专利名称：一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置的制作方法
技术领域：
本发明属于配电网控制保护技术领域，特别是提供了一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置。
背景技术：
在6～35kV的配电网络中，系统中性点一般采用不接地方式。系统母线上接有测量和监视对地绝缘的电磁式电压互感器(PT)，当发生母线开关合闸操作、线路单相弧光接地自动消失、或者系统负荷剧烈变化等情况时，所产生的暂态冲击过程可能在PT和三相导线对地电容间激发起铁磁谐振现象，造成系统过电压和PT中的过电流，使得系统中弱绝缘设备发生对地闪络、PT的高压熔丝熔断，甚至烧毁PT。PT的铁磁谐振是配电网中出现最为频繁、造成事故最多的一种电力系统内部过电压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置，可以有效区分谐振和单相接地故障，正确实施谐振的阻尼控制，并准确指示系统发生了分频、基频、高频铁磁谐振还是单相接地故障。装置不影响电网的正常运行及系统零序信号的采集；不产生高次谐波和其它干扰信号。
本发明包括阻尼电抗器4、反并联可控硅5、触发控制器6。触发控制器6发出可控硅5的门极触发脉冲控制可控硅的开通。阻尼电抗器4和反并联可控硅5串联构成阻尼控制主电路3，连接到PT二次侧开口三角绕组2端口。
正常情况下，可控硅控制脉冲被控制器6封锁，可控硅处于阻断状态，PT二次侧的开口三角绕组2端口为开路状态。
一旦发生谐振或系统单相接地故障，开口三角绕组2端口会出现零序电压，该电压将触发控制器6启动快速傅立叶算法(FFT)检测电压信号的频率，然后解除可控硅的脉冲封锁，触发可控硅。可控硅进入全导通状态，PT开口三角绕组2端口等效接入阻尼电抗器4。
对于谐振，阻尼电抗器4吸收谐振能量，达到消谐目的，经过两个工频周波后，控制器6封锁可控硅5的门极触发脉冲，可控硅5在PT开口三角绕组2的电流过零时刻进入阻断状态，端口电压接近零伏；若是单相接地故障，虽然阻尼电抗器的投入不会消除单相接地故障，但限制了PT开口三角绕组2电流，保护了PT。经过2个工频周波后，可控硅恢复阻断，PT开口三角绕组2端口回到开路状态，但端口电压仍为接地产生的较大的零序电压。由此可以判定系统发生的故障是谐振还是单相接地。
可见，装置不影响电网的正常运行及系统零序信号的采集；不产生高次谐波和其它干扰信号。
本发明的优点在于所提供的一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置，可以有效区分谐振和单相接地故障，正确实施谐振的阻尼控制，并准确指示系统发生了分频、基频、高频铁磁谐振还是单相接地故障。装置不影响电网的正常运行及系统零序信号的采集；不产生高次谐波和其它干扰信号。
图1为本发明的一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置系统图。其中，PT一次绕组1，PT开口三角绕组2，可控阻尼主电路3。E1、E2、E3分别为系统三相电压，C0为线路对地电容。
图2为本发明的一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置图。其中，PT开口三角绕组2，可控阻尼主电路3，阻尼电抗器4，反并联可控硅5，控制器6。控制器6发出或封锁可控硅5的门极触发脉冲能够实现反并联可控硅5的开通及自然关断功能。
图3为本发明进行的模拟10kV配网系统激发分频谐振实验波形。其中，通道ch1表示A相电压，通道ch2表示B相电压，通道ch3表示C相电压，通道ch4表示开口三角绕组电压。
图4为本发明的一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置的消谐实验波形。其中，通道ch5示A相电压，通道ch6表示B相电压，通道ch7表示C相电压，通道ch8表示开口三角绕组电压。
