專利名稱：基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)電力電子領(lǐng)域，尤其是一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)及工作方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，很多情況需要變壓器中性點(diǎn)直接接地，然而近些年太陽 “磁暴”產(chǎn)生的一種準(zhǔn)直流效應(yīng)的地磁感應(yīng)電流通過變壓器接地系統(tǒng)進(jìn)入變壓器內(nèi)部，導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象。因此如何在保證變壓器中性點(diǎn)有效接地的前提下抑制直流偏磁現(xiàn)象是現(xiàn)在關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)之一。目前主要的抑制措施中性點(diǎn)直流量的反向補(bǔ)償法和中性點(diǎn)串接電阻法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、隔離直流不徹底等問題。本發(fā)明的隔直系統(tǒng)是通過軟件的邏輯控制將隔直電容器組、晶間管固態(tài)交流開關(guān)以及控制斷路器等相關(guān)硬件有機(jī)融合為一體，由于屬于機(jī)械類開關(guān)的斷路器固有分合閘時(shí)間為毫秒級(jí)，開關(guān)動(dòng)作較慢，當(dāng)發(fā) 生交流故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生過電流會(huì)損壞隔直電容器組。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)及工作方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量迅速、隔直徹底、實(shí)時(shí)顯示、操作方便的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)及其工作方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，包括帶有中性點(diǎn)的變壓器，其特征在于它包括控制斷路器K、晶閘管固態(tài)交流開關(guān)信號(hào)檢測(cè)模塊、 信號(hào)調(diào)理模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、數(shù)據(jù)采集卡和驅(qū)動(dòng)模塊；其中，所述控制斷路器K連接于變壓器中性點(diǎn)和地之間；所述信號(hào)檢測(cè)模塊的輸入端采集變壓器中性點(diǎn)高電壓、大電流信號(hào)， 其輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端；所述信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接；所述驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接晶閘管固態(tài)交流開關(guān)；所述遠(yuǎn)程通信模塊與信號(hào)調(diào)理模塊呈雙向連接。所述信號(hào)檢測(cè)模塊由霍爾傳感器構(gòu)成。所述霍爾傳感器采用電磁平衡式霍爾傳感器。所述信號(hào)調(diào)理模塊由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電流信號(hào)調(diào)理電路組成。所述電壓信號(hào)調(diào)理電路主要由分壓?jiǎn)卧?、預(yù)濾波單元、隔離放大器和再濾波單元組成；所述分壓?jiǎn)卧呻娮鑂l和電阻Rp串聯(lián)組成；所述預(yù)濾波單元由電阻R2、電阻R3、電容Cl和運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，其中電阻R2的一端連接分壓?jiǎn)卧姆謮狐c(diǎn)，另一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述電容Cl的一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端， 另一端接地；所述運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R3與其輸出端連接，其輸出端連接隔離放大器的輸入端；所述隔離放大器由AD215芯片構(gòu)成，其輸入端接收由預(yù)濾波單元輸出的濾波后的信號(hào)，其輸出端連接再濾波單元的輸入端；所述再濾波單元由電阻R4、電阻Rf、電容C2和運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，其中電阻R4的一端連接隔離放大器的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述電容C2的一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端，另一端接地；所述運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻Rf與其輸出端連接，其輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。所述電流信號(hào)調(diào)理電路由電流/電壓轉(zhuǎn)換單元、預(yù)濾波單元、隔離放大器和再濾波單元組成；所述電流信號(hào)調(diào)理電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻Rf、 電容Cl、電容C2、三個(gè)運(yùn)算放大器LM358和隔離放大器AD215芯片組成；所述電阻Rf并聯(lián)在運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端和輸出端之間；所述運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端經(jīng)電阻Rl接地同時(shí)連接隔離放大器，其輸出端經(jīng)電阻R2連接第二級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述第二級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端還經(jīng)電容Cl接地同時(shí)連接隔離放大器，其負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R3與輸出端連接，其輸出端連接隔離放大器的輸入端；所述隔離放大器的輸出端經(jīng)電阻R4與第三級