本發(fā)明的技術(shù)方案涉及調(diào)匝式消弧線圈的自動調(diào)諧，具體為諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中性點經(jīng)消弧線圈接地，也叫諧振接地，這種接地方式在我國中壓配電網(wǎng)中普遍存在。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，消弧線圈本身為感性負(fù)載會提供相應(yīng)的電感電流，此時提供的電感電流可對電網(wǎng)三相傳輸線對地電容產(chǎn)生的容性電流進行補償，使接地殘流減小，同時也使故障相接地電弧兩端的電壓迅速降低，使電弧熄滅。

調(diào)諧的含義為調(diào)節(jié)消弧線圈的脫諧度v表征偏離諧振狀態(tài)的程度，可以用來描述消弧線圈的補償程度。我國目前采用的消弧線圈基本上為手動調(diào)匝式，由于這種消弧線圈是無載調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)時必須退出運行，十分不便，使線圈電感值難以及時跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化，消弧線圈不能運行在最佳檔位，給電網(wǎng)的安全運行帶來隱患。采用手動調(diào)匝式消弧線圈的補償電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，僅60％不發(fā)展為相間短路，即補償有效性約為0.6，而且手動操作工作繁瑣，有時很難及時準(zhǔn)確地進行調(diào)諧，所以實現(xiàn)消弧線圈自動調(diào)諧非常有必要。但是，調(diào)匝式消弧線圈本身不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)諧，因此，目前現(xiàn)有的用于實現(xiàn)精確調(diào)諧的自動系統(tǒng)不完全適用于調(diào)匝式消弧線圈，如果要借助精確調(diào)諧系統(tǒng)實現(xiàn)這類消弧線圈的調(diào)諧，則需要增加一個輔助決策環(huán)節(jié)以決定究竟將消弧線圈調(diào)整至哪個檔位，由此降低了系統(tǒng)的實時性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)，針對我國當(dāng)前的調(diào)匝式消弧線圈調(diào)諧多停留于手動調(diào)諧階段的現(xiàn)狀，在完成電網(wǎng)脫諧度測量的基礎(chǔ)上，通過查找消弧線圈模糊控制器狀態(tài)查詢表得到相應(yīng)的調(diào)諧方案后作用于消弧線圈，達到消弧線圈模糊調(diào)諧的目的。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括調(diào)感模塊、脫諧度測量模塊、模糊調(diào)諧模塊、執(zhí)行機構(gòu)四部分；電網(wǎng)中性點經(jīng)調(diào)感模塊接地，調(diào)感模塊與脫諧度測量模塊相連，脫諧度測量模塊向調(diào)感模塊發(fā)送一個方波信號，調(diào)感模塊則將兩個電壓信號取樣到脫諧度測量模塊，脫諧度測量模塊的輸出與模糊調(diào)諧模塊相連，模糊調(diào)諧模塊的輸出與執(zhí)行機構(gòu)相連，執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)感模塊相連；所述調(diào)感模塊由調(diào)匝式消弧線圈和阻尼電阻組成，兩者為串聯(lián)關(guān)系，電網(wǎng)主變側(cè)為星型連接或三角形連接，當(dāng)為星型連接時，調(diào)匝式消弧線圈可直接安裝在電網(wǎng)中性點上；當(dāng)電網(wǎng)主變側(cè)為三角形連接時，則經(jīng)過Z型接地變壓器引出電網(wǎng)中性點；所述脫諧度測量模塊由示波器和兩路相同的器件組成，每路器件包括運算放大器、有源帶阻濾波器、光電隔離器和施密特觸發(fā)器；每路器件的連接關(guān) 系為：運算放大器與有源帶阻濾波器相連，有源帶阻濾波器與光電隔離器相連，光電隔離器的輸出與施密特觸發(fā)器相連；兩路施密特觸發(fā)器的輸出與示波器相連；所述模糊調(diào)諧模塊即消弧線圈模糊控制器，該模糊控制器是一個語言控制器。其通過Intel P43.4E工業(yè)控制計算機來實現(xiàn)，在離線狀態(tài)下建立模糊控制器狀態(tài)查詢表，并存儲于計算機中；所述的執(zhí)行機構(gòu)由多路有載開關(guān)和阻尼電阻短接控制電路組成。