具体实施例方式
图1～图4为本发明的一种具体实施方式
。可控阻尼装置主电路为两只可控硅元件5反并联后串联一个阻尼电抗器4，形成一个可控硅控制电抗器拓扑结构的主电路3，主电路3的两端连接到PT二次侧开口三角绕组2的两端。控制器6由89C51单片机作为控制核心，由AD574实施对PT开口三角绕组的端口零序电压的测量，通过89C51的P1口产生触发脉冲，脉冲通过光电隔离器件、达林顿功率驱动电路和脉冲变压器后实施对装置主电路中两只反并联可控硅5的门极触发。控制器6发出或封锁触发脉冲可以控制反并联可控硅5的开通及自然关断。
正常情况下，可控硅控制脉冲被控制器6封锁，可控硅处于阻断状态，PT二次侧的开口三角绕组2端口为开路状态。一旦发生谐振或系统单相接地故障，开口三角绕组2端口会出现零序电压，该电压将激发控制器6启动FFT算法检测电压信号的频率，然后解除可控硅的脉冲封锁，触发可控硅。可控硅进入全导通状态，PT开口三角绕组2的两端接入阻尼电抗器4。对于谐振，电抗器能吸收谐振能量，达到消谐目的；若是单相接地故障，电抗器可以限制PT开口三角绕组2电流，保护PT。经过2个工频周波后，可控硅恢复阻断，PT开口三角绕组2端口回到开路状态。
可控阻尼装置的谐振检测方案为，在线监测PT二次侧开口三角绕组端口电压，正常情况下，PT开口三角绕组端口电压约为零，若系统发生PT铁磁谐振或单相接地故障，则PT开口三角绕组端口会出现零序电压。以此零序电压启动快速傅立叶变换(FFT)提取电压信号的主要频谱，可以直接判断发生了分频或高频谐振，实施阻尼动作。如果FFT提取的零序信号频率为基频，则先行实施阻尼控制，若可控阻尼装置动作后，端口零序信号消失，则可以判定系统刚发生的是基频谐振，若可控阻尼装置动作后，端口零序信号仍然存在，则系统发生单相接地故障。
权利要求
1.一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置，其特征在于该装置包括阻尼电抗器(4)、反并联可控硅(5)、触发控制器(6)；阻尼电抗器(4)和反并联可控硅(5)串联构成阻尼控制主电路(3)，连接到PT二次侧开口三角绕组(2)两端。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于正常情况下，可控硅控制脉冲被控制器(6)封锁，可控硅处于阻断状态，PT二次侧的开口三角绕组(2)端口为开路状态。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于一旦发生谐振或系统单相接地故障，开口三角绕组(2)端口会出现零序电压，该电压将触发控制器(6)启动FFT算法检测电压信号的频率，然后解除可控硅的脉冲封锁，触发可控硅。可控硅进入全导通状态，PT开口三角绕组(2)端口等效接入阻尼电抗器(4)。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于对于谐振，阻尼电抗器能吸收谐振能量，达到消谐目的；若是单相接地故障，阻尼电抗器可以限制PT开口三角绕组(2)电流，保护PT；经过两个工频周波后，可控硅恢复阻断，PT开口三角绕组(2)端口回到开路状态。
全文摘要
本发明提供了一种配电网电磁式电压互感器铁磁谐振的可控阻尼装置，属于控制保护技术领域。该装置包括阻尼电抗器(4)、反并联可控硅(5)、触发控制器(6)；阻尼电抗器(4)和反并联可控硅(5)串联构成阻尼控制主电路(3)，连接到PT二次侧开口三角绕组(2)端口。本发明的优点在于可以有效区分谐振和单相接地故障，正确实施谐振的阻尼控制，并准确指示系统发生了分频、基频、高频铁磁谐振还是单相接地故障。装置不影响电网的正常运行及系统零序信号的采集；不产生高次谐波和其它干扰信号。
文档编号H02J3/00GK1776986SQ200510123559
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者尹忠东 申请人:华北电力大学(北京)