太阳城集团

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谐振接地电网自动调谐补偿装置.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201510337098.4

申请日:

2015.06.17

公开号:

CN106257788A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H02H 9/08申请日:20150617|||公开
IPC分类号: H02H9/08; H02H9/04; G01R23/02 主分类号: H02H9/08
申请人: 河北工业大学
发明人: 韩叶; 张惠娟; 韩雪莹; 申晨; 曹向伟; 藏晨静; 冯垚
地址: 300401 天津市北辰区西平道5340号河北工业大学
优先权:
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201510337098.4

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置,涉及接地电网发生谐振时的脱谐度的自动测量,由Z型接地变压器、调匝式消弧线圈、微机控制装置、接地阻尼电阻和短接控制设备组成,Z型接地变压器的中性点通过开关与调匝式消弧线圈一端相连,调匝式消弧线圈另一端与接地阻尼电阻一端连接,接地阻尼电阻另一端接地,接地阻尼电阻还与一个开关并联,微机控制装置与短接控制设备连接,微机控制装置还与调匝式消弧线圈的远地端连接,短接控制设备又与接地阻尼电阻并联的开关相连。本发明测试速度快,结果准确,控制精度高,实时性好,保障电网的安全运行。

权利要求书

1.谐振接地电网自动调谐补偿装置,其特征在于:由Z型接地变压器、调匝式消
弧线圈、微机控制装置、接地阻尼电阻和短接控制设备组成,Z型接地变压器的中性点
通过开关与调匝式消弧线圈一端相连,调匝式消弧线圈另一端与接地阻尼电阻一端连
接,接地阻尼电阻另一端接地,接地阻尼电阻还与一个开关并联,微机控制装置与短
接控制设备连接,微机控制装置还与调匝式消弧线圈的远地端连接,短接控制设备又
与接地阻尼电阻并联的开关相连;短接控制设备是用于短接接地阻尼电阻的短接控制
设备。
2.根据权利要求1所述的谐振接地电网自动调谐补偿装置,其特征在于:所述Z
型接地变压器的每相铁芯上的绕组分为上、下相等匝数的两部分,接成曲折形连接,
其他的结构与普通三相芯式电力变压器相同。
3.根据权利要求1所述的谐振接地电网自动调谐补偿装置,其特征在于:所述电
网主变侧为星型连接或三角形连接,当为星型连接时,调匝式消弧线圈可直接安装在
电网中性点上;当电网主变侧为三角形连接时,则经过Z型接地变压器引出电网中性
点。

说明书

谐振接地电网自动调谐补偿装置

技术领域

本发明的技术方案涉及接地电网发生谐振时的脱谐度的自动测量,具体地说是谐振接地电网自动调谐补偿装置。

背景技术

调谐的含义为调节消弧线圈的脱谐度v表征偏离谐振状态的程度,可以用来描述消弧线圈的补偿程度。脱谐度数值的选取应适当,一方面,脱谐度的减小不仅能减小单相接地弧道中的残流,还可以加快恢复电压的上升速度,从而可知,脱谐度越小越好;但另一方面,脱谐度的减小会使消弧线圈分接头数量增多,增加设备的复杂程度,还会使有载调节开关频繁动作,降低设备运行的可靠性

在我国中压配电网中广为采用中性点经消弧线圈接地方式。近年来出现了一些自动跟踪补偿装置,又无一例外地以中性点位移电压作为启动信号。现有技术中,调节消弧线圈的脱谐度的测试也都采用间接测量法,致使测量精度低,测试过程繁复,抗干扰能力有限。

发明内容

太阳城集团本发明所要解决的技术问题是:提供谐振接地电网自动调谐补偿装置,对接地电网发生谐振时的脱谐度进行在线直接测量,测试速度快,测量结果准确,控制精度高,具有较好的实时性,保障了电网的安全运行。

太阳城集团本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:谐振接地电网自动调谐补偿装置,由Z型接地变压器、调匝式消弧线圈、微机控制装置、接地阻尼电阻和短接控制设备组成,Z型接地变压器的中性点通过开关与调匝式消弧线圈一端相连,调匝式消弧线圈另一端与接地阻尼电阻一端连接,接地阻尼电阻另一端接地,接地阻尼电阻还与另外一个开关并联,微机控制装置与短接控制设备连接,微机控制装置还与调匝式消弧线圈的远地端连接,短接控制设备又与接地阻尼电阻并联的开关相连。

上述谐振接地电网自动调谐补偿装置,所述的Z型接地变压器每相铁芯上的绕组分为上、下相等匝数的两部分,接成曲折形连接,其他在结构与普通三相芯式电力变压器相同。

上述谐振接地电网自动调谐补偿装置,通过Z型接地变压器的并入三相电网中构成自动调谐接地补偿系统。

上述谐振接地电网自动调谐补偿装置,所述调匝式消弧线圈的技术参数由被测电网的相关数据所决定,这是本技术领域的技术人员所熟知的。

上述谐振接地电网自动调谐补偿装置,所涉及到的设备,元器件及其连接方法均是本技术领域的技术人员熟知的,是可以通过商购或其他公知的途径获得的。

太阳城集团本发明的有益效果是:

