變電所電壓互感器自投裝置的設計

摘 要：隨著分布式電源的接入及電網實驗造成電壓波動的原因，電壓互感器二次非故障斷線情況越來越多。本文針對以上問題設計了安全可靠、經濟、體積小的電壓互感器斷線自投裝置。該裝置能夠自動判斷互感器所在線路是否故障，可以在非故障斷線情況下及時將互感器再次投入系統運行，保證計量和保護措施。同時自投裝置適配于目前電力系統變電所標準低壓配電柜，可以做到標準對接，安全有效。本裝置已在變電所實際投入運行，工況良好。

關鍵詞：電壓互感器；二次側斷線；自投裝置；電能計量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.115

0 引言

在電力系統運行中，電壓互感器二次短路或接地致使空氣開關跳閘或熔斷器熔斷，或者由于長時間運行造成熔絲接觸不良而發生單相或兩相斷線等這些情況，都可以造成電壓互感器二次側斷線，這類原因并不會影響系統正常運行，我們認為這是電壓互感器的誤動作。本文所設計的電壓互感器自投裝置結構簡單緊湊，密封于屏蔽箱體內，抗干擾能力強的自投裝置。經驗證該自投裝置使電壓互感器在最短的時間內恢復斷線的裝置，使電壓互感器保證實時工作，完成系統的計量工作。

1 硬件設計

1.1 控制芯片DSP2407

2407開發板為DSP2407+CPLD開發板。設計中為用戶提供一個完整的IP核通過CPLD進行系統資源分配，用戶可以根據需要進行裁剪或追加功能，本設計通過裁剪或追加功能使斷線自投方便可靠。在電壓互感器二次回路發生兩相斷線時 ，斷線的兩相與非斷線相同相位 ，大小為原來正常值的一半。TMS320LF2407A最突出的特點在于其事件管理器模塊：共有兩個事件管理器EVA和EVB，兩個16位通用定時器，提供了8個16位脈寬調制（PWM）通道。這些都是針對電機控制而設計的，可以實現：三項反相器控制；PWM的對稱和非對稱波形；可編程的PWM死區控制可以防止上下橋臂同時輸出觸發脈沖而導致直通。（圖1）

由于開發板的外設都是通過CPLD與DSP連接，進行電平轉換、隔離和總線仲裁等先進技術，所以使用極為方便靈活、簡潔、并且運行極其穩定。這種結構可以充分利用CPLD的靈活性和功能強大的IP核進行功能更強的系統應用。本設計通過裁剪或追加功能使斷線自投方便可靠。在電壓互感器二次回路 發生兩相斷線時 ，斷線的兩相與非斷線相同相位 ，大小為原來正常值的一半。

1.2 熔斷器

如圖2所示，裝置的設計是將熔斷器串聯到電壓互感器電路中，當所接電路的電流過大時，熔斷器熔體斷開，保護電路[4]。由于本裝置的設計對象為60kV變電所，熔斷器選擇為耐高壓型三相短路電流熔斷器。選擇依據為在變電所節點，電力系統繼電保護裝置的設計比較完善，持續性故障大電流存在的幾率較小，因此裝置設計熔斷器的熔斷電流為電壓互感器所在節點發生三相對地短路時最大故障電流。

1.3 繼電器

繼電器是具有隔離功能和可遠程控制的電力系統開關設備[5]。本裝置中引入兩組繼電器A1、A2、B1、B2、C1、C2，同時通過輔助觸頭控制A1-1、A1-2、A2-1、A2-2、B1-1、B1-2、B2-1、B2-2、C1-1、C1-2、C2-1、C2-2。在裝置設計中，繼電器將根據DSP輸出控制信號，控制所在電路的通斷，從而實現在誤斷線的情況下將電壓互感器再次投入系統運行的目的。同時本裝置繼電器的設計機構及邏輯開關順序實現了高壓電氣隔離，裝置本身可以不帶電，具有較高的安全性。

2 裝置特點及運行結果

本文在設計之初針對電力系統變電所電壓互感器誤斷線的情況進行了分析總結，針對誤操作造成的電壓互感器斷線問題設計了符合實際運行的設備方案。裝置最終為投入實際運行，特點為設計了嵌入式控制系統，裝置針對實際運行設備，結構合理可以密封于變電所低壓箱體內部，抗干擾能力強；裝置在系統正常運行待機狀態，所有電子元件均不帶電，安全性高；裝置設計元件簡單實用，可靠性高，一次使用壽命長。本裝置在變電所投入運行，并在變電所檢修期間進行了性能實驗，檢查裝置在不同情況電壓波動時，動作準確率，實驗結果如表1。

結果可以得出，本裝置可以實現自動判斷危害性故障和暫時性故障，可以根據不同的情況做出準確的判斷，保證互感器及時有效的在系統內工作。

3 結束語

本文針對電壓互感器因誤操作或暫時故障斷線后無法及時恢復投入系統工作的特點，設計了安全可靠、經濟、體積小的電壓互感器斷線自投裝置。該裝置能夠自動判斷互感器所在線路是否故障，可以在非故障斷線情況下及時將互感器再次投入系統運行，保證計量和保護措施。同時自投裝置適配于目前電力系統變電所標準低壓配電柜，可以做到標準對接，安全有效。

參考文獻：

[1]魏愛玉.220kV線路單相斷線故障的探討[J].電力與電工，2012（01）.

[2]李國友，陽家書，孫建華.110kv線路單相斷線故障的繼電保護動作分析[J].繼電器，2009（22）.

[3]周偉，劉宏君.線路差動保護判別TA二次斷線的新方法[J].四川電力技術，2011（03）.

作者簡介：常蕾（1984-），山西運城人，工程師。endprint