專利名稱：一種選相合閘裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種選相合閘裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]實(shí)用新型涉及一種根據(jù)電壓相位控制開關(guān)合閘的裝置，屬于電力控制領(lǐng)域。
技術(shù)背景[0002]電容式電壓互感器的暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)，通過考核電容式電壓互感器高壓端子對(duì)地短接時(shí)二次輸出電壓的衰減速度，判斷電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)特性的優(yōu)劣。電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)特性的優(yōu)劣，直接決定了二次保護(hù)設(shè)備能否起到有效保護(hù)作用。在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)地短路故障時(shí)，所接電壓互感器應(yīng)能立即反映一次電壓的衰減，以保證繼電保護(hù)裝置迅速、正確地動(dòng)作，從而達(dá)到保護(hù)輸變電設(shè)備安全的目的。此時(shí)二次電壓衰減的快慢，表征互感器暫態(tài)響應(yīng)特性的優(yōu)劣。暫態(tài)響應(yīng)特性是電容式電壓互感器的重要性能，暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)為電容式電壓互感器的型式試驗(yàn)項(xiàng)目之一。[0003]大量試驗(yàn)研究表明，電容式電壓互感器的暫態(tài)響應(yīng)特性與一次母線短路瞬間的電壓相位有關(guān)。當(dāng)短路瞬間一次電壓相位為0°時(shí)對(duì)電容式電壓互感器的暫態(tài)響應(yīng)性能的考核最為嚴(yán)格，當(dāng)短路瞬間一次電壓相位為90°時(shí)對(duì)電容式電壓互感器的暫態(tài)響應(yīng)性能的考核最為輕松。[0004]目前，在進(jìn)行電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)時(shí)，通過手動(dòng)按鍵觸發(fā)斷路器閉合形成一次母線對(duì)地短路。由于短路時(shí)一次電壓相位隨機(jī)，0°出現(xiàn)概率極低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的連續(xù)15次最嚴(yán)格情況下對(duì)電容式電壓互感器暫態(tài)性能的考核。[0005]針對(duì)目前電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)的不足，需要一種能夠判斷一次電壓信號(hào)相位并根據(jù)一次電壓相位實(shí)時(shí)觸發(fā)斷路器的裝置，即選相合閘功能。[0006]目前的選相裝置相位判斷均通過硬件電路實(shí)現(xiàn)，主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式。[0007]第一種使用窗口比較器實(shí)現(xiàn)選相功能，如中國(guó)專利專利CN87211356。其原理是將待判斷角度對(duì)應(yīng)電壓作為窗口比較器的門限電壓，當(dāng)輸入信號(hào)等于門限電壓時(shí)，輸出脈沖信號(hào)控制晶閘管動(dòng)作。其缺點(diǎn)是模擬電路抗干擾能力較差，且模擬電路受溫度影響較大，溫度穩(wěn)定性較差差。[0008]第二種是使用單片機(jī)作為核心，配合過零比較電路實(shí)現(xiàn)選相合閘功能，如專利 CN200820205799。當(dāng)輸入信號(hào)過零時(shí)，過零比較電路輸出一上升沿脈沖觸發(fā)單片機(jī)工作，單片機(jī)將預(yù)設(shè)的合閘角度轉(zhuǎn)化為時(shí)延信息并打開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器到達(dá)延時(shí)時(shí)刻時(shí)，輸出信號(hào)控制斷路器動(dòng)作。由于高壓大廳強(qiáng)電磁脈沖干擾源較多，一方面會(huì)對(duì)交流信號(hào)產(chǎn)生較大干擾，影響過零比較電路對(duì)工頻信號(hào)零點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷。另一方面易干擾過零比較電路輸出脈沖而產(chǎn)生抖動(dòng)，影響單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)的有效識(shí)別。[0009]這種基于硬件電路的選相合閘電路，其工作原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但在進(jìn)行電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)的高壓試驗(yàn)大廳里，有較多強(qiáng)電磁干擾源存在，電磁環(huán)境較為惡劣。這使得實(shí)現(xiàn)選相的比較電路易受干擾影響而發(fā)出錯(cuò)誤的脈沖信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。