本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置的工作原理是:

电网主变侧为星型连接或三角形连接,当为星型连接时,调匝式消弧线圈可直接安装在电网中性点上;当电网主变侧为三角形连接时,则经过Z型接地变压器引出电网中性点。调匝式消弧线圈的功能是根据电网电容电流的变化提供相应的补偿电流,微机控制装置用于电网正常运行时在线测量脱谐度并对调匝式消弧线圈进行调感,接地阻尼电阻则在电网正常运行时起遏制中性点位移电压过高的作用,短接控制设备用于在电网发生单相接地故障时将接地阻尼电阻短接,以免影响消弧线圈的正常工作。

太阳城集团用发明谐振接地电网自动调谐补偿装置进行测量接地电网发生谐振时的脱谐度的具体过程见下面的实施例3。

本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置的显著进步是:

太阳城集团本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置可对零序电压即电网中性点位移电压及电流信号进行实时测量,并发送一系列频率不同的方波信号,对谐振接地电网进行频率扫描,从而确定电网的自振频率,计算出当前脱谐度值,控制补偿装置的及时跟踪调谐,使电网始终运行在设定的脱谐度范围之内,对接地电网发生谐振时的脱谐度予以直接测量,测试速度快,测量结果准确,控制精度高,具有较好的实时性,保障了电网的安全运行;又微机控制装置的功能是在线测试接地电网发生谐振的脱谐度,监控电网中性点位移电压,自动跟踪运行方式的变化,调整消弧线圈的电感量,并对各种异常状态进行判断,以实现单相接地故障时的最佳补偿。

附图说明

太阳城集团下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置的结构示意图。

图2是本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置接入电网主变侧为角形(Δ)接线的电力系统时的示意图。

太阳城集团图3是本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置中对谐振接地电网脱谐度进行测试时的PT低压侧等值电路图。

图4是本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置中的微机控制装置结构图。

图5是本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置中的谐振频率测量电路图。

图中,1.Z型接地变压器,2.短接控制设备,3.微机测控装置,4.调匝式消弧线圈,5.接地阻尼电阻,开关K1,开关K2。

具体实施方式

太阳城集团图1所示实施例表明,本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置,由Z型接地变压器1、短接控制设备2、微机控制装置3、调匝式消弧线圈4、接地阻尼电阻5和开关K1和开关K2组成,Z型接地变压器1的中性点0通过开关K1与调匝式消弧线圈4一端相连,调匝式消弧线圈4另一端与接地阻尼电阻5一端连接,接地阻尼电阻5另一端接地,接地阻尼电阻5还与一个开关K2并联,微机控制装置3与短接控制设备2连接,微机控制装置3还与调匝式消弧线圈4的远地端连接,短接控制设备2又与接地阻尼电阻5并联的开关K2相连。其中,微机控制装置3与调匝式消弧线圈4的远地端连接,是指通过微机控制装置3中的单片机与调匝式消弧线圈4的远地端连接;短接控制设备2是用于短接接地阻尼电阻5的短接控制设备2。

图2(a)所示实施例表明,本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置按本技术领域熟知的连接方式连入电网主变侧为角形(Δ)接线的电力系统的接入方法是,Z型接地变压器1按本技术领域熟知的方式接于电网主变侧为角形(Δ)接线的电力系统的A相、B相和C相,以引出电网中性点,调匝式消弧线圈4通过开关K1安装在电网中性点上;调匝式消弧线圈4的功能是根据电网电容电流的变化提供相应的补偿电流;微机控制装置3用于电网正常运行时在线测量脱谐度并对调匝式消弧线圈4进行调感;接地阻尼电阻5则在电网正常运行时起遏制中性点位移电压过高的作用;短接控制设备2用于在电网发生单相接地故障时将接地阻尼电阻5短接,以免影响调匝式消弧线圈4的正常工作。当电网主变侧为星型连接时,调匝式消弧线圈4可直接安装在电网中性点上。图2(b)所示实施例表明,本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置按本技术领域熟知的连接方式连入电网主变侧星形(Y)接线的电力系统的接入方法是,谐振接地电网自动调谐补偿装置中调匝式消弧线圈4通过开关K1安装在电网中性点上,此时Z型接地变压器1可去掉,不经过Z型接地变压器1引出电网中性点;微机控制装置3用于电网正常运行时在线测量脱谐度并对调匝式消弧线圈4进行调感;接地阻尼电阻5则在电网正常运行时起遏制中性点位移电压过高的作用;短接控制设备2用于在电网发生单相接地故障时将接地阻尼电阻5短接,以免影响调匝式消弧线圈4的正常工作。

