變電所電壓互感器自投裝置的設(shè)計(jì)

摘 要：隨著分布式電源的接入及電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)了安全可靠、經(jīng)濟(jì)、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(shí)將互感器再次投入系統(tǒng)運(yùn)行，保證計(jì)量和保護(hù)措施。同時(shí)自投裝置適配于目前電力系統(tǒng)變電所標(biāo)準(zhǔn)低壓配電柜，可以做到標(biāo)準(zhǔn)對接，安全有效。本裝置已在變電所實(shí)際投入運(yùn)行，工況良好。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；二次側(cè)斷線；自投裝置；電能計(jì)量

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

0 引言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電壓互感器二次短路或接地致使空氣開關(guān)跳閘或熔斷器熔斷，或者由于長時(shí)間運(yùn)行造成熔絲接觸不良而發(fā)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(cè)斷線，這類原因并不會影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，我們認(rèn)為這是電壓互感器的誤動作。本文所設(shè)計(jì)的電壓互感器自投裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，密封于屏蔽箱體內(nèi)，抗干擾能力強(qiáng)的自投裝置。經(jīng)驗(yàn)證該自投裝置使電壓互感器在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)斷線的裝置，使電壓互感器保證實(shí)時(shí)工作，完成系統(tǒng)的計(jì)量工作。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 控制芯片DSP2407

2407開發(fā)板為DSP2407+CPLD開發(fā)板。設(shè)計(jì)中為用戶提供一個(gè)完整的IP核通過CPLD進(jìn)行系統(tǒng)資源分配，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行裁剪或追加功能，本設(shè)計(jì)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(fā)生兩相斷線時(shí) ，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(diǎn)在于其事件管理器模塊：共有兩個(gè)事件管理器EVA和EVB，兩個(gè)16位通用定時(shí)器，提供了8個(gè)16位脈寬調(diào)制（PWM）通道。這些都是針對電機(jī)控制而設(shè)計(jì)的，可以實(shí)現(xiàn)：三項(xiàng)反相器控制；PWM的對稱和非對稱波形；可編程的PWM死區(qū)控制可以防止上下橋臂同時(shí)輸出觸發(fā)脈沖而導(dǎo)致直通。（圖1）

由于開發(fā)板的外設(shè)都是通過CPLD與DSP連接，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、隔離和總線仲裁等先進(jìn)技術(shù)，所以使用極為方便靈活、簡潔、并且運(yùn)行極其穩(wěn)定。這種結(jié)構(gòu)可以充分利用CPLD的靈活性和功能強(qiáng)大的IP核進(jìn)行功能更強(qiáng)的系統(tǒng)應(yīng)用。本設(shè)計(jì)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(fā)生兩相斷線時(shí) ，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(shè)計(jì)是將熔斷器串聯(lián)到電壓互感器電路中，當(dāng)所接電路的電流過大時(shí)，熔斷器熔體斷開，保護(hù)電路[4]。由于本裝置的設(shè)計(jì)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(jù)為在變電所節(jié)點(diǎn)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)比較完善，持續(xù)性故障大電流存在的幾率較小，因此裝置設(shè)計(jì)熔斷器的熔斷電流為電壓互感器所在節(jié)點(diǎn)發(fā)生三相對地短路時(shí)最大故障電流。

1.3 繼電器

繼電器是具有隔離功能和可遠(yuǎn)程控制的電力系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備[5]。本裝置中引入兩組繼電器A1、A2、B1、B2、C1、C2，同時(shí)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(shè)計(jì)中，繼電器將根據(jù)DSP輸出控制信號，控制所在電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)在誤斷線的情況下將電壓互感器再次投入系統(tǒng)運(yùn)行的目的。同時(shí)本裝置繼電器的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)及邏輯開關(guān)順序?qū)崿F(xiàn)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(diǎn)及運(yùn)行結(jié)果

本文在設(shè)計(jì)之初針對電力系統(tǒng)變電所電壓互感器誤斷線的情況進(jìn)行了分析總結(jié)，針對誤操作造成的電壓互感器斷線問題設(shè)計(jì)了符合實(shí)際運(yùn)行的設(shè)備方案。裝置最終為投入實(shí)際運(yùn)行，特點(diǎn)為設(shè)計(jì)了嵌入式控制系統(tǒng)，裝置針對實(shí)際運(yùn)行設(shè)備，結(jié)構(gòu)合理可以密封于變電所低壓箱體內(nèi)部，抗干擾能力強(qiáng)；裝置在系統(tǒng)正常運(yùn)行待機(jī)狀態(tài)，所有電子元件均不帶電，安全性高；裝置設(shè)計(jì)元件簡單實(shí)用，可靠性高，一次使用壽命長。本裝置在變電所投入運(yùn)行，并在變電所檢修期間進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn)，檢查裝置在不同情況電壓波動時(shí)，動作準(zhǔn)確率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

結(jié)果可以得出，本裝置可以實(shí)現(xiàn)自動判斷危害性故障和暫時(shí)性故障，可以根據(jù)不同的情況做出準(zhǔn)確的判斷，保證互感器及時(shí)有效的在系統(tǒng)內(nèi)工作。

3 結(jié)束語

本文針對電壓互感器因誤操作或暫時(shí)故障斷線后無法及時(shí)恢復(fù)投入系統(tǒng)工作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了安全可靠、經(jīng)濟(jì)、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(shí)將互感器再次投入系統(tǒng)運(yùn)行，保證計(jì)量和保護(hù)措施。同時(shí)自投裝置適配于目前電力系統(tǒng)變電所標(biāo)準(zhǔn)低壓配電柜，可以做到標(biāo)準(zhǔn)對接，安全有效。

參考文獻(xiàn)：

[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(hù)動作分析[J].繼電器，2009（22）.

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作者簡介：常蕾（1984-），山西運(yùn)城人，工程師。endprint