發(fā)明內(nèi)容[0010]實(shí)用新型的目的是為了解決電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)裝置選擇短路電壓相位易受諧波對(duì)工頻相位判斷的干擾問題，提高選相合間系統(tǒng)的抗干擾性，提供了一種能夠在某一預(yù)設(shè)相位下實(shí)現(xiàn)一次母線接地短路的試驗(yàn)裝置。該裝置用于電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)中，確保在進(jìn)行電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)時(shí)，短路瞬間一次電壓相位角在0°或180°，達(dá)到最嚴(yán)格考核的目的。在選相合閘裝置使用過程中，通過在試驗(yàn)回路的調(diào)試，得出整個(gè)試驗(yàn)回路的整體相差，使用軟件系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)相差進(jìn)行修正，以實(shí)現(xiàn)暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)時(shí)精準(zhǔn)的相位選擇。[0011]實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種選相合閘裝置，其特征在于由幅值調(diào)整電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中央控制單元、固態(tài)繼電器、斷路器順序連接構(gòu)成；[0012]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹醒胩幚韱卧商幚淼臄?shù)字信號(hào)，通過數(shù)字算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)母線電壓信號(hào)相位的數(shù)字化判斷；[0013]中央控制單元為本裝置核心，一方面控制信號(hào)采集電路對(duì)輸入信號(hào)的采集以及通過數(shù)字信號(hào)處理算法對(duì)信號(hào)相位的判斷，另一方面通過接收合閘角度信息，當(dāng)?shù)竭_(dá)待合閘角度時(shí)輸出控制信號(hào)觸發(fā)固態(tài)繼電器動(dòng)作，；[0014]固態(tài)繼電器，是延時(shí)時(shí)間僅為us級(jí)的固態(tài)繼電器，通過固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)380V真空斷路器的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)控制，并對(duì)斷路器的閉合時(shí)間進(jìn)行控制。[0015]其有益的技術(shù)效果是通過數(shù)字濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓信號(hào)諧波的濾除，通過快速傅立葉算法得到母線電壓的初相位并根據(jù)待合閘相位輸出控制信號(hào)。由于系統(tǒng)使用全數(shù)字化處理，可排除諧波對(duì)工頻相位判斷的影響，提高了選相合間系統(tǒng)的抗干擾性，避免了硬件選相電路易受干擾影響而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)等問題。


[0016]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)示意圖。[0017]圖2為中央處理單元的軟件流程圖。[0018]圖3電容式電壓互感器(CVT)暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)等效法試驗(yàn)電路。
具體實(shí)施方式
[0019]圖1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。選相合閘裝置的核心為基于MSP430F1611微處理器的中央控制單元。首先由幅值調(diào)整電路將標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器二次輸出的100V信號(hào)調(diào)整為便于模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集的低電壓信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬量信號(hào)變換為數(shù)字量信號(hào)后通過串行總線傳輸給微處理器。微處理器將數(shù)據(jù)存入先入先出(FIFO)緩沖存儲(chǔ)器中并采用數(shù)字濾波技術(shù)濾除信號(hào)中的高次諧波，當(dāng)收到合閘啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，對(duì)緩沖存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT算法處理得到信號(hào)的相位。由于本裝置僅針對(duì)50Hz工頻電壓進(jìn)行試驗(yàn)，電壓每周期對(duì)應(yīng)20ms。根據(jù)預(yù)設(shè)合間相位信息以及輸入信號(hào)初相位通過延時(shí)得到待合間相位并輸出合間控制信號(hào)。 