专利名称：智能涌流控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电路控制设备技术领域，涉及一种用在IOkV输电路上与断路器配合的智能涌流控制器。
背景技术：
高压交流断路器作为配电保护的基础设备，对电网的安全、稳定运行起到十分重要的作用。可靠性和选择性都是配电保护系统的四大基本要求之一，需要比电网本身可靠性能指标更高的设备来实现，所以断路器的可靠性尤为重要。涌流控制器是断路器正确完成功能的核心部件，因此对涌流控制器的可靠性尤为严格。当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就有可能出现数值很大的励磁电流(又称为励磁涌流)。这时因为变压器空载时其铁心中的磁通不能突变，此时将出现一个非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流将急剧增大。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6 8倍，其中包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，并以一定时间系数衰减。励磁涌流的大小和衰减时间跟变压器的容量大小、变压器安装地点与电源的电器距离、电力系统的容量大小、铁心中剩磁的大小和方向及铁心的性质都有关系。变压器容量大，产生励磁涌流倍数小，但励磁涌流时间常数大，存在时间长，有时要经过数秒甚至几分钟后才能会衰减到正常值。励磁涌流有一明显的特征，就是它含有大量的二次谐波，在主变主保护中就利用这个特性，设定二次谐波制动来防止励磁涌流引起保护误动作。励磁涌流的另一特征就是它的大小随时间而衰减，一开始涌流很大，一段时间后涌流衰减而零。IOkV架空线路的开关保护防止励磁涌流导致的误动作。绝大数的厂家采用在电流速断的保护出口处加一短时间的延时来躲避励磁涌流引起的保护装置误动作。一般在电流速断保护和过电流保护都采用O. 2S的延时，就目前来看运行安全。但励磁涌流衰减的速度与合闸回路及变压器绕组中的有效电阻及其他有效损耗有关，有时励磁涌流要经过数秒甚至几分钟后才能会衰减到正常值，而限时速断保护定值过小，保护装置仍有误动的可能。这种做法不适合IOkV架空线路挂有多台变压器和长距离的输电。用这种方法的涌流控制器本身并无法真正的识别涌流，而是认定电网一定存在涌流，这种方法既无科学依据、也不符合电网实情。并且在保护出口加延时这种做法，极大的降低了输电线路开关保护的灵敏性及其快速性。
发明内容本实用新型的目的是提出一种防止励磁涌流使得继电保护装置误动作，能够快速的区分励磁涌流与故障电流，保证输电线路安全、可靠运行的智能涌流控制器。本实用新型是这样来实现的智能涌流控制器，包括单片机、用于高压交流断路器分闸的脱扣电路、脱扣输出控制电路、对相电流采样的电流互感器、采样输入电路，其特征是脱扣电路与单片机的脱扣输出控制电路相连，脱扣输出控制电路采用反逻辑双驱动；电流互感器与采样输入电路相连接，采样输入电路直接与单片机的电流检测连接，采样输入电路采用交流取样；电流互感器将电流转换为可供单片机采样的电流，单片机通过全波傅氏算法求得二次谐波幅值，从而分辨出励磁涌流和故障电流。本实用新型的脱扣电路与单片机的脱扣输出控制电路相连，此输出控制电路采用反逻辑双驱动，将继电器误动率降到最低，最大程度上的保证了输出的可靠性，即保证了输电线路的稳定性与安全性。对相电流采样的电流互感器与采样输入电路相连接，采样输入电路直接与单片机的电流检测连接，此采样输入电路摒除了传统的直流取样，采用交流取样，使得单片机可获得电流的全部信息，从而能够正确的识别出采样电流是涌流还是故障电流，发出延时避让或者分闸指令。单片机之所以能够正确的识别出采样电流是涌流还是故障电流，除采用交流取样使得单片机获得全部电流信息外，同时还与单片机如何处理这些电流信息有很大的关系。本实用新型针对励磁涌流中的二次谐波的含量占基波的百分比在17 %以上，而故障电流的二次谐波占基波的百分比在9 %以下的特点，通过合适变比的互感器可将线路上的大电流转换为供装置采样的小电流，再经涌流控制器上的高精度电流互感器将电流转换为可供单片机采样的电流，用 全波傅氏算法求的二次谐波幅值。以下阐述全波傅氏算法原理，假设被采样的信号具有如下形式
权利要求1.一种智能涌流控制器，包括单片机、用于高压交流断路器分闸的脱扣电路、脱扣输出控制电路、对相电流采样的电流互感器、采样输入电路，其特征是脱扣电路与单片机的脱扣输出控制电路相连，脱扣输出控制电路采用反逻辑双驱动；电流互感器与采样输入电路相连接，采样输入电路直接与单片机的电流检测连接，采样输入电路采用交流取样；电流互感器将电流转换为可供单片机采样的电流，单片机通过全波傅氏算法求得二次谐波幅值，从而分辨出励磁涌流和故障电流。
2.如权利要求1所述的智能涌流控制器，其特征是控制器无需外接电源，直接从电流互感器二次侧接入控制器，经电流转电压过饱和型变压器，直接将电流转变为电压。
3.如权利要求1或2所述的智能涌流控制器，其特征是变压器的低压侧线圈输出经整流桥后将交流电压转变为直流电压，再经LDO电路稳压滤波，得到稳定的5V单片机芯片电源。
4.如权利要求1或2所述的智能涌流控制器，其特征是智能涌流控制器的开出电源由变压器的高压侧线圈提供，并与单片机芯片电源隔离。
5.如权利要求1所述的智能涌流控制器，其特征是脱扣电路中采用了电荷泵原理，电容 C12 为 IOOV0
6.如权利要求1所述的智能涌流控制器，其特征是脱扣电路的继电器电源直接用大容量电容给继电器供电，D3和电容Cll并联再与R2串联，利用稳压管的稳压特性，保证电容 Cll充电并稳定电压，供继电器使用，Cll为IOOOuf。
7.如权利要求1所述的智能涌流控制器，其特征是脱扣输出控制电路的继电驱动电路，采用反逻辑双驱动，将继电器线圈的两侧与光电隔离管B1、Kl的输出侧连接，再由单片机控制光电隔离管是否输出。
8.如权利要求1所述的智能涌流控制器，其特征是电流互感器的AD采样滤波电路利用二阶滤波电路将高次谐波滤掉，得到的波形送入加法器，最后送入单片机AD采样口。
9.如权利要求1所述的智能涌流控制器，其特征是单片机芯片为MCU，ROM96K, RAM 1K，PAM 4K，同时具有12位高精度AD, 20MHz主频。
专利摘要本实用新型属于电路控制设备技术领域，用在10kV输电路上与断路器配合的智能涌流控制器。包括单片机、脱扣电路、脱扣输出控制电路、电流互感器、采样输入电路，其特征是脱扣电路与脱扣输出控制电路相连，输出控制电路采用反逻辑双驱动；电流互感器与采样输入电路相连接，采样输入电路直接与单片机的电流检测连接，采样输入电路采用交流取样；单片机通过全波傅氏算法求得二次谐波幅值，从而分辨出励磁涌流和故障电流。本实用新型可以实现真正意义上的识别涌流，而且可靠性高、速度快、精度高、效果好。即使在背景技术中提到的情况下，也不会发生误动作，提供了一种真正能识别涌流和实现涌流避让、故障电流保护功能的智能涌流控制器。
文档编号H02H3/08GK202872320SQ201220403520
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者王道连, 曹正 申请人:王道连