝置的選線正確率降低的主要因素。并且不同的消弧 線圈的特性是不一樣的。因此如果將選線裝置與消弧線圈制成一體化綜合設(shè)備，那就使得 選線裝置和消弧線圈可以相互配合，提高選線的正確率。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有單相接地故障選線裝置與消弧線圈沒有協(xié)調(diào)配 合功能，使得選線正確率不高這一現(xiàn)狀，提出一種磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈控制及故障線 路辨識(shí)一體化裝置。 為完成上述發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障 線路辨識(shí)一體化裝置，包括磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈，其特征是由磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線
3圈、消弧線圈控制器和后臺(tái)顯示控制器組成； 消弧線圈控制器的DSP TMS320F2812處理器的ADCINA 0 7禾P ADCINB0 7接口與磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈及電網(wǎng)相聯(lián)接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB與研祥EWS-843V后臺(tái)顯示控制器串口相聯(lián)接構(gòu)成RS485通訊，后臺(tái)顯示控制器內(nèi)裝有PCI-1713研華采集卡。本實(shí)用新型的有益效果 本實(shí)用新型制成的環(huán)氧樹脂澆注磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈及選線綜合裝置具有以下有益效果 1、不會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn)象； 由于本實(shí)用新型中的磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于空載狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，消弧線圈的輸出電流增加完全補(bǔ)償系統(tǒng)容性電流。因此不會(huì)出現(xiàn)使用普通消弧線圈的虛幻接地現(xiàn)象。 2、本實(shí)用新型具有可靠性極高，經(jīng)久耐用，免維護(hù)，使用壽命長等特點(diǎn)； 本實(shí)用新型中磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈部分采用薄絕緣帶填料，真空澆注技術(shù)，
使樹脂的膨脹系數(shù)接近銅導(dǎo)線膨脹系數(shù)，可以防止線圈長期運(yùn)行產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，具有無污
染、免維護(hù)、自熄等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的后臺(tái)顯示控制器采用工業(yè)級工控機(jī)，其性能穩(wěn)定、免
維護(hù)，使用壽命長。 3.本實(shí)用新型裝置響應(yīng)速度快，從空載到額定容量的過渡過程時(shí)間為0. 15秒，完全可以滿足消弧自動(dòng)跟蹤和快速選出故障線路系統(tǒng)的要求； 本實(shí)用新型裝置在判斷出發(fā)生故障后能夠快速調(diào)節(jié)磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈的
輸出電流，從空載到額定容量的過渡過程時(shí)間為0. 15秒。并且在這段過渡過程中，本實(shí)用
新型的后臺(tái)顯示控制器利用本裝置中磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈的特性快速判斷出故障線
路，從而滿足消弧自動(dòng)跟蹤和快速選出故障線路系統(tǒng)的要求。 4、結(jié)構(gòu)緊湊，省去常規(guī)選線控制器，減少成本、提高效率、外形美觀。 該技術(shù)方案的特色之處是 (1)環(huán)氧樹脂澆注磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈和故障線路辨識(shí)裝置組成一個(gè)綜合系統(tǒng)，來完成消弧和選線兩個(gè)功能； (2)綜合系統(tǒng)只需一個(gè)后臺(tái)機(jī)和一個(gè)前臺(tái)控制器完成所有功能，減少裝置的總成本； (3)通過兩個(gè)部分的協(xié)調(diào)配合工作不僅可以保證消弧線圈的正常穩(wěn)定工作，還能極大提高故障線路辨識(shí)的正確率。

圖1是為本實(shí)用新型總體的結(jié)構(gòu)示意圖。[0025] 圖2是整體工作流程圖。