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端連接；所述第三級(jí)運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R5與輸出端連接，其正極輸入端還經(jīng)電容Cl接地同時(shí)連接隔離放大器，其輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟①信號(hào)檢測(cè)模塊對(duì)變壓器中性點(diǎn)參量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)；②通過傳感器檢測(cè)變壓器中性點(diǎn)電壓、電流信號(hào)，分析變壓器中性點(diǎn)參量情況，確定隔直系統(tǒng)的工作狀態(tài)，得出工作狀態(tài)的個(gè)數(shù)；③通過信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)變壓器中性點(diǎn)參量信號(hào)濾波、放大后，分析隔直系統(tǒng)各個(gè)工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件，得到控制斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)的動(dòng)作方法；④斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)根據(jù)步驟③中所述的方法依次動(dòng)作。所述步驟②中的隔直系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以為兩個(gè)，即保護(hù)工作狀態(tài)和隔直工作狀態(tài)；所述保護(hù)工作狀態(tài)是變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的控制斷路器K閉合，電容器被旁路，變壓器中性點(diǎn)直接接地的狀態(tài)；所述隔直工作狀態(tài)是變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的旁路開關(guān)K打開，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地，隔直裝置起到隔離直流電流的作用時(shí)的狀態(tài)。所述步驟③中所述控制斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)的動(dòng)作方法為(1)將采集到的電量信號(hào)放大、濾波調(diào)整后提取出直流電壓分量信號(hào)；(2)判斷隔直系統(tǒng)采集調(diào)整后的直流電壓信號(hào)是否達(dá)到驅(qū)動(dòng)的觸發(fā)區(qū)間，“是”則跳轉(zhuǎn)入(3)，“否”則跳轉(zhuǎn)入(4)；(3)判斷隔直系統(tǒng)中電流互感器電流分量是否大于給定值，“是”則跳轉(zhuǎn)⑷，“否” 則跳轉(zhuǎn)(7)；(4)判斷隔直系統(tǒng)中電容器組是否過壓或過流，“是”則跳轉(zhuǎn)(12)，“否”則跳轉(zhuǎn)(5)(5)交流系統(tǒng)發(fā)生故障，變壓器中性線過電壓或過電流，判斷是否有手動(dòng)合閘命令，“是”則跳轉(zhuǎn)(12)，“否”則跳轉(zhuǎn)(6)；(6)判斷隔直系統(tǒng)中電容器組直流電壓是否小于整定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)，“否” 則跳轉(zhuǎn)(7)；(7)判斷隔直系統(tǒng)中控制斷路器K是否已經(jīng)分閘，“是”則跳轉(zhuǎn)(14)，“否”則跳轉(zhuǎn) ⑶；
(8)監(jiān)測(cè)顯示變壓器中性線有直流分量，判斷是否有手動(dòng)分閘命令，“是”則跳轉(zhuǎn) (11)，“否”則跳轉(zhuǎn)(9)；(9)判斷電流互感器交流分量是否小于給定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(10)，“否”則跳轉(zhuǎn) (13)；(10)判斷數(shù)據(jù)采集卡直流電壓分量是否在給定范圍，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)，“否”則跳轉(zhuǎn)(14)；(11)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K進(jìn)行分閘操作；(12)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K進(jìn)行合閘操作；(13)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，變壓器中性線電流過大不能進(jìn)行分閘操作；(14)保持系統(tǒng)中控制斷路器K原始狀態(tài)不動(dòng)作。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明涉及的基于晶閘管固態(tài)交流開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的工作原理是測(cè)試系統(tǒng)首先完成對(duì)傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊及數(shù)據(jù)采集卡的參數(shù)配置并啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集程序；傳感器將變壓器中性點(diǎn)參量信號(hào)轉(zhuǎn)化為信號(hào)調(diào)理模塊能夠接受的低電壓、弱電流信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)傳感器輸出的電壓或電流信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波、隔離/放大、再濾波處理，并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集卡所能接受的電壓或電流范圍；數(shù)據(jù)采集卡完成對(duì)變壓器中性點(diǎn)電壓、電流信號(hào)的采集，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；驅(qū)動(dòng)電路接收到信號(hào)后實(shí)時(shí)觸發(fā)晶閘管固態(tài)交流開關(guān)，在交流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，處于隔直狀態(tài)的電容器組迅速被固態(tài)交流開關(guān)短路，數(shù)毫秒后控制斷路器也合閘，關(guān)斷晶閘管固態(tài)交流開關(guān)，避免了長(zhǎng)時(shí)間大電流通過管子對(duì)其造成的損耗；遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的顯示、存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各變電站之間的數(shù)據(jù)資源的共享。