固態(tài)繼電器將微處理器輸出的低壓合間控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為可控制斷路器的高壓信號(hào)。延時(shí)控制模塊則用來控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通時(shí)間，即斷路器的合閘時(shí)間或分閘時(shí)間。[0020]該方式的優(yōu)點(diǎn)控制電路對(duì)輸入信號(hào)使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到初相位，抗干擾能力較強(qiáng)。[0021]圖2為微處理器軟件流程圖。[0022]圖3為電容式電壓互感器(CVT)暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)等效法試驗(yàn)電路，圖中Q、C2及2、 3為電容式電壓互感器組成部分，1為C1與C2間的引出端子，3為電容式電壓互感器中間變壓器，2、3組成電容式電壓互感器電磁單元部分，4為電容式電壓互感器二次部分所帶的負(fù)載，5為二次電壓采集系統(tǒng)，試驗(yàn)中從電源9產(chǎn)生的高電壓加在電容式電壓互感器頂部高壓端10處，7為電壓互感器，用于測(cè)量電源9產(chǎn)生的高壓，也可用電容分壓器代替。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，C1和C2并聯(lián)，一端接9產(chǎn)生的高壓，一端接電容式電壓互感器的電磁單元部分，電磁單元二次部分接規(guī)定的負(fù)載，并接二次電壓采集部分；9產(chǎn)生的高壓信號(hào)通過7轉(zhuǎn)換為低電壓從6處采集，采集到的信號(hào)進(jìn)入選相合間裝置，當(dāng)按下選相合間裝置合間按鈕后，選相合閘裝置按照預(yù)先設(shè)定的合閘相位角和合閘時(shí)間，對(duì)采集到的電壓信號(hào)處理后輸出合閘控制信號(hào)，控制斷路器8合閘，使C1和C2并聯(lián)的高壓端接地，合閘時(shí)間結(jié)束后，選相合閘裝置輸出分閘控制信號(hào)，控制斷路器分間，這樣就進(jìn)行了一次電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)。
權(quán)利要求1. 一種選相合間裝置，其特征在于由幅值調(diào)整電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中央控制單元、 固態(tài)繼電器、斷路器順序連接構(gòu)成；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹醒胩幚韱卧商幚淼臄?shù)字信號(hào)； 中央控制單元為本裝置核心，一方面控制信號(hào)采集電路對(duì)輸入信號(hào)的采集以及通過數(shù)字信號(hào)處理算法對(duì)信號(hào)相位的判斷，另一方面通過接收合閘角度信息，當(dāng)?shù)竭_(dá)待合閘角度時(shí)輸出控制信號(hào)觸發(fā)固態(tài)繼電器動(dòng)作；固態(tài)繼電器，是延時(shí)時(shí)間僅為US級(jí)的固態(tài)繼電器，通過固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)380V真空斷路器的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)控制，，并對(duì)斷路器的閉合時(shí)間進(jìn)行控制。
專利摘要一種選相合閘裝置，其特征在于由幅值調(diào)整電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中央控制單元、固態(tài)繼電器、斷路器順序連接構(gòu)成；中央控制單元為本裝置核心，一方面控制信號(hào)采集電路對(duì)輸入信號(hào)的采集以及通過數(shù)字信號(hào)處理算法對(duì)信號(hào)相位的判斷，另一方面通過接收合閘角度信息，當(dāng)?shù)竭_(dá)待合閘角度時(shí)輸出控制信號(hào)觸發(fā)固態(tài)繼電器動(dòng)作；固態(tài)繼電器，是延時(shí)時(shí)間僅為us級(jí)的固態(tài)繼電器，通過固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)380V真空斷路器的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)控制，并對(duì)斷路器的閉合時(shí)間進(jìn)行控制。通過數(shù)字濾波技術(shù)可排除諧波對(duì)工頻相位判斷的影響，提高了選相合閘系統(tǒng)的抗干擾性，避免了硬件選相電路易受干擾影響而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)等問題。
文檔編號(hào)G01R31/02GK202282274SQ201120315469
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者萬(wàn)罡, 馮翔翔, 劉彬, 劉翔, 葉國(guó)雄, 岳一石, 楊帆, 童悅, 胡蓓, 郭克勤, 陳鵬, 黃華 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院