模糊調(diào)諧流程圖為：

(1)系統(tǒng)初始化→進行預(yù)置值的設(shè)定→判斷單相接地故障發(fā)生與否→中性點位移電壓U₀達到或超過電源相電壓U的70％→單相接地故障發(fā)生，系統(tǒng)進入故障保護狀態(tài)→短接阻尼電阻，故障結(jié)束后→重新投入阻尼電阻→返回到初始化狀態(tài)。

(2)若沒有發(fā)生接地故障→由脫諧度測量模塊測得電網(wǎng)實時脫諧度v₁→判斷是否在允許范圍內(nèi)→若在允許范圍內(nèi)，返回到初始化狀態(tài)，無需調(diào)節(jié)；如果不在允許范圍內(nèi)，則對消弧線圈低壓側(cè)電壓值、電流值進行測量→計算消弧線圈電感電流、電網(wǎng)三相傳輸線對地電容電流、接地殘流→若殘流越限，則查找模糊控制器狀態(tài)查詢表，確定消弧線圈的最佳檔位→通過15路有載開關(guān)實現(xiàn)不同檔位之間的切換→若殘流沒有越限，返回到初始化狀態(tài)，重新判斷系統(tǒng)故障與否，重復(fù)上述過程。

上述諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)，所涉及到的設(shè)備，元器件及其連接方法均是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，是可以通過商購或其他公知的途徑獲得的。

本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)的有益效果為：

本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)可直接對零序電壓即電網(wǎng)中性點位移電壓進行實時測量，并發(fā)送一系列頻率不同的方波信號，對諧振接地電網(wǎng)進行頻率掃描，從而確定電網(wǎng)的自振頻率，計算出當(dāng)前脫諧度值，脫諧度測量誤差不大于0.64％，系統(tǒng)響應(yīng)時間不大于20s，測試速度快，測量結(jié)果準(zhǔn)確，控制精度高，具有較好的實時性，保障了電網(wǎng)的安全運行；本發(fā)明在完成電網(wǎng)脫諧度測量的基礎(chǔ)上，通過查找模糊控制器狀態(tài)查詢表進行模糊調(diào)諧，確定消弧線圈的最佳檔位。

附圖說明：

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中脫諧度模糊調(diào)諧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中脫諧度測量模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中有源濾波器結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中模糊調(diào)諧流程圖。

圖中，1.調(diào)感模塊，2.脫諧度測量模塊，3.模糊調(diào)諧模塊，4.執(zhí)行機構(gòu)，2-1.運算放大器，2-2.有源帶阻濾波器，2-3.光電隔離器，2-4施密特觸發(fā)器，2-5.雙蹤電子示波器

具體實施方式：

圖1所示實施例表明，本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)的組成包括調(diào)感模塊1、脫諧度測量模塊2、模糊調(diào)諧模塊3、執(zhí)行機構(gòu)4共四部分。電網(wǎng)中性點與調(diào)感模塊1相連后接地， 調(diào)感模塊1與脫諧度測量模塊2相連，脫諧度測量模塊2的輸出與模糊調(diào)諧模塊3相連，模糊調(diào)諧模塊3與執(zhí)行機構(gòu)4相連，執(zhí)行機構(gòu)4與調(diào)感模塊1相連。

本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中具體過程為：脫諧度測量模塊2向調(diào)感模塊1發(fā)送一個方波信號U_s，該方波信號通過一個限流電阻R和一個取樣電阻R_Q連接到調(diào)感模塊1中調(diào)匝式消弧線圈變壓器的低壓側(cè)，調(diào)感模塊1則將兩個電壓信號-取樣電阻上的電壓U_RQ和調(diào)匝式消弧線圈變壓器低壓側(cè)電壓取樣到脫諧度測量模塊2，

圖2所示實施例表明，本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中脫諧度測量模塊2包括由一個SR-8型雙蹤電子示波器2-5和兩路相同的器件組成，每路器件包括運算放大器2-1、有源帶阻濾波器2-2、光電隔離器2-3和施密特觸發(fā)器2-4；每路器件的連接關(guān)系為：運算放大器2-1與有源帶阻濾波器2-2相連，有源帶阻濾波器2-2與光電隔離器2-3相連，光電隔離器2-3的輸出與施密特觸發(fā)器2-4相連；兩路施密特觸發(fā)器2-4的輸出與示波器2-5相連。

