空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力設(shè)備控制技術(shù)，涉及一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)中，空載變壓器剛接上電源時，產(chǎn)生的勵磁涌流有時可達(dá)變壓器額定電流的數(shù)十倍或更大，為避免變壓器空投失敗，電力系統(tǒng)中大量的備用電源變壓器以正常帶電的熱備用方式運行，造成了大量空載損失。大幅值勵磁涌流產(chǎn)生的電動力容易對設(shè)備造成傷害，產(chǎn)品設(shè)計被迫提高設(shè)備安全系數(shù)，提高了設(shè)備制造成本。將已測量執(zhí)行時間作為導(dǎo)前時間，控制斷路器發(fā)出命令時刻，控制變壓器投入和退出瞬間電壓相位在預(yù)定位置，涌流波形和大小達(dá)到控制。開關(guān)動作時間準(zhǔn)確是涌流控制技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)，對控制涌流效果有決定作用。50HZ頻率5 °控制精度要求時，執(zhí)行時間參數(shù)誤差應(yīng)小于0.2ms。
[0003]目前三相斷路器動作時間通過專用電力測試儀表測定，由于測試電壓低，
[0004]測量動作時間僅反映開關(guān)機(jī)械特性參數(shù)，當(dāng)大型空栽變壓器一次側(cè)運行在35KV及以上電壓時，操作時由于變壓器和設(shè)備內(nèi)部電場和磁場變化，伴隨產(chǎn)生一些特有的自然物理現(xiàn)象，動態(tài)時測量結(jié)果與靜態(tài)測量值會有一些差別，且隨著電壓等級升高逐漸變大。
[0005]高壓斷路器真空滅弧室在關(guān)合過程中，當(dāng)動靜觸頭間隙距離不能承受外加電壓時，電極間出現(xiàn)預(yù)擊穿電流，而后整個真空滅弧室被擊穿，電氣回路提前導(dǎo)通，以上現(xiàn)象稱為電氣預(yù)擊穿。斷路器實際接通時間短于靜態(tài)機(jī)械合閘時間。
[0006]高壓斷路器開斷空載變壓器時，三相斷路器首相斷開熄弧產(chǎn)生的高頻電流通過三相互耦和中性點疊加在其他未斷開的兩相工頻電壓電流上，造成其他兩相電弧電流強制過零，使得未開斷的兩相隨之同時被切斷，以上現(xiàn)象稱為三相共斷截留。截流時系統(tǒng)中電磁能量振蕩產(chǎn)生截流過電壓，截流過電壓波形與正常工頻電壓有明顯區(qū)別。
[0007]現(xiàn)有檢測系統(tǒng)中，單片機(jī)檢測狀態(tài)變化時一般采用查詢或中斷方式，重要的單次發(fā)生事件變量有快速和精確測量要求時，密集查詢和多次判斷方式影響程序執(zhí)行效率且影響測量精度。中斷方式可以快速捕捉事件，前提要保證信號質(zhì)量，大功率變壓器自身和周圍電磁環(huán)境復(fù)雜，電路設(shè)計中不允許含有濾波電路，單純中斷方式不能符合測試要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠精確測量高壓狀態(tài)下空載變壓器回路中高壓斷路器接通過程時間和分?jǐn)噙^程時間的空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)。
[0009]本實用新型的空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)，包括分別用來檢測電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)電壓信號的高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器，還包括有一個單片機(jī)模塊;單片機(jī)模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)斷路器的斷路器驅(qū)動電路;單片機(jī)的信號輸入端連接有能夠根據(jù)電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓信號變化確定斷路器分?jǐn)嗟姆謹(jǐn)鄼z測電路，還接有能夠根據(jù)電力系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路;所述分?jǐn)鄼z測電路經(jīng)過高壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器;所述接通檢測電路分別經(jīng)過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器。
[0010]本實用新型針對電力系統(tǒng)運行的實際情況中，斷路器的三個分開關(guān)不可能完全同步動作，三相電壓瞬時值在同一時刻各不相同，合閘預(yù)擊穿和分閘截流三相共斷是高壓變壓器操作的自然物理現(xiàn)象，利用接通時低壓側(cè)電壓隨同預(yù)擊穿從無到有以及分?jǐn)嘟亓鲿r低壓側(cè)波形瞬間變異的特點，通過測量低壓側(cè)電壓變化特征來確定變壓器接通和斷開時刻。其檢測系統(tǒng)硬件電路設(shè)計不含延時電路，單片機(jī)可采用軟件定時器記錄開關(guān)動作狀態(tài)信號和累計動作時間，可以借助軟件處理方式解決測量精度和速度矛盾問題，測量結(jié)果誤差理論小于定時器中斷發(fā)生間隔。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)原理框圖；
[0012]圖2是本實用新型實施例的接通檢測電路原理圖；
[0013]圖3是本實用新型實施例的分?jǐn)鄼z測電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，該測量系統(tǒng)包括分別用來檢測電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)電壓信號的高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器，還包括有一個單片機(jī)模塊;單片機(jī)模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)斷路器的斷路器驅(qū)動電路;單片機(jī)的信號輸入端連接有能夠根據(jù)電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓信號變化確定斷路器分?jǐn)嗟姆謹(jǐn)鄼z測電路，還接有能夠根據(jù)電力系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路;所述分?jǐn)鄼z測電路經(jīng)過高壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器;所述接通檢測電路分別經(jīng)過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器。
