过零启动电压互感器谐振消谐电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型应用于电力系统继电保护及仪器仪表设备，属于电子电路技术范畴，具体地说是一种电压互感器铁磁谐振消除电路。
【背景技术】
[0002]我国的电力系统中，6?66KV中压配电网络采用中性点不接地的接线方式，该接线方式具有运行相对安全，单相接地电流小，发生单相接地时允许短时间运行等优点。
[0003]一方面，小电流接地系统中，由于没有接地点存在，当发生单相接地时，健全相对大地和故障相会形成较大的分布电容。此时故障相对大地电压降低至0，健全相电压升高至线电压(V 3倍)，故障点产生电容性电流。当故障解除时，由于电容电流充电所产生的多余电荷通过电压互感器高压线圈极易产生低频的铁磁谐振发生。另一方面，由于近年来变频设备、和开关电源供电的直流设备增加，导致中压配电系统的运行参数发生较大变化，也成为导致铁磁谐振频繁出现的主要原因之一。铁磁谐振发生后，电压互感器一次绕组产生较大的电流，且这种谐振状态极易长时间自保持，如果不能及时消除将会造成烧毁熔断器、PT爆炸等事故。
[0004]目前常用的电压互感器铁磁谐振消除方法有两种:
[0005]1、在电压互感器中性点串联由压敏元件构成的一次消谐器。这种方法接线简单，但对谐振的判断时间较长，且压敏元件长期使用容易失效。压敏元件失效后不能及时做出预警，从而造成安全隐患。
[0006]2、在电压互感器二次侧开口三角处安装微机消谐装置，谐振发生时短接开口三角端，吸收谐振能量，破坏谐振产生条件，消除铁磁谐振。此方法判断谐振状态较为准确，但短接时会产生较大涌流，容易损坏消谐装置触点，且长期使用会对电压互感器造成损坏。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种过零启动电压互感器谐振消谐电路。
[0008]本实用新型提供一种过零启动电压互感器谐振消谐电路，其包括电压互感器，其包括用于判断电压互感器处于谐振状态的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分别与用于采集电压互感器感应的交流电压信号的采样电路、提供比较基准电压的基准值电路连接，所述控制芯片MCU还电连接有消谐电路，所述消谐电路包括并联在电压互感器两端可控硅Q1，所述可控硅Ql的控制端与控制芯片MCU的输出端连接。
[0009]所述可控硅Ql与控制芯片MCU的输出端之间设有光耦隔离电路。
[0010]所述采样电路包括交流电压信号采集电路以及低通滤波器。
[0011]所述采样电路的输入端之间并联用于吸收输入电压中的差模高频干扰信号的电容 CXlo
[0012]所述采样电路的输入端分别接用于吸收输入电压中的共模高频干扰信号的电容CYl和电容CY2，且电容CYl和电容CY2分别接地。
[0013]所述交流电压信号采集电路包括电压变换器TV1。
[0014]所述基准值电路包括提供基准电压的基准电压电路以及用于提供过参考电压的虚地电路。
[0015]所述虚地电路包括芯片U4，电解电容C8，电容C9以及电容C7，所述芯片U4的I脚输出虚地电压，所述芯片U4的I脚依次并联电解电容C8和电容C9接地，芯片U4的8脚串联电容C7接地。
[0016]所述基准电压电路包括芯片U3、电容C3、电解电容C4、电容C5和电解电容C6，所述芯片U3的2脚接电源VCC，且依次通过电解电容C4和电容C3接地，芯片U3的6脚分别接虚地电路的输入端以及控制芯片MCU的vref端，所述芯片U3的6脚依次通过电容C5，电解电容C6接地。
[0017]实用新型的有益效果是:使用交流可控硅作为消谐元件，整个电路无触点，提高了消谐启动速度和电路的可靠性。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明:
[0020]图1中VCC和GND是控制芯片MCU的5V工作电源，由微机消谐装置的开关电源模块提供。
[0021]本实用新型提供一种过零启动电压互感器谐振消谐电路，其包括电压互感器A，其包括用于判断电压互感器处于谐振状态的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分别与用于采集电压互感器感应的交流电压信号的采样电路、提供比较基准电压的基准值电路连接，所述控制芯片MCU还电连接有消谐电路，所述消谐电路包括并联在电压互感器两端可控硅Q1，所述可控硅Ql的控制端与控制芯片MCU的输出端连接。