接地電網(wǎng)脫諧度的測量過程如下：

脫諧度測量模塊2向調(diào)感模塊1發(fā)送一個方波信號U_s，頻率自30H_z至80H_z自動變化，以0.1H_z的步進值進行掃描。將取樣電阻上的電壓U_R和調(diào)匝式消弧線圈變壓器低壓側(cè)電壓U_L分別送入運算放大器2-1，進行第一次“方波化”整形，然后分別經(jīng)過有源帶阻濾波器2-2，濾除標(biāo)準(zhǔn)工頻信號，然后由光電隔離器2-3進行光電隔離，一次整形往往達不到較好的效果，所以通過施密特觸發(fā)器2-4進行第二次“方波化”整形，最后送入示波器2-5進行相位分析。當(dāng)兩個電壓相位相同時，此時方波信號的頻率即為電網(wǎng)自振頻率，此時，根據(jù)求得電網(wǎng)當(dāng)前脫諧度，其中，v為電網(wǎng)脫諧度，f₀為電網(wǎng)自振頻率，f為標(biāo)準(zhǔn)工頻50H_Z。

圖3所示實施例表明，本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中脫諧度測量模塊2中的有源帶阻濾波器2-2由運算放大器MC1458、電容、電感、電阻R^*和另外三個等值電阻R₁、R₂和R₃組成，電感由回轉(zhuǎn)器產(chǎn)生。具體連接關(guān)系為：輸入信號加到電阻R^*上，電阻R^*分別與電阻R₂、電容的一端相連，電阻R₂的另一端分別連接到電阻R₁和運算放大器，電容的另一端與電感一端相連，電感另一端接地，電阻R₁另一端與運算放大器相連，電阻R₃一端與運算放大器相連，一端接地。其中回轉(zhuǎn)器為一個常見的兩端口電路元件，用來實現(xiàn)電感和電容的互換，為本領(lǐng)域公知，有源濾波器2-2中的電感即由回轉(zhuǎn)器產(chǎn)生。

圖4所示實施例表明，本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)中模糊調(diào)諧流程圖；得到電網(wǎng)實時脫諧度，對脫諧度進行模糊調(diào)諧，模糊調(diào)諧流程圖為：系統(tǒng)初始化，進行預(yù)置值的設(shè)定，中性點位移電壓U₀達到或超過電源相電壓U的70％條件成立時，單相接地故障發(fā)生，系統(tǒng)進入故障保護狀態(tài)，迅速短接阻尼電阻，故障結(jié)束后，重新投入阻尼電阻，返回到初始化狀態(tài)；中性點位移電壓U₀達到或超過電源相電壓U的70％條件不成立時，由脫諧度測量模塊測得電網(wǎng)實時脫諧度v₁；v₁在允許范圍內(nèi)條件成立，返回到初始化狀態(tài)，無需調(diào)節(jié)，v₁在允許范圍內(nèi)條件不成立，則對消弧線圈低壓側(cè)電壓值、電流值進行測量，然后計算消弧線圈電感電流、電網(wǎng)三相傳輸線對地電容電流、接地殘流。如果殘流越限，則查找模糊控制器狀態(tài)查詢表，確定消弧線圈的最佳檔位，通過15路有載開關(guān)實現(xiàn)不同檔位之間的切換，如果殘流沒有越限，返回到初始化狀態(tài)，重新判斷系統(tǒng)故障與否，重復(fù)上述過程。

實施例1：

模糊調(diào)諧模塊3即消弧線圈模糊控制器，該模糊控制器是一個語言控制器，通過Intel P43.4E工業(yè)控制計算機來實現(xiàn)，對實際電網(wǎng)脫諧度值進行周期掃描并顯示過程信息，即消弧線圈電感電流、電網(wǎng)三相傳輸線對地電容電流、接地殘流。該模糊控制器以電網(wǎng)脫諧度實測值與給定值之差作為輸入，以消弧線圈電感電流變化量為輸出，在離線狀態(tài)下建立模糊控制器狀態(tài)查詢表，該表預(yù)先存儲于計算機中，根據(jù)不同的脫諧度值可確定消弧線圈的最佳檔位。

執(zhí)行機構(gòu)4由15路有載開關(guān)和阻尼電阻短接控制電路組成。15路有載開關(guān)用來調(diào)節(jié)調(diào)匝式消弧線圈的不同檔位。阻尼電阻在電網(wǎng)正常運行時起遏制中性點位移電壓過高的作用，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，阻尼電阻短接控制電路迅速短接阻尼電阻。