具體實(shí)施方式結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識(shí)一體化裝置，由磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈1、消弧線圈控制器2和后臺(tái)顯示控制器3三部分組成，如圖l所示，磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈1采用商品環(huán)氧樹脂澆注磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈，按現(xiàn)行方式磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈1輸出端與電網(wǎng)4相聯(lián)接，電網(wǎng)4的輸出端與消弧線圈控制器2的電壓、電流信號檢測端相聯(lián)接。消弧線圈控制器2可采用現(xiàn)行消弧線圈控制器，本實(shí)用新型采用的消弧線圈控制器2的處理器為DSP TMS320F2812，是TI公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性價(jià)比的32位定點(diǎn)DSP芯片。該系統(tǒng)最高可在150MHz主頻下工作，并帶有18k*16位零等待周期片上SRAM和128k*16位片上FLASH(存取時(shí)間36ns) 。 TMS320F2812芯片上還包括2X8路12位ADC(最快80ns轉(zhuǎn)換時(shí)間)。選用TMS320F2812中ADCINA 0 7和ADCINB 0 7聯(lián)接磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈1進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，另外采用SCITXDB和SCIRXDB通過串口與后臺(tái)顯示控制器進(jìn)行RS485通訊。 后臺(tái)顯示控制器3是研祥EWS-843V的一體化工作站，19英寸上架結(jié)構(gòu)，具有12. 1英寸高亮液晶顯示器、內(nèi)置翻蓋式設(shè)計(jì)觸摸鼠標(biāo)和多功能薄膜鍵盤。后臺(tái)顯示控制器3內(nèi)裝有研華高速采集卡PCI-1713測量各條出線的零序電流。 (1)消弧線圈控制器2通過TMS320F2812芯片上的AD轉(zhuǎn)換模塊測量中性點(diǎn)處的電壓信號和其它所需的模擬信號； (2)對測量的電壓、電流信號進(jìn)行傅里葉分解計(jì)算出基波電壓、電流的幅值和相位，并計(jì)算系統(tǒng)的對地電容值； (3)消弧線圈控制器2通過串口與后臺(tái)顯示控制器3進(jìn)行通訊，將磁閥式連續(xù)可調(diào)
消弧線圈1的狀態(tài)和系統(tǒng)的對地電容值等信息傳遞給后臺(tái)顯示控制器3。 (4)后臺(tái)顯示控制器3將電壓、電流的幅值和相位信息在顯示器上顯示出來。
(5)如果電壓的幅值超過門限值時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)出故障，并對電流信號進(jìn)行分析，
辨識(shí)出故障線路。 (6)操作人員可以通過利用串口 RS485通訊，在后臺(tái)顯示控制器3上遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制消弧線圈控制器2。 磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈控制及故障線路辨識(shí)綜合裝置工作原理及程序，如圖2所示，具體步驟如下 步驟一首先實(shí)時(shí)測量配電網(wǎng)各條出線的零序電流和中性點(diǎn)對地的零序電壓，通過這些電壓電流信號計(jì)算電容電流值； 當(dāng)系統(tǒng)判斷配電網(wǎng)4發(fā)生單相接地故障時(shí)，綜合補(bǔ)償裝置發(fā)出控制脈沖命令使得磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈1輸出的電感性電流與配電網(wǎng)的電容性電流完全補(bǔ)償，達(dá)到全補(bǔ)償動(dòng)態(tài)的目的。 步驟二消弧線圈控制器2將對地電容計(jì)算結(jié)果通過串口 485通訊傳輸給后臺(tái)顯示控制器3 ; 步驟三后臺(tái)顯示控制器3通過PCI1713高速數(shù)據(jù)采集卡測量系統(tǒng)零序電壓和各條
出線的零序電流，分析和計(jì)算這些信號，判斷系統(tǒng)有沒有發(fā)生單相接地故障； 步驟四如果系統(tǒng)沒有發(fā)生單相接地故障，后臺(tái)顯示控制器3則定時(shí)與消弧線圈控
制器2通訊查詢消弧線圈控制器2和磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈的工作狀態(tài)； 步驟五如果系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，后臺(tái)顯示控制器3查詢消弧線圈控制器2是
