一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的系统及方法

摘要

本发明公开了一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的系统，包括相控式消弧线圈、就地控制柜、微机控制器、单相电压互感器、单相电流互感器和单极隔离开关，相控式消弧线圈包括有一次绕组和二次绕组，就地控制柜包括有工频信号注入装置；单极隔离开关一端电连接35KV配网系统中性点，另一端与相控式消弧线圈中的一次绕组一端电连接，本发明还提供利用所述系统测量配网电容电流的方法，本发明系统及方法在配网系统不对称电压很小时仍能实现电网电容电流的精确测量，实现方便，成本低廉，可控性高，可靠性高，不会对电网的工作产生影响。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，特别是涉及一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的系统及方法。

背景技术

在35kV配网系统中，根据规程规定，系统电容电流超过10A时应装设消弧线圈，以抑制单相接地时产生的弧光过电压，避免单相故障发展成相间短路，引起开关跳闸。目前国内消弧线圈主要有调匝式、相控式、调容式三种，其中相控式消弧线圈因具有补偿电流连续无级可调、响应迅速、结构简单、安装维护方便等优点，所以使用越来越广泛。

35kV配网系统的中性点通常已经引出，消弧线圈可直接接在系统的中性点上，无需采用接地变压器。对用于35kV配网系统的相控式消弧线圈，由于配网系统中性点的不对称电压通常很小，若采用常规的电网电容电流测量方法，有时测量误差很大，有时甚至无法进行测量，从而影响了相控式消弧线圈的正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种相控式消弧线圈测量35kV配网电容电流的系统及方法 —工频电压信号注入法，本发明系统及方法在配网系统不对称电压很小时仍能实现配网电容电流的精确测量，同时该方法实现方便，成本低廉，可靠性高，不会对配网的工作产生影响。

本发明采用的一个技术方案是：提供一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的系统，包括相控式消弧线圈，相控式消弧线圈包括一次绕组和二次绕组，二次绕组包括控制绕组和滤波绕组，35KV配网系统中性点分别与一次绕组和中性点单相电流互感器串联，一次绕组经过中性点接地，单相电压互感器与相控式消弧线圈并联；

二次绕组与就地控制柜电连接，就地控制柜内包括有第一功率双向晶闸管和滤波器组，第一功率双向晶闸管与控制绕组电连接，滤波器组与滤波绕组电连接，就地控制柜内设有一个信号注入装置，信号注入装置与滤波器组并联，信号注入装置包括微型单相降压变压器、第二功率双向晶闸管和电阻器，微型单相降压变压器一次绕组电连接220V交流工频电源，微型单相降压变压器二次绕组分别串联第二功率双向晶闸管和电阻器；

单相电流互感器一端和单相电压互感器一端分别信号连接微机控制器，就地控制柜与微机控制器信号连接，微机控制器分别控制第一功率双向晶闸管和第二功率双向晶闸管导通，微机控制器分别采集处理单相电流互感器和单相电压互感器数据；

在第二功率双向晶闸管未导通情况下，单相电压互感器测出系统中性点不对称电压U_bd,微机控制器控制第二功率双向晶闸管导通后，工频电压信号注入至35KV配网系统中，测得单相电压互感器输出电压U_AX,单相电流互感器输出电流I_Z,系统额定相电压为U_e，通过U_bd、U_AX、I_Z、U_e得出配网系统电容电流I_C。

