過零啟動電壓互感器諧振消諧電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及儀器儀表設(shè)備，屬于電子電路技術(shù)范疇，具體地說是一種電壓互感器鐵磁諧振消除電路。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的電力系統(tǒng)中，6?66KV中壓配電網(wǎng)絡(luò)采用中性點(diǎn)不接地的接線方式，該接線方式具有運(yùn)行相對安全，單相接地電流小，發(fā)生單相接地時(shí)允許短時(shí)間運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]一方面，小電流接地系統(tǒng)中，由于沒有接地點(diǎn)存在，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，健全相對大地和故障相會形成較大的分布電容。此時(shí)故障相對大地電壓降低至0，健全相電壓升高至線電壓(V 3倍)，故障點(diǎn)產(chǎn)生電容性電流。當(dāng)故障解除時(shí)，由于電容電流充電所產(chǎn)生的多余電荷通過電壓互感器高壓線圈極易產(chǎn)生低頻的鐵磁諧振發(fā)生。另一方面，由于近年來變頻設(shè)備、和開關(guān)電源供電的直流設(shè)備增加，導(dǎo)致中壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生較大變化，也成為導(dǎo)致鐵磁諧振頻繁出現(xiàn)的主要原因之一。鐵磁諧振發(fā)生后，電壓互感器一次繞組產(chǎn)生較大的電流，且這種諧振狀態(tài)極易長時(shí)間自保持，如果不能及時(shí)消除將會造成燒毀熔斷器、PT爆炸等事故。
[0004]目前常用的電壓互感器鐵磁諧振消除方法有兩種:
[0005]1、在電壓互感器中性點(diǎn)串聯(lián)由壓敏元件構(gòu)成的一次消諧器。這種方法接線簡單，但對諧振的判斷時(shí)間較長，且壓敏元件長期使用容易失效。壓敏元件失效后不能及時(shí)做出預(yù)警，從而造成安全隱患。
[0006]2、在電壓互感器二次側(cè)開口三角處安裝微機(jī)消諧裝置，諧振發(fā)生時(shí)短接開口三角端，吸收諧振能量，破壞諧振產(chǎn)生條件，消除鐵磁諧振。此方法判斷諧振狀態(tài)較為準(zhǔn)確，但短接時(shí)會產(chǎn)生較大涌流，容易損壞消諧裝置觸點(diǎn)，且長期使用會對電壓互感器造成損壞。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種過零啟動電壓互感器諧振消諧電路。
[0008]本實(shí)用新型提供一種過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其包括電壓互感器，其包括用于判斷電壓互感器處于諧振狀態(tài)的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分別與用于采集電壓互感器感應(yīng)的交流電壓信號的采樣電路、提供比較基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)值電路連接，所述控制芯片MCU還電連接有消諧電路，所述消諧電路包括并聯(lián)在電壓互感器兩端可控硅Q1，所述可控硅Ql的控制端與控制芯片MCU的輸出端連接。
[0009]所述可控硅Ql與控制芯片MCU的輸出端之間設(shè)有光耦隔離電路。
[0010]所述采樣電路包括交流電壓信號采集電路以及低通濾波器。
[0011]所述采樣電路的輸入端之間并聯(lián)用于吸收輸入電壓中的差模高頻干擾信號的電容 CXlo
[0012]所述采樣電路的輸入端分別接用于吸收輸入電壓中的共模高頻干擾信號的電容CYl和電容CY2，且電容CYl和電容CY2分別接地。
[0013]所述交流電壓信號采集電路包括電壓變換器TV1。
[0014]所述基準(zhǔn)值電路包括提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路以及用于提供過參考電壓的虛地電路。
[0015]所述虛地電路包括芯片U4，電解電容C8，電容C9以及電容C7，所述芯片U4的I腳輸出虛地電壓，所述芯片U4的I腳依次并聯(lián)電解電容C8和電容C9接地，芯片U4的8腳串聯(lián)電容C7接地。
[0016]所述基準(zhǔn)電壓電路包括芯片U3、電容C3、電解電容C4、電容C5和電解電容C6，所述芯片U3的2腳接電源VCC，且依次通過電解電容C4和電容C3接地，芯片U3的6腳分別接虛地電路的輸入端以及控制芯片MCU的vref端，所述芯片U3的6腳依次通過電容C5，電解電容C6接地。