信號(hào)檢測(cè)模塊是通過霍爾傳感器把高電壓、大電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為信號(hào)調(diào)理模塊能夠接受的低電壓、弱電流信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)傳感器輸出的電壓或電流信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波、隔離/放大、再濾波處理，并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集卡所能接受的電壓或電流范圍。采用電磁平衡式霍爾傳感器，在流過很大電流時(shí)，磁場(chǎng)飽和，感應(yīng)電流不會(huì)繼續(xù)增加，確保傳感器的安全。電壓信號(hào)調(diào)理電路主要由分壓電路、預(yù)濾波、隔離放大器和再濾波組成。分壓電路采用電阻Rl和Rp串聯(lián)進(jìn)行分壓，分壓之后的信號(hào)由運(yùn)放LM358搭建的二階低通RC預(yù)濾波電路濾掉高頻干擾噪聲，濾波后的信號(hào)送至隔離放大器AD215進(jìn)行信號(hào)的隔離，隔離放大后的信號(hào)再經(jīng)由二階低通RC濾波電路濾掉噪聲和紋波干擾；電流信號(hào)調(diào)理電路主要由電流/電壓轉(zhuǎn)換、預(yù)濾波、隔離放大器和再濾波組成，利用運(yùn)算放大器LM358、RURf搭建一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，通過調(diào)整Rf的阻值的大小來調(diào)節(jié)該回路的增益。預(yù)濾波、隔離放大器、再濾波電路和電壓信號(hào)調(diào)理電路相同，調(diào)理后的信號(hào)最后送至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采樣。軟件模塊通過對(duì)邏輯控制編程來控制對(duì)斷路器和晶閘管開關(guān)的切換，邏輯控制如圖3、圖4所示，隔直裝置投入運(yùn)行后，設(shè)計(jì)有兩種工作狀態(tài)(1)保護(hù)工作狀態(tài)，即控制斷路器K閉合，電容器被旁路，變壓器中性點(diǎn)直接接地；(2)隔直工作狀態(tài)，即控制斷路器K打開，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地，隔直裝置起到隔離直流電流的作用；裝置在交直流系統(tǒng)均正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行于保護(hù)工作方式；控制斷路器K閉合，變壓器直接接地；當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，無論直流系統(tǒng)是否對(duì)稱運(yùn)行，裝置將維持保護(hù)工作狀態(tài)不變，讓故障電流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)流向大地；當(dāng)交流系統(tǒng)正常，直流系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行，且接地直流電流大于整定的動(dòng)作值時(shí)，裝置轉(zhuǎn)入隔直工作狀態(tài)以保護(hù)變壓器免受直流電流的傷害，此時(shí)控制斷路器K打開，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地；當(dāng)裝置處于隔直工作狀態(tài)時(shí)，如果交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，裝置迅速轉(zhuǎn)入保護(hù)工作狀態(tài)以保護(hù)電容器。本發(fā)明的優(yōu)越性在于①硬件設(shè)備與邏輯控制相結(jié)合，硬件設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，軟件編程通俗易懂；②采用了晶閘管固態(tài)交流開關(guān)作為電容器組的旁路保護(hù)，避免了機(jī)械開關(guān)導(dǎo)通滯后的缺陷；③通過邏輯控制對(duì)晶閘管固態(tài)交流開關(guān)和控制斷路器的切換投入，既保護(hù)了電容器組又降低了晶閘管開關(guān)的損耗；④通過應(yīng)用變壓器中性點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)模塊，晶閘管得到更加及時(shí)精確的導(dǎo)通信號(hào)；⑤利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理傳輸能力，更好的監(jiān)控硬件系統(tǒng)的運(yùn)行工況，提高隔直系統(tǒng)的可靠性。


圖1為本發(fā)明所涉基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2_a為本發(fā)明所涉基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)中電流信號(hào)調(diào)理模塊原理圖2-b為本發(fā)明所涉基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)中電壓信號(hào)調(diào)理模塊原理圖；圖3為本發(fā)明所涉基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K 分閘邏輯控制圖；圖4為本發(fā)明所涉基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K 合閘邏輯控制圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)(見圖1)，包括帶有中性點(diǎn)的變壓器，其特征在于它包括控制斷路器K、晶閘管固態(tài)交流開關(guān)信號(hào)檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、數(shù)據(jù)采集卡和驅(qū)動(dòng)模塊；其中，所述控制斷路器K連接于變壓器中性點(diǎn)和地之間；所述信號(hào)檢測(cè)模塊的輸入端采集變壓器中性點(diǎn)高電壓、大電流信號(hào)，其輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端；所述信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接；所述驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接晶閘管固態(tài)交流開關(guān)；所述遠(yuǎn)程通信模塊與信號(hào)調(diào)理模塊呈雙向連接。