本發(fā)明專利涉及電力系統(tǒng)控制保護領(lǐng)域，特別涉及一種當配電網(wǎng)發(fā)生接地故障和斷路器不同動作時，吸收疊加在PT勵磁繞組中暫態(tài)能量，防止PT勵磁繞組過飽和而引發(fā)鐵磁諧振的配電網(wǎng)可控消諧裝置。

背景技術(shù)：

目前，我國電力系統(tǒng)中，35kV及以下的配電網(wǎng)一般采用中性點不接地方式，

為監(jiān)測三相母線對地電壓和系統(tǒng)的零序電壓，母線上裝有三相電磁式電壓互感器。由于電磁式電壓互感器PT的非線性勵磁特性，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障或斷路器不同期操作時，其暫態(tài)過程中將產(chǎn)生大量的暫態(tài)能量疊加到PT一次繞組上使得PT勵磁飽和，勵磁電感大幅度減小，容易與對地電容或斷路器斷口電容發(fā)生參數(shù)匹配，引發(fā)鐵磁諧振過電壓。

為抑制鐵磁諧振的發(fā)生，目前工程上一般采取三相PT中性點加裝消諧器和采用4PT的方法。正常運行時，中性點加裝消諧器使PT測量的系統(tǒng)對地電壓不準確，對系統(tǒng)的保護裝置有一定的影響。當發(fā)生非金屬接地故障時，由于消諧器上將承受較大的電壓，PT開口三角繞組輸出電壓的降低可能會導致零序保護不動作。而當發(fā)生金屬性接地故障期間，消諧器長時間承受高電壓，容易因過熱而損壞，同時加在消諧器兩端的高電壓導致PT中性點電位大幅升高，威脅到PT的絕緣，容易導致PT絕緣擊穿，擴大事故范圍。而4PT法并不能完全消除諧振的發(fā)生，在一定的外界激勵和參數(shù)匹配下，依然會發(fā)生鐵磁諧振。并且隨著配電網(wǎng)的擴大，對地電容的增大，4PT法更容易引發(fā)系統(tǒng)的低頻振蕩，產(chǎn)生幅值較高的低頻飽和電流。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利的發(fā)明目的在于針對常用工程消諧措施的諸多缺陷，提供一種當配電網(wǎng)發(fā)生接地故障和斷路器不同動作時，吸收疊加在PT勵磁繞組中暫態(tài)能量，防止PT勵磁繞組過飽和而引發(fā)鐵磁諧振的配電網(wǎng)可控消諧裝置。

實現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案：一種配電網(wǎng)可控消諧裝置，其特征在于，該裝置包括電流互感器、消諧電阻、可控硅開關(guān)和控制單元，控制單元包括電流繼電器、放大器、減法器、自保持繼電器、邏輯非和邏輯與門以及電流互感器TA二次回路斷線閉鎖單元；所述電流互感器串接在三相電磁式電壓互感器PT一次繞組的中性點與消諧電阻 之間，測量PT中性點電流，作為整個控制單元的輸入量；所述可控硅開關(guān)與消諧電阻并聯(lián)，控制消諧電阻的投切；所述電流互感器TA二次回路斷線單元用來檢測電流互感器TA的二次回路是否斷線，若斷線則輸出高電平1信號，并發(fā)“TA二次回路斷線”告警型號；所述裝置中控制單元輸出1和-1兩種控制信號，分別控制可控硅開關(guān)的接通和關(guān)斷，且當控制單元輸出1信號時，同時發(fā)“PT勵磁飽和”告警信號。

上述的配電網(wǎng)可控消諧裝置中，電流繼電器的整定值為0.1A～0.3A；放大器的增益為2；自保持繼電器的整定值為10ms。消諧電阻為10kΩ～50kΩ,當三相PT中性點零序電流瞬時值大于電流繼電器整定值時，電流繼電器輸出高電平1，否則輸出0；當電流互感器二次回路正常運行時，閉鎖單元輸出低電平0，否則輸出高電平1。