否發(fā)出控制脈沖；[0042] 步驟六后臺(tái)顯示控制器3通過分析故障前后各條出線的電流波形，辨識(shí)出故障線路； 步驟七后臺(tái)顯示控制器3記錄故障線路，保存故障時(shí)刻和各條出線零序電流波形數(shù)據(jù)； 步驟八后臺(tái)顯示控制器3接收操作人員的各種指令，并傳遞給消弧線圈控制器2 ;[0045] 步驟七的具體實(shí)施判斷過程 (1)當(dāng)電網(wǎng)零序電壓超過規(guī)定值時(shí)，故障線路辨識(shí)系統(tǒng)認(rèn)為電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障； (2)如果判斷系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，存儲(chǔ)故障時(shí)刻前5個(gè)周波和后11個(gè)周波的各條出線零序電流值瞬時(shí)值和零序電壓瞬時(shí)值； (3)將故障發(fā)生時(shí)刻后第2個(gè)周波的各條零序電流瞬時(shí)值與同時(shí)刻的零序電壓瞬時(shí)值相乘，并按一個(gè)周波積分，得到有功分量。找到絕對值最大的兩條出線，如果這兩條出線的有功分量同符號，則表示母線發(fā)生故障，如異號，則表示某條出線發(fā)生故障；[0049] (4)另外計(jì)算故障發(fā)生時(shí)刻后第2個(gè)到第11個(gè)周波的各條出線的零序電流基波有效值。將同一時(shí)刻前一條出線的零序電流值除以后一條出線的零序電流值，例如X工表示第一條出線的零序電流(1》除以第二條出線的零序電流(12)的值，&表示第二條出線的零序電流(12)除以第三條出線的零序電流(13)的值，以此類推。計(jì)算io個(gè)周波后，找到每一個(gè)X的最大值和最小值，進(jìn)而計(jì)算出X變化范圍D。在從中找出變化范圍最大的值Dm，以及
Dm—工和Dm+1，如果Dm的變化范圍小于Dm—工和Dm+1最小值的1. 2倍，則表示母線發(fā)生故障；如果
Dm—工和Dm+1最大值是Dm—p則表示出線m發(fā)生接地故障；反之Dm—工和Dm+1最大值是Dm+1，則表示出線m+l發(fā)生故障； (5)如果步驟3和4判斷出來的故障線路(或母線)是一致的，則顯示判斷結(jié)果，并向變電站發(fā)出該出線重合閘指令；反之后臺(tái)顯示控制器3向消弧線圈控制器2發(fā)出指令，改變磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈1觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角，例如該時(shí)刻觸發(fā)角為45度，改變?yōu)?5度IO個(gè)周波時(shí)間，進(jìn)行重新判斷。然后按步驟4進(jìn)行重新判斷。
權(quán)利要求一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識(shí)一體化裝置，包括磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈，其特征是由磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈、消弧線圈控制器和后臺(tái)顯示控制器組成；消弧線圈控制器的DSP TMS320F2812處理器的ADCINA 0～7和ADCINB0～7接口與磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈及電網(wǎng)相聯(lián)接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB與研祥EWS-843V后臺(tái)顯示控制器串口相聯(lián)接構(gòu)成RS485通訊，后臺(tái)顯示控制器內(nèi)裝有PCI-1713研華采集卡。
專利摘要一種磁閥式消弧線圈控制及接地故障線路辨識(shí)一體化裝置，由磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈、消弧線圈控制器和后臺(tái)顯示控制器組成；消弧線圈控制器處理器DSP TMS320F2812的ADCINA 0～7和ADCINB 0～7接口按常規(guī)方式與磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈相聯(lián)接，磁閥式連續(xù)可調(diào)消弧線圈與電網(wǎng)相聯(lián)接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB與研祥EWS-843V后臺(tái)顯示控制器串口相聯(lián)接構(gòu)成RS485通訊，后臺(tái)顯示控制器內(nèi)裝有PCI-1713研華采集卡。本實(shí)用新型具有可靠性極高，不會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn)象，響應(yīng)速度快，從空載到額定容量的過渡過程時(shí)間為0.15秒，結(jié)構(gòu)緊湊，省去常規(guī)選線控制器，減少成本，提高效率，經(jīng)久耐用，免維護(hù)，使用壽命長。
文檔編號H02H7/26GK201466719SQ20092001699
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者崔忠軍, 蔡虹, 袁佳歆, 閆春利 申請人:丹東欣泰電氣股份有限公司