所述信號(hào)檢測(cè)模塊(見圖1)由霍爾傳感器構(gòu)成。所述霍爾傳感器(見圖1)采用電磁平衡式霍爾傳感器。所述信號(hào)調(diào)理模塊(見圖1)由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電流信號(hào)調(diào)理電路組成。所述電壓信號(hào)調(diào)理電路(見圖2_a)主要由分壓?jiǎn)卧?、預(yù)濾波單元、隔離放大器和再濾波單元組成；所述分壓?jiǎn)卧呻娮鑂l和電阻Rp串聯(lián)組成；所述預(yù)濾波單元由電阻R2、 電阻R3、電容Cl和運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，其中電阻R2的一端連接分壓?jiǎn)卧姆謮狐c(diǎn)，另一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述電容Cl的一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端，另一端接地；所述運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R3與其輸出端連接， 其輸出端連接隔離放大器的輸入端；所述隔離放大器由AD215芯片構(gòu)成，其輸入端接收由預(yù)濾波單元輸出的濾波后的信號(hào)，其輸出端連接再濾波單元的輸入端；所述再濾波單元由電阻R4、電阻Rf、電容C2和運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，其中電阻R4的一端連接隔離放大器的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述電容C2的一端連接運(yùn)算放大器 LM358的正極輸入端，另一端接地；所述運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻Rf與其輸出端連接，其輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。所述電流信號(hào)調(diào)理電路(見圖2_b)由電流/電壓轉(zhuǎn)換單元、預(yù)濾波單元、隔離放大器和再濾波單元組成；所述電流信號(hào)調(diào)理電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻 R5、電阻Rf、電容Cl、電容C2、三個(gè)運(yùn)算放大器LM358和隔離放大器AD215芯片組成；所述電阻Rf并聯(lián)在運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端和輸出端之間；所述運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端經(jīng)電阻Rl接地同時(shí)連接隔離放大器，其輸出端經(jīng)電阻R2連接第二級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述第二級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端還經(jīng)電容Cl接地同時(shí)連接隔離放大器，其負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R3與輸出端連接，其輸出端連接隔離放大器的輸入端；所述隔離放大器的輸出端經(jīng)電阻R4與第三級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端連接；所述第三級(jí)運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R5與輸出端連接，其正極輸入端還經(jīng)電容 Cl接地同時(shí)連接隔離放大器，其輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟①信號(hào)檢測(cè)模塊對(duì)變壓器中性點(diǎn)參量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)；②通過傳感器檢測(cè)變壓器中性點(diǎn)電壓、電流信號(hào)，分析變壓器中性點(diǎn)參量情況，確定隔直系統(tǒng)的工作狀態(tài)，得出工作狀態(tài)的個(gè)數(shù)；③通過信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)變壓器中性點(diǎn)參量信號(hào)濾波、放大后，分析隔直系統(tǒng)各個(gè)工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件，得到控制斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)的動(dòng)作方法；④斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)根據(jù)步驟③中所述的方法依次動(dòng)作。所述步驟②中的隔直系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以為兩個(gè)，即保護(hù)工作狀態(tài)和隔直工作狀態(tài)；所述保護(hù)工作狀態(tài)是變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的控制斷路器K閉合，電容器被旁路，變壓器中性點(diǎn)直接接地的狀態(tài)；所述隔直工作狀態(tài)是變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的旁路開關(guān)K打開，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地，隔直裝置起到隔離直流電流的作用時(shí)的狀態(tài)。