作为一种优选方案，计算方式具体如下：

系统的等效电路对应矢量关系为：

_{AX>= bd>C}

能够得出：U²_C=>2_AX +>2_bd>AX>bdCOSθ

所述35KV配网电容电流的计算式为：

X_C>=>C>z

I_C>=>e>C。

一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：测出35KV配网系统中性点的不对称电压_bd；

步骤2：工频电压信号注入到35KV配网系统中，分别测得此时输出电压_AX，此时输出电流>z；

步骤3：系统额定相电压为U_e，通过U_bd、U_AX、I_Z、U_e计算得出配网系统电容电流I_C。

作为一种优选方案，计算方式具体如下：

系统的等效电路对应矢量关系为：

_{AX>= bd>C}

能够得出：U²_C=>2_AX +>2_bd>AX>bdCOSθ

所述35KV配网电容电流的计算式为：

X_C>=>C>z

I_C>=>e>C。

本发明的有益效果是：在配网系统不对称电压很小时仍能实现电网电容电流的精确测量，同时该方法实现方便，成本低廉，可靠性高，不会对电网的工作产生影响。

附图说明

图1是本发明实施例相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的系统的接线原理图。

图2是本发明实施例工频信号注入装置接线原理图。

图3是本发明实施例系统在测量35KV配网电容电流时的等效电路原理图。

图4是本发明实施例与图3对应的矢量关系图。

附图标记：

1-相控式消弧线圈，2-就地控制柜，3-微机控制器，4-单相电压互感器，5-单相电流互感器，6-信号注入装置，7-单极隔离开关，8-微型单相降压变压器，9-第二功率双向晶闸管，10-电阻器，11—a1x1控制绕组，12—a2x2滤波绕组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照附图1和2，本发明公开了一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的系统，包括相控式消弧线圈1，相控式消弧线圈1包括一次绕组和二次绕组，二次绕组包括控制绕组11和滤波绕组12，35KV配网系统中性点分别与一次绕组和中性点单相电流互感器5串联，一次绕组经过中性点接地，单相电压互感器4与相控式消弧线圈1并联；

二次绕组与就地控制柜2电连接，就地控制柜2内包括有第一功率双向晶闸管和滤波器组，第一功率双向晶闸管与控制绕组电连接，滤波器组与滤波绕组12电连接，就地控制柜2内设有一个信号注入装置6，信号注入装置6与滤波器组并联，信号注入装置6包括微型单相降压变压器8、第二功率双向晶闸管7和电阻器10，微型单相降压变压器8一次绕组电连接220V交流工频电源，微型单相降压变压器8二次绕组分别串联第二功率双向晶闸管9和电阻器10；

单相电流互感器5一端和单相电压互感器4一端分别信号连接微机控制器3，就地控制柜2与微机控制器3信号连接，微机控制器3分别控制第一功率双向晶闸管和第二功率双向晶闸管9导通，微机控制器3分别采集单相电流互感器5和单相电压互感器4数据；

在第二功率双向晶闸管9未导通情况下，单相电压互感器4测出系统中性点不对称电压U_bd,微机控制器3控制第二功率双向晶闸管9导通后，工频电压信号注入至35KV配网系统中，测得单相电压互感器4输出电压U_AX,单相电流互感器5输出电流I_Z,系统额定相电压为U_e，通过U_bd、U_AX、I_Z、U_e得出配网系统电容电流I_C。

实施例2：

基于实施例1的基础上，微机控制器3包括与单相电压互感器4和单相电流互感器5连接并将采集到信号进行调理的信号调理器，与信号调理器连接并对信号进行模数转换的A/D转换器，与A/D转换器连接并对转换后的数字进行处理的处理器，处理器连接并对发出的第一双向晶闸管和第二双向晶闸管动作命令进行光电隔离处理的光电隔离器，经光电隔离处理的双向晶闸管做东命令使第一双向晶闸管和第二双向晶闸管动作；处理器还连接有液晶显示和键盘操作模块。

实施例3：

参照附图3和4，基于实施例1的基础上，提供一种相控式消弧线圈测量35KV配网电容电流的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：测出35KV配网系统中性点的不对称电压_bd；

步骤2：工频电压信号注入到35KV配网系统中，分别测得此时输出电压_AX，此时输出电流>z；

步骤3：系统额定相电压为U_e，通过U_bd、U_AX、I_Z、U_e计算得出配网系统电容电流I_C。

计算方式具体如下：

系统的等效电路对应矢量关系为：

_{AX>= bd>C}

根据余弦定理，能够得出：U²_C=>2_AX +>2_bd>AX>bdCOSθ

所述35KV配网电容电流的计算式为：

X_C>=>C>z

I_C>=>e>C。

附图3是测量电容电流时的等效原理图，图中X_L为相控式消弧线圈一次侧的等效电抗，C’为滤波回路折算到一次侧等效电容，C为系统对地电容；U_bd为系统不对称电压，Iz为一次回路电流；附图4是附图3对应的矢量关系。

本发明工作过程如下：相控式消弧线圈的一次绕组作为工作绕组接入配电网中性点，控制绕组11电连接第一双向晶闸管，调节第一双向晶闸管的导通角有0~180°之间变化，使第一双向晶闸管的等效阻抗在无穷大至零之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无极调节。同时设计了滤波绕组12消除第一双向晶闸管导通时产生的谐波，使输出电流保持为工频电流；在第二功率双向晶闸管9未导通情况下，单相电压互感器4测出系统中性点不对称电压U_bd,微机控制器3控制第二功率双向晶闸管9导通后，测得单相电压互感器4输出电压U_AX,单相电流互5感器输出电流I_Z,系统额定相电压为U_e，通过U_bd、U_AX、I_Z、U_e根据相应计算公式得出配网系统电容电流I_C。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。