一种双母线电流互感采样控制器的制作方法

本实用新型涉及电力系统供电领域，特别是涉及一种双母线电流互感采样控制器。

背景技术：

电力系统供电侧针对重要的用户都采用双段母线的供电体制，目的是当一段母线发生故障时，可以迅速通过母联开关从另外一段母线获得持续的供电。这提升了供电的可靠性，但双段母线给无功及谐波补偿带来困难。

原因在于无功及谐波补偿补偿装置需要准确的测量母线上的电流大小及方向，以便计算所需的补偿量，但在双段母线供电体制中，当一段母线因故跳闸后，母联开关接通，另外一段母线通过不同的方向向负荷供电，因此电流方向逆转，使得固定安装的电流互感器无法正确测量无功和谐波含量。传统的有源滤波器的采样控制部分都是通过电流互感器采集负载侧电流的方式来计算出补偿电流，也可以通过系统侧的采样电流来控制。一般都是根据现场电流采样传感器安装的位置来进行相应的采样控制程序的，在只有一段母线的情况下，可以根据现场采样控制来选择补偿电流的计算方式，但是在多段母线，工况复杂的安装环境中，需要对系统侧或负载侧采样切换来计算需要补偿的电流，此时，单一固定的采样控制就不能满足要求。如果安装多套互感器来应对，一方面需要增加互感器的投入，另一方面需要无功及谐波补偿设备能够同时采集多个互感器的信号，对于当前已经投入运行的设备缺乏可实施性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型根据各段母线开关的状态自动的将两端母线的电流互感器和母联开关位置的电流互感器信号自动转化为各段母线的实际运行电流。不论各段母线安装位置是在系统侧还是在负载侧，能够转换为等效的系统侧或者负载侧的运行电流，使得无功及谐波补偿设备独立工作，不受影响。

本实用新型的目的是提供一种无论电流互感器在系统侧还是负载侧均能独立工作，并能正确测量无功和谐波含量的双母线电流互感采样控制器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种双母线电流互感采样控制器，用在双母线电流供电系统中，电路包括左右两段母线I段、II段和中间母联，分别具有开关CB1、CB2和CB3，所述双母线电流互感采样控制器的3组电流互感器T1、T2和T3接收各段母线的电流采样信号，并经并联的电阻R1、R2、R3转换为电压信号VT1、VT2、VT3，将所述3组电压信号连接到2个运算网络电路AM1、AM2，运算网络AM1、AM2在输出电压信号通路上设置模拟开关M1、M2，母线开关的状态信号通过编码器控制模拟开关的状态，使模拟开关输出对应的运算电压，在每组输出的运算电压信号通路后面接入2个电流型功率放大器P1和P2，将运算电压转换为所需的电流信号输出。

进一步地，所述运算网络电路AM1由减法器、反向电路和电压跟随器组成，其中减法器为差分电路，电压信号VT1和VT2通过减法器采样到电压输出信号为VT1-VT3；电压信号VT3经过反向电路采样到输出电压信号-VT3；电压信号VT1通过电压跟随器采样到输出电压信号VT1。

进一步地，所述运算网络电路AM2由两个电压跟随器和一个同相加法器组成，电压信号VT2、VT3通过电压跟随器采样到输出电压VT2、VT3；电压信号VT2、VT3通过同相加法器采样到电压输出信号为VT2+VT3。

进一步地，所述模拟开关根据各段母线的开关状态切换输出运算电压，当各段母线正常运行，母联断开时，M1、M2模拟开关将输出切换到运算电压VT1、VT2上；当I段母线开关断开，依靠母联开关从II段母线获取供电时，模拟开关将输出切换到运算电压-VT3和VT2+VT3上；当II段母线开关断开，依靠母联开关从I段母线获取供电时，模拟开关将输出切换到VT1-VT3和VT3上。

进一步地，所述电流型功率放大器电路中设有误差比较器、差动功率放大器和驱动变压器，误差比较器将采用电阻采样到的输出电流和输入电压信号进行误差比较，通过差动功率放大器放大，驱动变压器输出电流信号，使得电流信号与输入电压信号形成正比关系。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

第一，在本实用新型双母线电流互感采样控制器中，无论是电路正常工作还是某段母线断开时，通过电流型功率放大器输出的电流信号都可以反应电路中实际运行的电流，从而可用于各段母线上的补偿装置进行无功和谐波补偿。

第二，利用本实用新型的技术，在具有多段母线的电路下，无论电流互感器在系统侧还是负载侧均能独立工作，不用进行手动切换，根据各段母线开关的状态自动的将两端母线的电流互感器和母联开关位置的电流互感器信号自动转化为各段母线的实际运行电流。