[0017]實(shí)用新型的有益效果是:使用交流可控硅作為消諧元件，整個(gè)電路無觸點(diǎn)，提高了消諧啟動速度和電路的可靠性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
[0020]圖1中VCC和GND是控制芯片MCU的5V工作電源，由微機(jī)消諧裝置的開關(guān)電源模塊提供。
[0021]本實(shí)用新型提供一種過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其包括電壓互感器A，其包括用于判斷電壓互感器處于諧振狀態(tài)的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分別與用于采集電壓互感器感應(yīng)的交流電壓信號的采樣電路、提供比較基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)值電路連接，所述控制芯片MCU還電連接有消諧電路，所述消諧電路包括并聯(lián)在電壓互感器兩端可控硅Q1，所述可控硅Ql的控制端與控制芯片MCU的輸出端連接。
[0022]通過在電流互感器兩端設(shè)置可控硅Q1，通過可控硅Ql對電流互感器進(jìn)行消諧處理，可控硅屬于無觸點(diǎn)零件，能夠使整個(gè)電路無觸點(diǎn)，提高了消諧啟動速度和電路的可靠性。
[0023]所述可控硅QI與控制芯片MCU的輸出端之間設(shè)有光耦隔離電路，采用光耦隔離電路作為可控硅Ql與控制芯片MCU之間的連接電路，降低外部干擾，提高消諧動作的準(zhǔn)確性。
[0024]所述采樣電路包括交流電壓信號采集電路以及低通濾波器。所述交流電壓信號采集電路包括電壓變換器TV1。電壓變換器TVl輸出的交流電壓信號疊加到以虛地電路輸出的Acom為參考點(diǎn)的直流分量，抬高2.048V后，使雙極性輸入交流信號變換成AD模塊工作范圍內(nèi)可采集的單極性信號，再經(jīng)過由電阻R1，電容Cl，電阻R2以及電容C2所構(gòu)成的二階RC低通濾波器后，送入控制芯片MCU內(nèi)部的AD采樣通道。
[0025]所述采樣電路的輸入端之間并聯(lián)用于吸收輸入電壓中的差模高頻干擾信號的電容 CXlo
[0026]所述采樣電路的輸入端分別接用于吸收輸入電壓中的共模高頻干擾信號的電容CYl和電容CY2，且電容CYl和電容CY2分別接地。
[0027]電壓互感器開口三角電壓3Uo/3Uon由接線端子Al、A2輸入，送入150V/1.414V電壓變換器TVl。電路中電容CXl用來吸收輸入電壓中的差模高頻干擾信號，電容CYl、電容CY2用來吸收輸入電壓中的共模高頻干擾信號。
[0028]所述基準(zhǔn)值電路包括提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路以及用于提供過參考電壓的虛地電路。
[0029]所述虛地電路包括芯片U4，電解電容C8，電容C9以及電容C7，所述芯片U4的I腳輸出虛地電壓，所述芯片U4的I腳依次并聯(lián)電解電容C8和電容C9接地，芯片U4的8腳串聯(lián)電容C7接地，其構(gòu)成一個(gè)2.048V的虛地，用做MCU交流信號輸入的參考點(diǎn)。
[0030]所述基準(zhǔn)電壓電路包括芯片U3、電容C3、電解電容C4、電容C5和電解電容C6，所述芯片U3的2腳接電源VCC，且依次通過電解電容C4和電容C3接地，芯片U3的6腳分別接虛地電路的輸入端以及控制芯片MCU的vref端，所述芯片U3的6腳依次通過電容C5。電解電容C6接地。其通過構(gòu)成一個(gè)4.096V的0.2%精度基準(zhǔn)電壓源VREF，用于MCU的AD采樣基準(zhǔn)源，此基準(zhǔn)電壓源溫漂在20ppm以內(nèi)。
[0031 ] 控制芯片MCU采集到輸入的交流信號后，通過DFT計(jì)算，得出開口三角電壓中的基波、二分頻、三分頻、三倍頻等各頻率分量，以判斷電壓互感器是否處于諧振狀態(tài)。當(dāng)電壓互感器處于諧振狀態(tài)時(shí)，MCU預(yù)啟動標(biāo)志置“ I ”，預(yù)啟動標(biāo)志置“ I ”后，控制芯片MCU根據(jù)當(dāng)前采集點(diǎn)的數(shù)值與虛地電路輸出的參考零點(diǎn)Acom的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)采樣電壓由“ + ”到或由到“ + ”接近O或者等于O時(shí)，確定此時(shí)為輸入電壓過零點(diǎn)。
[0032]當(dāng)輸入電壓越過零點(diǎn)時(shí)刻，控制芯片MCU由I/O接口發(fā)出啟動信號，控制消諧電路啟動，控制芯片MCU經(jīng)電阻R3啟動光電耦合器U2，再由U2啟動交流可控硅Ql，接通PT開口電壓兩端3Uo、3Uon，