上述的配電網(wǎng)可控消諧裝置的工作過程如下：

正常運行時，PT不飽和，PT中性點電流遠小于電流繼電器的整定值，電流繼電器輸出低電平0；電流二次回路正常運行時斷線閉鎖單元輸出低電平0；兩種輸入信號分別經(jīng)過邏輯非后相與輸出高電平1；經(jīng)過放大器和減法器后，輸出高電平1，開通可控硅開關(guān)，短接消諧電阻，PT中性點直接接地。

當發(fā)生單相接地故障、接地故障消失以及斷路器不同期分合閘時，系統(tǒng)的暫態(tài)過程將產(chǎn)生暫態(tài)能量疊加在PT勵磁繞組上，導致PT磁飽和，勵磁電流增大，PT中性點電流瞬時值大于電流繼電器的整定值，電流繼電器輸出高電平1；電流互感器二次回路正常運行輸出低電平0；兩信號分別經(jīng)過邏輯非后相與，輸出低電平0；經(jīng)過放大器和減法器后，輸出低電平-1，并保持10ms，使可控硅開關(guān)關(guān)斷10ms，接入消諧電阻10ms，吸收PT上的暫態(tài)能量，使PT恢復到不飽和狀態(tài)，并發(fā)出PT勵磁飽和告警信息。此時，PT勵磁繞組已恢復到不飽和狀態(tài)，PT中性點電流值小于整定值，電流繼電器不動作，整個控制單元輸出高電平1，導通可控硅開關(guān)，使消諧電阻退出運行，三相PT中性點恢復直接接地運行方式。

當發(fā)生電流互感器二次電流回路斷線故障時，斷線閉鎖單元輸出高電平1，并發(fā)出告警信息；經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換后，控制單元最終輸出低電平-1，關(guān)斷可控硅，使消諧電阻接入，防止在二次電流回路斷線故障期間發(fā)生PT磁飽和時，可控硅開關(guān)不能正確動作、消諧電阻不能投入運行而導致鐵磁諧振的發(fā)生。

采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、正常運行時，本發(fā)明專利可控消諧裝置中消諧電阻被短接，三相PT中性點直接接地，能夠準確測量母線對地電壓和零序電壓。

2、發(fā)生單相接地故障瞬間、接地故障消失瞬間以及斷路器不同期操作瞬間，本發(fā)明專利配電網(wǎng)可控消諧裝置短時間投入消諧電阻，吸收PT勵磁繞組上暫態(tài)能量，PT恢復正常運行后，立刻退出消諧電阻，在故障期間依然保持三相PT中性點直接接地，有利于故障期間準確測量母線對地電壓和零序電壓，保證測量的準確性。

3、本發(fā)明專利在故障發(fā)生期間消諧電阻的短時間投入，可以避免傳統(tǒng)消諧器長時間接入導致PT中性點電位升高而威脅到PT絕緣。同時短時間投入消諧電阻，可以避免消諧器長期處于發(fā)熱狀態(tài)而損壞。

4、本發(fā)明專利通過自保持繼電器使開關(guān)的狀態(tài)保持10ms，可以防止當輸入電流在整定值附近波動時輸出不停地跳變，能避免可控硅開關(guān)和消諧電阻頻繁動作。

5、本發(fā)明專利對提高配電網(wǎng)供電安全可靠性、保護動作可靠性、消除鐵磁諧振等方面具有重要的意義。其實用性強，擴展性強，推廣應用價值高。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明專利的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明專利的連接結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1—三相電磁式電壓互感器一次繞組；2—電流互感器；3—電流繼電器；4—邏輯與門；5—放大器；6—減法器；7—自保持繼電器；8—電流互感器TA二次回路斷線閉鎖單元；9—消諧電阻；10—可控硅開關(guān)。