所述步驟③中所述控制斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)的動(dòng)作方法為(見圖3、圖 4)(1)將采集到的電量信號(hào)放大、濾波調(diào)整后提取出直流電壓分量信號(hào)；(2)判斷隔直系統(tǒng)采集調(diào)整后的直流電壓信號(hào)是否達(dá)到驅(qū)動(dòng)的觸發(fā)區(qū)間，“是”則跳轉(zhuǎn)入(3)，“否”則跳轉(zhuǎn)入(4)；(3)判斷隔直系統(tǒng)中電流互感器電流分量是否大于給定值，“是”則跳轉(zhuǎn)⑷，“否” 則跳轉(zhuǎn)(7)；(4)判斷隔直系統(tǒng)中電容器組是否過壓或過流，“是”則跳轉(zhuǎn)(12)，“否”則跳轉(zhuǎn)(5)(5)交流系統(tǒng)發(fā)生故障，變壓器中性線過電壓或過電流，判斷是否有手動(dòng)合閘命令，“是”則跳轉(zhuǎn)(12)，“否”則跳轉(zhuǎn)(6)；(6)判斷隔直系統(tǒng)中電容器組直流電壓是否小于整定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)，“否” 則跳轉(zhuǎn)(7)；(7)判斷隔直系統(tǒng)中控制斷路器K是否已經(jīng)分閘，“是”則跳轉(zhuǎn)(14)，“否”則跳轉(zhuǎn) ⑶； (8)監(jiān)測(cè)顯示變壓器中性線有直流分量，判斷是否有手動(dòng)分閘命令，“是”則跳轉(zhuǎn) (11)，“否”則跳轉(zhuǎn)(9)；(9)判斷電流互感器交流分量是否小于給定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(10)，“否”則跳轉(zhuǎn) (13)；(10)判斷數(shù)據(jù)采集卡直流電壓分量是否在給定范圍，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)，“否”則跳轉(zhuǎn)(14)；(11)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K進(jìn)行分閘操作；(12)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K進(jìn)行合閘操作；(13)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，變壓器中性線電流過大不能進(jìn)行分閘操作；(14)保持系統(tǒng)中控制斷路器K原始狀態(tài)不動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，包括帶有中性點(diǎn)的變壓器，其特征在于它包括控制斷路器K、晶閘管固態(tài)交流開關(guān)信號(hào)檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、數(shù)據(jù)采集卡和驅(qū)動(dòng)模塊；其中，所述控制斷路器K連接于變壓器中性點(diǎn)和地之間； 所述信號(hào)檢測(cè)模塊的輸入端采集變壓器中性點(diǎn)高電壓、大電流信號(hào)，其輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端；所述信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接；所述驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接晶間管固態(tài)交流開關(guān)； 所述遠(yuǎn)程通信模塊與信號(hào)調(diào)理模塊呈雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于晶閘管開 關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)檢測(cè)模塊由霍爾傳感器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，其特征在于所述霍爾傳感器采用電磁平衡式霍爾傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理模塊由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電流信號(hào)調(diào)理電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，其特征在于所述電壓信號(hào)調(diào)理電路主要由分壓?jiǎn)卧?、預(yù)濾波單元、隔離放大器和再濾波單元組成； 所述分壓?jiǎn)卧呻娮鑂l和電阻Rp串聯(lián)組成；所述預(yù)濾波單元由電阻R2、電阻R3、電容Cl 和運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，其中電阻R2的一端連接分壓?jiǎn)卧姆謮狐c(diǎn)，另一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述電容Cl的一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端，另一端接地；所述運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R3與其輸出端連接，其輸出端連接隔離放大器的輸入端；所述隔離放大器由AD215芯片構(gòu)成，其輸入端接收由預(yù)濾波單元輸出的濾波后的信號(hào)，其輸出端連接再濾波單元的輸入端；所述再濾波單元由電阻R4、電阻Rf、 電容C2和運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，其中電阻R4的一端連接隔離放大器的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述電容C2的一端連接運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端，另一端接地；所述運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻Rf與其輸出端連接，其輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，其特征在于所述電流信號(hào)調(diào)理電路由電流/電壓轉(zhuǎn)換單元、預(yù)濾波單元、隔離放大器和再濾波單元組成；所述電流信號(hào)調(diào)理電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻Rf、電容 Cl、電容C2、三個(gè)運(yùn)算放大器LM358和隔離放大器AD215芯片組成；所述電阻Rf并聯(lián)在運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端和輸出端之間；所述運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端經(jīng)電阻 Rl接地同時(shí)連接隔離放大器，其輸出端經(jīng)電阻R2連接第二級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端；所述第二級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端還經(jīng)電容Cl接地同時(shí)連接隔離放大器， 其負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R3與輸出端連接，其輸出端連接隔離放大器的輸入端；所述隔離放大器的輸出端經(jīng)電阻R4與第三級(jí)運(yùn)算放大器LM358的正極輸入端連接；所述第三級(jí)運(yùn)算放大器LM358的負(fù)極輸入端經(jīng)電阻R5與輸出端連接，其正極輸入端還經(jīng)電容Cl接地同時(shí)連接隔離放大器，其輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。