图3所示实施例表明,本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置中对接地电网发生谐振时的脱谐度进行测试时的PT低压侧等值电路图的连接方式为:微机控制装置的扫频信号源电压的正极端与电阻R、取样电阻RQ串联,取样电阻RQ远离微机控制装置的扫频信号源电压的一段与MN端的电路并联;微机控制装置的扫频信号源电压的负极端与MN两端中的N端、C′的一端和的一段相连;MN两端的电路中L′和R′为消弧线圈电感L、电阻R折算至PT低压侧的值,电路结构为L′与R′并联;MN两端的电路再与C′、相并联,C′、分别为三相导线对地总分布电容C和故障发生时电网中性点位移电压折算至PT低压侧的值。

太阳城集团图4所示实施例表明,本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置中的微机控制装置结构图;微机控制装置接于消弧线圈的低压侧,消弧线圈的低压侧与微机控制装置中的信号输入电路相连,信号输入电路与相位分析单元相连,相位分析电路与脱谐度计算单元相连,最后脱谐度计算单元与输出单元相连,由此完成了脱谐度的在线监测、计算以及显示。

图5所示实施例表明,本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置中的谐振频率测量电路图;谐振频率测量电路工作过程为:自动调谐接地补偿装置开始工作后,扫频信号源 在微机控制装置及相关电源电路的配合下发出一系列幅值恒定为300V、频率为30~80Hz自动改变的方波信号,对图3中M、N点右侧的电路进行频率扫描,同时又将取样电阻RQ上的电压和M、N两点间的电压取回微机控制装置。

实施例1

用本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置进行接地电网发生谐振时的脱谐度自动测量的方法如下。

图3为对谐振接地电网脱谐度进行测试时的PT低压侧等值电路图,图中C′、L′、r′、 分别为三相导线对地总分布电容C、消弧线圈电感L、接地阻尼电阻RZ以及故障发生时电网中性点位移电压折算至PT低压侧的值;为微机控制装置3控制的扫频信号源电压;RQ为取样电阻,其数值为1Ω/5W,RZ为限流电阻,其数值为300Ω/300W。

太阳城集团接地阻尼电阻的参数可由下式计算得出:

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>3</mn> <mi>&omega;</mi> <msub> <mi>C</mi> <mn>0</mn> </msub> <msqrt> <mfrac> <mn>0.0225</mn> <msup> <mi>&rho;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </msqrt> </mrow> </mfrac> </mrow>

太阳城集团上式中3C0表示电网三相对地电容,ρ表示电网不对称度;微机控制装置包括单片机、A/D转换器、相位比较电路、计数器、键盘显示、输入输出设备、通信接口、复位电路和断电存储器;短接控制设备的接地阻尼电阻短接控制回路为交流220V真空接触器控制驱动回路,选一只额定电压≥相电压的真空接触器,包括电压继电器、中间继电器各一块,由中性点电压或母线PT开口三角电压启动,启动电压整定为30V附近。

谐振接地电网自动调谐补偿装置工作时,扫频信号源在微机控制装置及相关电源电路的配合下发出一系列幅值恒定为300V、频率为30~80Hz自动改变的方波信号,对图3中M、N点右侧的电路进行频率扫描,同时又将取样电阻RQ上的电压和M、N两点间的电压取回微机装置。方波信号中主要是基波即与方波同频率的正弦电压在工作。的相位与电路中的电流的相位完全一致,这是因为RQ纯电阻元件,故其电压和电流同相。当方波信号扫至某一频率f0时,微机控制装置分析出与相位差为零,证明图3中M、N点右侧电路发生了并联谐振,f0即为被测谐振接地电网的自振频率,被测谐振接地电网脱谐度可由式:算出。

太阳城集团用本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置对两路电网电压等级均为10kV的配电网的发生谐振时的脱谐度进行了测试,所用调匝式消弧线圈4型号相同,其技术参数如表1所列。

太阳城集团表1 调匝式消弧线圈技术参数

类型 容量(KVA) IL max/IL min挡数 脱谐度变化量 调匝式消弧线圈 400 50A/25A 15 2.5%

太阳城集团上述两路电网的脱谐度的测试结果列于表2中。

太阳城集团表2 两路电网的测试数据

太阳城集团在测试工作完成后,再运用其它复杂的方法对两路电网的各参数重新进行了测试,提供的数据列于表3中。

表3 两路电网的其它方法的测试数据

太阳城集团比较两表数据,测试结果基本一致。这表明用本发明谐振接地电网自动调谐补偿装置对接地电网发生谐振时的脱谐度的测试结果不但具有较高的准确性,还具有对接地电网发生谐振时的脱谐度予以在线直接测量,保障了电网的安全运行的优点。

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谐振 接地 电网 自动 调谐 补偿 装置
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