圖2為本發(fā)明進行的模擬10kV配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后激發(fā)的鐵磁諧振實驗波形。其中，t1＝0.16s系統(tǒng)發(fā)生B相母線金屬性接地故障；t2＝0.915s單相接地故障消失；通道ch1表示A相PT一次繞組電流；通道ch2表示B相PT一次繞組電流；通道ch3表示C相PT一次繞組電流；通道ch4表示三相PT中性點零序電流。

圖3為10kV配電網(wǎng)接入本發(fā)明專利一種配電網(wǎng)可控消諧裝置后發(fā)生單相接地故障的消諧實驗波形。其中，t1＝0.16s系統(tǒng)B相母線金屬性接地故障；t2＝0.915s單相接地故障消失；通道ch1表示A相PT一次繞組電流；通道ch2表示B相PT一次繞組電流；通道ch3表示C相PT一次繞組電流；通道ch4表示三相PT中性點零序電流。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明專利的工作原理和工作過程作進一步說明：

假設電流繼電器的整定值i_set＝0.2A，消諧電阻R＝10kΩ；控制單元中放大器的增益K＝2；自保持繼電器的整定值t＝10ms；圖中i_PT為三相PT中性點上的電流互感器測得的零序電流。

在系統(tǒng)正常運行時，PT不飽和，PT中性點零序電流i_PT為mA級別，遠遠小于0.2A，電流繼電器不動作，輸出低電平0；電流互感器二次回路正常運行時，其斷線閉鎖單元不動作，輸出低電平0；將這兩種信號進行邏輯非后送入邏輯與門，得到高電平1，而后經(jīng)過放大器和減法器后，即經(jīng)過y＝2x-1變換后，輸出高電平1，使可控硅開關(guān)導通，短接消諧電阻，PT中性點直接接地。

當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障、接地故障消失以及斷路器不同期分合閘等現(xiàn)象時，系統(tǒng)發(fā)生暫態(tài)過渡過程，過渡過程中產(chǎn)生的暫態(tài)能量將疊加在PT勵磁繞組上，導致PT磁飽和，勵磁電流增大，PT中性點電流瞬時值i_PT大于0.2A，電流繼電器輸出高電平1；電流互感器二次回路正常運行時，斷線閉鎖單元輸出低電平0；兩信號分別經(jīng)過邏輯非后相與，輸出低電平0；經(jīng)過放大器和減法器后，即經(jīng)過y＝2x-1變換后，輸出低電平-1；通過自保持繼電器可以保持此-1信號10ms，使可控硅開關(guān)關(guān)斷10ms，PT中性點經(jīng)消諧電阻R接地。通過消諧電阻R吸收PT上的暫態(tài)能量，使PT勵磁繞組由飽和狀態(tài)恢復到不飽和狀態(tài)，并發(fā)出PT勵磁飽和告警信息；自保持繼電器保持10ms后，重新接收由電流繼電器輸入的信號。此時，PT勵磁繞組已恢復到不飽和狀態(tài)，PT中性點電流值i_PT小于0.2A，電流繼電器不動作，輸出低電平0，斷線閉鎖單元也輸出低電平0，整個控制單元輸出高電平1，導通可控硅開關(guān)，使消諧電阻退出運行，三相PT中性點直接接地，能準確測量出母線對地電壓和零序電壓。

當電流互感器二次電流回路發(fā)生斷線故障時，斷線閉鎖單元輸出高電平1，并發(fā)出告警信息；經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換后，控制單元最終輸出低電平-1，打開可控硅開關(guān)，使消諧電阻接入，防止在二次電流回路斷線故障期間發(fā)生PT磁飽和時，可控硅開關(guān)不能正確動作、消諧電阻不能投入運行而導致鐵磁諧振的發(fā)生。

以上所述，僅是本發(fā)明專利的較佳實施例，并非對本發(fā)明專利作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明專利技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。