[0015]低壓側(cè)互感器取線電壓(如AB相)，高壓側(cè)互感器取信號根據(jù)變壓器形式?jīng)Q定(YNyn或YNd)。變壓器接通狀態(tài)下，高壓信號互感器輸出和低壓信號互感器輸出要求接通后幅值和相位保持一致。接通檢測電路輸出信號和分?jǐn)鄼z測電路輸出信號接單片機(jī)輸入端，在硬件檢測電路中不包含延時電路，輸出電平的變化能立即將電壓波形突然變化。
[0016]接通狀態(tài)檢測時需要測量變壓器低壓側(cè)電壓產(chǎn)生時刻，變壓器初始無輸出電壓，當(dāng)任意兩相接通時都能在低壓側(cè)感應(yīng)線電壓產(chǎn)生，采用電壓絕對值全波檢測電路和過零比較電路能立即產(chǎn)生反映線電壓產(chǎn)生的電平信號變化。當(dāng)電壓過零時接通涌流產(chǎn)生最大，控制時要求避免接通發(fā)生在過零附近，過零附近電壓不構(gòu)成電路測量不完整部分。
[0017]變壓器未分?jǐn)鄷r，參與檢測的高壓信號和低壓側(cè)信號波形和大小保持基本一致狀態(tài)，分?jǐn)鄷r由于截流變化低壓側(cè)信號劇烈變化，同時的高壓側(cè)信號仍然為保持反映高壓系統(tǒng)狀態(tài)形式，此時高壓側(cè)信號和低壓側(cè)信號產(chǎn)生劇烈的差異，
[0018]接通狀態(tài)下由于兩個信號基本一致時，在檢測元件光耦中不流過電流，光耦次級產(chǎn)生高電平，當(dāng)信號劇烈變化時，立即產(chǎn)生通過電流，光耦次級產(chǎn)生低電平。兩個光耦分別檢測兩個方向電流，檢測電路能立即檢測變壓器分?jǐn)鄷r刻。
[0019]單片機(jī)監(jiān)測檢測信號并處理檢測過程數(shù)據(jù)，內(nèi)部啟動周期為0.1ms的時間16位二進(jìn)制計數(shù)器，檢測信號分別進(jìn)入單片機(jī)兩個輸入管腳，發(fā)出動作命令時累計時間初始值清零，基于常規(guī)監(jiān)測方式不能滿足本次實用新型測量精度要求，采用巡查和中斷相結(jié)合方式，單片機(jī)監(jiān)測狀態(tài)變量按先進(jìn)先出方式串行記錄最新32次狀態(tài)信號同時累計動作時間，軟件巡查串行記錄的最新4次檢測信號，如果數(shù)據(jù)連續(xù)一致為翻轉(zhuǎn)后穩(wěn)定時，確認(rèn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成，記錄當(dāng)前計數(shù)器數(shù)值和當(dāng)前32位串行數(shù)據(jù)，按順序逐位檢查32位數(shù)據(jù)，查找數(shù)據(jù)發(fā)生變化位置數(shù)據(jù)，在保留的計數(shù)值扣除位置數(shù)據(jù)后為動作過程實際完成時間。
[0020]接通檢測電路如圖2所示:電壓信號從電阻R4端輸入，D4限制進(jìn)入運放信號幅值，運算放大器I和二極管D5和D6，電阻R52、R53共同構(gòu)成絕對值電路。運算放大器2和R5及vO構(gòu)成比較電路，^0為比0略大參考電平，三極管叭、1?90工26、1?11工7、1?24、1?22、1?12、012、1?57為整形電路，輸出信號PJO滿足單片機(jī)接口電平要求。
[0021]分?jǐn)鄼z測電路如圖3所示:UAO為變壓器高壓側(cè)電壓信號，UAl為變壓器低壓側(cè)電壓信號。光藕U9、U10作為檢測和隔離器件，輸入端相互反接，輸出端并接經(jīng)R7與5v電源連接，R5、R57、R52、Q3為整形電路，輸出信號PJl送單片機(jī)檢測端口，合閘期間光藕兩個光藕均不導(dǎo)通，PJl端保持O電平。分閘時高壓側(cè)UAO波形保持正常變化趨勢，低壓側(cè)截流過電壓產(chǎn)生，UAl不再跟隨UAO信號，光藕迅速導(dǎo)通，PJl端轉(zhuǎn)換為I電平。
【主權(quán)項】
1.一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)，包括分別用來檢測電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)電壓信號的高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器，還包括有一個單片機(jī)模塊;其特征是:單片機(jī)模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)斷路器的斷路器驅(qū)動電路;單片機(jī)模塊的信號輸入端連接有能夠根據(jù)電力系統(tǒng)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓信號變化確定斷路器分?jǐn)嗟姆謹(jǐn)鄼z測電路，還接有能夠根據(jù)電力系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路;所述分?jǐn)鄼z測電路經(jīng)過高壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器;所述接通檢測電路分別經(jīng)過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器。
【專利摘要】本實用新型屬于電力設(shè)備控制技術(shù)，涉及一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統(tǒng)及測量方法。其系統(tǒng)包括高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器，還包括單片機(jī)模塊；單片機(jī)模塊的控制指令輸出端連接斷路器驅(qū)動電路；單片機(jī)的信號輸入端連接有分?jǐn)鄼z測電路和接通檢測電路；分?jǐn)鄼z測電路經(jīng)過高壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器；接通檢測電路分別經(jīng)過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側(cè)互感器和低壓側(cè)互感器。本實用新型能夠精確測量高壓狀態(tài)下空載變壓器回路中高壓斷路器接通過程時間和分?jǐn)噙^程時間。
【IPC分類】G01R31/327
【公開號】CN205374686
【申請?zhí)枴緾N201620018795
【發(fā)明人】陳斌, 李雅怡, 付軍
【申請人】鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月8日