脫諧度測量模塊2中的運算放大器型號為MC1458，施密特觸發(fā)器型號為74LS14。調(diào)感模塊1由調(diào)匝式消弧線圈和阻尼電阻串聯(lián)組成。本發(fā)明采用50A/25A檔位電流、I_L＝29.2A、15個分接頭的消弧線圈，消弧線圈內(nèi)附有電壓互感器PT和電流互感器CT，對中性點位移電壓U₀和消弧線圈電感電流I_L進行測量。阻尼電阻具體值根據(jù)調(diào)匝式消弧線圈的電感量和電網(wǎng)三相傳輸線對地電容求出。方波信號U_s，幅值恒定為300V，頻率從30～80H_Z自動改變，取樣電阻為300Ω/300W，限流電阻為1Ω/5W。電網(wǎng)主變側(cè)為星型連接或三角形連接，當(dāng)為星型連接時，調(diào)匝式消弧線圈可直接安裝在電網(wǎng)中性點上；當(dāng)電網(wǎng)主變側(cè)為三角形連接時，則經(jīng)過Z型接地變壓器引出電網(wǎng)中性點。

電網(wǎng)脫諧度的測量過程如下：

脫諧度測量模塊2向調(diào)感模塊1發(fā)送一個方波信號U_s，頻率自30H_z至80H_z自動變化，以0.1H_z的步進值進行掃描。將取樣電阻上的電壓U_R和調(diào)匝式消弧線圈變壓器低壓側(cè)電壓U_L分別送入運算放大器2-1，進行第一次“方波化”整形，然后分別經(jīng)過有源帶阻濾波器2-2，濾除標(biāo)準(zhǔn)工頻信號，然后由光電隔離器2-3進行光電隔離，一次整形往往達不到較好的效果，所以通過施密特觸發(fā)器2-4進行第二次“方波化”整形，最后送入示波器2-5進行相位分析。當(dāng)兩個電壓相位相同時，此時方波信號的頻率即為電網(wǎng)自振頻率，此時，根據(jù)求得電網(wǎng)當(dāng)前脫諧度，其中，v為電網(wǎng)脫諧度，f₀為電網(wǎng)自振頻率，f為標(biāo)準(zhǔn)工頻50H_Z。

得到電網(wǎng)實時脫諧度，對脫諧度進行模糊調(diào)諧，模糊調(diào)諧流程圖為：

系統(tǒng)初始化，進行預(yù)置值的設(shè)定。首先判斷單相接地故障發(fā)生與否，當(dāng)中性點位移電壓U₀達到或超過電源相電壓U的70％時，單相接地故障發(fā)生，系統(tǒng)進入故障保護狀態(tài)，迅速短接阻尼電阻，故障結(jié)束后，重新投入阻尼電阻，返回到初始化狀態(tài)。當(dāng)沒有發(fā)生接地故障時，由脫諧度測量模塊測得電網(wǎng)實時脫諧度v₁，并判斷是否在允許范圍內(nèi)，如果在允許范圍內(nèi)，返回到初始化狀態(tài)，無需調(diào)節(jié)，如果不在允許范圍內(nèi)，則對消弧線圈低壓側(cè)電壓值、電流值進行測量，然后計算消弧線圈電感電流、電網(wǎng)三相傳輸線對地電容電流、接地殘流。如果殘流越限，則查找模糊控制器狀態(tài)查詢表，確定消弧線圈的最佳檔位，通過15路有載開關(guān)實現(xiàn)不同檔位之間的切換，如果殘流沒有越限，返回到初始化狀態(tài)，重新判斷系統(tǒng)故障與否，重復(fù)上述過程。

本發(fā)明諧振接地電網(wǎng)的模糊調(diào)諧系統(tǒng)向消弧線圈低壓側(cè)注入一系列幅值恒定、頻率自動 變化的方波信號，并以此作為掃描信號，通過對取樣信號的一系列處理，測出電網(wǎng)自振頻率f₀，計算出脫諧度實際值v₁，再根據(jù)實測值與給定值的誤差，通過查找模糊控制器狀態(tài)查詢表來決定消弧線圈的最佳檔位，所需設(shè)備簡單，易于操作，直接測量電網(wǎng)脫諧度，不需要其它參數(shù)，測量誤差小，精度高，并且系統(tǒng)實時性非常好。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。