[0033]消諧持續(xù)2秒后，控制芯片MCU啟動信號終止，完成一次消諧動作，電路進(jìn)入監(jiān)視狀態(tài)，當(dāng)電壓互感器再次出現(xiàn)諧振時(shí)，重復(fù)以上過程。
[0034]采用過零啟動電壓互感器諧振消諧電路在電壓越過零點(diǎn)時(shí)刻啟動，啟動時(shí)過涌流過消諧元件，對微機(jī)消諧裝置起到了保護(hù)作用，延長了其使用壽命，在消除諧振的同時(shí)，最大程度的減小了對電壓互感器的損壞。
[0035]實(shí)施例不應(yīng)視為對本實(shí)用新型的限制，但任何基于本實(shí)用新型的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其包括電壓互感器，其包括用于判斷電壓互感器處于諧振狀態(tài)的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分別與用于采集電壓互感器感應(yīng)的交流電壓信號的采樣電路、提供比較基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)值電路連接，所述控制芯片MCU還電連接有消諧電路，其特征在于:所述消諧電路包括并聯(lián)在電壓互感器兩端可控硅Q1，所述可控硅Ql的控制端與控制芯片MCU的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述可控硅Ql與控制芯片MCU的輸出端之間設(shè)有光耦隔離電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述采樣電路包括交流電壓信號采集電路以及低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述采樣電路的輸入端之間并聯(lián)用于吸收輸入電壓中的差模高頻干擾信號的電容CX1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述采樣電路的輸入端分別接用于吸收輸入電壓中的共模高頻干擾信號的電容CYl和電容CY2，且電容CYl和電容CY2分別接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述交流電壓信號采集電路包括電壓變換器TVl。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述基準(zhǔn)值電路包括提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路以及用于提供過參考電壓的虛地電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述虛地電路包括芯片U4，電解電容C8，電容C9以及電容C7，所述芯片U4的I腳輸出虛地電壓，所述芯片U4的I腳依次并聯(lián)電解電容C8和電容C9接地，芯片U4的8腳串聯(lián)電容C7接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓電路包括芯片U3、電容C3、電解電容C4、電容C5和電解電容C6，所述芯片U3的2腳接電源VCC，且依次通過電解電容C4和電容C3接地，芯片U3的6腳分別接虛地電路的輸入端以及控制芯片MCU的vref端，所述芯片U3的6腳依次通過電容C5，電解電容C6接地。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種過零啟動電壓互感器諧振消諧電路，其包括電壓互感器，其包括用于判斷電壓互感器處于諧振狀態(tài)的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分別與用于采集電壓互感器感應(yīng)的交流電壓信號的采樣電路、提供比較基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)值電路連接，所述控制芯片MCU還電連接有消諧電路，所述消諧電路包括并聯(lián)在電壓互感器兩端可控硅Q1，所述可控硅Q1的控制端與控制芯片MCU的輸出端連接，使用交流可控硅作為消諧元件，整個(gè)電路無觸點(diǎn)，提高了消諧啟動速度和電路的可靠性。
【IPC分類】H01F38-24, H01F27-34, H02H7-26
【公開號】CN204464978
【申請?zhí)枴緾N201520213279
【發(fā)明人】郭鋒, 丁凌云, 徐海波
【申請人】南宏電力科技有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月10日