7.一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟①信號(hào)檢測(cè)模塊對(duì)變壓器中性點(diǎn)參量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)；②通過傳感器檢測(cè)變壓器中性點(diǎn)電壓、電流信號(hào)，分析變壓器中性點(diǎn)參量情況，確定隔直系統(tǒng)的工作狀態(tài)，得出工作狀態(tài)的個(gè)數(shù)；③通過信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)變壓器中性點(diǎn)參量信號(hào)濾波、放大后，分析隔直系統(tǒng)各個(gè)工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件，得到控制斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)的動(dòng)作方法；④斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)根據(jù)步驟③中所述的方法依次動(dòng)作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述步驟②中的隔直系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以為兩個(gè)，即保護(hù)工作狀態(tài)和隔直工作狀態(tài)；所述保護(hù)工作狀態(tài)是變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的控制斷路器K閉合，電容器被旁路，變壓器中性點(diǎn)直接接地的狀態(tài)；所述隔直工作狀態(tài)是變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的旁路開關(guān)K打開，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電容器接地，隔直裝置起到隔離直流電流的作用時(shí)的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述步驟③中所述控制斷路器及晶閘管固態(tài)交流開關(guān)的動(dòng)作方法為(1)將采集到的電量信號(hào)放大、濾波調(diào)整后提取出直流電壓分量信號(hào)；(2)判斷隔直系統(tǒng)采集調(diào)整后的直流電壓信號(hào)是否達(dá)到驅(qū)動(dòng)的觸發(fā)區(qū)間，“是”則跳轉(zhuǎn)入⑶，“否”則跳轉(zhuǎn)入⑷；(3)判斷隔直系統(tǒng)中電流互感器電流分量是否大于給定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(4)，“否”則跳轉(zhuǎn)⑵；(4)判斷隔直系統(tǒng)中電容器組是否過壓或過流，“是”則跳轉(zhuǎn)(12)，“否”則跳轉(zhuǎn)(5)(5)交流系統(tǒng)發(fā)生故障，變壓器中性線過電壓或過電流，判斷是否有手動(dòng)合閘命令， “是”則跳轉(zhuǎn)(12)，“否”則跳轉(zhuǎn)(6)；(6)判斷隔直系統(tǒng)中電容器組直流電壓是否小于整定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)，“否”則跳轉(zhuǎn)⑵；(7)判斷隔直系統(tǒng)中控制斷路器K是否已經(jīng)分閘，“是”則跳轉(zhuǎn)(14)，“否”則跳轉(zhuǎn)⑶；(8)監(jiān)測(cè)顯示變壓器中性線有直流分量，判斷是否有手動(dòng)分閘命令，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)， “否”則跳轉(zhuǎn)(9)；(9)判斷電流互感器交流分量是否小于給定值，“是”則跳轉(zhuǎn)(10)，“否”則跳轉(zhuǎn)(13)；(10)判斷數(shù)據(jù)采集卡直流電壓分量是否在給定范圍，“是”則跳轉(zhuǎn)(11)，“否”則跳轉(zhuǎn) (14)；(11)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K進(jìn)行分閘操作；(12)隔直系統(tǒng)中控制斷路器K進(jìn)行合閘操作；(13)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，變壓器中性線電流過大不能進(jìn)行分閘操作；(14)保持系統(tǒng)中控制斷路器K原始狀態(tài)不動(dòng)作。
全文摘要
一種基于晶閘管開關(guān)保護(hù)的變壓器中性點(diǎn)隔直系統(tǒng)，它包括控制斷路器K、晶閘管固態(tài)交流開關(guān)信號(hào)檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、數(shù)據(jù)采集卡和驅(qū)動(dòng)模塊；其工作方法為信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、確定工作狀態(tài)、分析條件、控制開關(guān)、斷路器動(dòng)作；其優(yōu)越性在于①硬件設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，軟件編程通俗易懂；②避免了機(jī)械開關(guān)導(dǎo)通滯后的缺陷；③保護(hù)了電容器組又降低了晶閘管開關(guān)的損耗；④及時(shí)精確獲得導(dǎo)通信號(hào)；⑤提高隔直系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)H02H7/16GK102347608SQ20111026594
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者吳東方, 周志昊, 周雪松, 田程文, 馬幼捷 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)