附图说明

图1为现有技术中双段母线供电的电气示意图；

图2为本实用新型双母线电流互感采样控制器的电路示意图；

图3为实施例中运算网络电路AM1的电路示意图；

图4为实施例中运算网络电路AM2的电路示意图；

图5为实施例中电流型功率放大器的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为现有技术中双段母线供电的电路图，如图1所示，正常情况下母联开关CB3是断开状态，左右两侧的I段和II段母线各自独立运行，此时用电负荷产生的无功电流和谐波畸变均能够被正常检测到，因此可以正常工作。

当II段母线因故跳闸，则CB2断开，需要母联CB3开关闭合，使II段母线通过I段母线获得持续供电。但此时CT2的电流已经不能反映II段母线上的用电负荷的实际用电情况，CT2实际上是采样了II段补偿装置的输出电流，因此无法用CT2的采样电流进行无功和谐波补偿；同时CT1采样的电流中包含了II段母线的负荷电流，不能视为I段母线的用电负荷的实际电流，因此也不能用CT1的采样电流进行无功及谐波补偿。同理，当I段母线跳闸，需要经由CB3从II段获得持续供电时，也无法进行正常的无功和谐波补偿。

实施例1

图2为本实用新型双母线电流互感采样控制器的电路示意图，如图2所示，电路包括左右两段母线I段、II段和中间母联，分别具有开关CB1、CB2和CB3，在母线I段、II段和中间母联上分别串联3个电流传感器CT1、CT2和CT3和3个电流互感器T1、T2和T3，在3个电流互感器后面连接2个运算网络电路AM1、AM2，在每条输出电压信号通路上设置模拟开关，开关CB1、CB2和CB3通过编码器控制模拟开关的状态，在每条输出电压信号通路后面接入2个电流型功率放大器P1和P2。

从母联、I段母线和II段母线流出的电流通过电流传感器进行采样，获得的电流信号分别通过电流互感器转换为电压信号VT1、 VT12和VT3，电压信号通过运算网络电路输出相应的电压信号，所述开关CB1、CB2和CB3通过编码器发出二进制指令控制所述模拟开关的断开或闭合，选择相应的输出电压信号输入到电流型功率放大器转换为电流信号输出。

正常工况：当CB1闭合，CB3分断，CB2闭合时，通过编码器发出二进制指令，用来控制模拟开关M1和M2中的开关信号K1~K6的通断，从而得到输出的采样信号VT1和VT2，通过P1和P2输出正比于CT1和CT2的电流，可供I段、II段母线的补偿装置进行无功和谐波补偿。

在I段母线主供的情况下：当CB1闭合，CB3闭合，CB2分断时，通过编码器指令控制模拟开关得到采样信号VT1-VT3和VT3，通过P1、P2输出正比于VT1-VT3和VT3的电流信号，其中VT1-VT3代表I段母线的用电负荷实际运行的电流，而VT3代表II段母线的用电负荷的实际运行电流，因此可用于各段母线上的补偿装置进行无功和谐波补偿;

在II段母线主供的情况下：当CB1分断，CB3闭合，CB2闭合时，通过编码器指令控制模拟开关得到采样信号-VT3和VT2+VT3。通过P1、P2输出正比于-VT3和VT2+VT3的电流信号，其中-VT3代表I段母线的用电负荷实际运行的电流，而VT2+VT3代表II段母线的用电负荷的实际运行电流，因此可用于各段母线上的补偿装置进行无功和谐波补偿;

无论CT1、CT2安装在系统侧还在负载侧，上述推导过程均成立，因此均可使得各段补偿装置独立工作，不受供电段切换的影响。

实施例2

图3为运算网络电路AM1的电路示意图，如图3所示，图中A1为典型的差分电路实现的减法器，取R1=R2=R3=R4，此时从输入的VT1和VT2采样到的电压信号输出为VT1-VT3；图中A2为反向电路将输入的VT3反相变成输出-VT3；图中A3为电压跟随器，输入输出均为VT1。

图4为运算网络电路AM1的电路示意图，如图4所示，图中A4和A6部分均为电压跟随器，将输入与输出信号均一致分别为VT3和VT2，图中A5为典型的同相加法器，取R6=R3=R4，此时从输入的VT2和VT3采样到的电压信号输出为VT2+VT3。

实施例3

图5为优选实施例中电流型功率放大器的电路示意图，如图5所示，图中Ap为误差比较器，将通过采用电阻R1采样到的输出电流和输入电压信号Vi进行误差比较和放大，通过差动功率放大器放大后驱动变压器T1输出一个电流信号Io，使得Io与Vi成正比关系。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。