[0022]通过在电流互感器两端设置可控硅Q1，通过可控硅Ql对电流互感器进行消谐处理，可控硅属于无触点零件，能够使整个电路无触点，提高了消谐启动速度和电路的可靠性。
[0023]所述可控硅QI与控制芯片MCU的输出端之间设有光耦隔离电路，采用光耦隔离电路作为可控硅Ql与控制芯片MCU之间的连接电路，降低外部干扰，提高消谐动作的准确性。
[0024]所述采样电路包括交流电压信号采集电路以及低通滤波器。所述交流电压信号采集电路包括电压变换器TV1。电压变换器TVl输出的交流电压信号叠加到以虚地电路输出的Acom为参考点的直流分量，抬高2.048V后，使双极性输入交流信号变换成AD模块工作范围内可采集的单极性信号，再经过由电阻R1，电容Cl，电阻R2以及电容C2所构成的二阶RC低通滤波器后，送入控制芯片MCU内部的AD采样通道。
[0025]所述采样电路的输入端之间并联用于吸收输入电压中的差模高频干扰信号的电容 CXlo
[0026]所述采样电路的输入端分别接用于吸收输入电压中的共模高频干扰信号的电容CYl和电容CY2，且电容CYl和电容CY2分别接地。
[0027]电压互感器开口三角电压3Uo/3Uon由接线端子Al、A2输入，送入150V/1.414V电压变换器TVl。电路中电容CXl用来吸收输入电压中的差模高频干扰信号，电容CYl、电容CY2用来吸收输入电压中的共模高频干扰信号。
[0028]所述基准值电路包括提供基准电压的基准电压电路以及用于提供过参考电压的虚地电路。
[0029]所述虚地电路包括芯片U4，电解电容C8，电容C9以及电容C7，所述芯片U4的I脚输出虚地电压，所述芯片U4的I脚依次并联电解电容C8和电容C9接地，芯片U4的8脚串联电容C7接地，其构成一个2.048V的虚地，用做MCU交流信号输入的参考点。
[0030]所述基准电压电路包括芯片U3、电容C3、电解电容C4、电容C5和电解电容C6，所述芯片U3的2脚接电源VCC，且依次通过电解电容C4和电容C3接地，芯片U3的6脚分别接虚地电路的输入端以及控制芯片MCU的vref端，所述芯片U3的6脚依次通过电容C5。电解电容C6接地。其通过构成一个4.096V的0.2%精度基准电压源VREF，用于MCU的AD采样基准源，此基准电压源温漂在20ppm以内。
[0031 ] 控制芯片MCU采集到输入的交流信号后，通过DFT计算，得出开口三角电压中的基波、二分频、三分频、三倍频等各频率分量，以判断电压互感器是否处于谐振状态。当电压互感器处于谐振状态时，MCU预启动标志置“ I ”，预启动标志置“ I ”后，控制芯片MCU根据当前采集点的数值与虚地电路输出的参考零点Acom的数值进行比较，当采样电压由“ + ”到或由到“ + ”接近O或者等于O时，确定此时为输入电压过零点。
[0032]当输入电压越过零点时刻，控制芯片MCU由I/O接口发出启动信号，控制消谐电路启动，控制芯片MCU经电阻R3启动光电耦合器U2，再由U2启动交流可控硅Ql，接通PT开口电压两端3Uo、3Uon，
[0033]消谐持续2秒后，控制芯片MCU启动信号终止，完成一次消谐动作，电路进入监视状态，当电压互感器再次出现谐振时，重复以上过程。
[0034]采用过零启动电压互感器谐振消谐电路在电压越过零点时刻启动，启动时过涌流过消谐元件，对微机消谐装置起到了保护作用，延长了其使用寿命，在消除谐振的同时，最大程度的减小了对电压互感器的损坏。
[0035]实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种过零启动电压互感器谐振消谐电路，其包括电压互感器，其包括用于判断电压互感器处于谐振状态的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分别与用于采集电压互感器感应的交流电压信号的采样电路、提供比较基准电压的基准值电路连接，所述控制芯片MCU还电连接有消谐电路，其特征在于:所述消谐电路包括并联在电压互感器两端可控硅Q1，所述可控硅Ql的控制端与控制芯片MCU的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述可控硅Ql与控制芯片MCU的输出端之间设有光耦隔离电路。
3.根据权利要求1所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述采样电路包括交流电压信号采集电路以及低通滤波器。
4.根据权利要求1或3所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述采样电路的输入端之间并联用于吸收输入电压中的差模高频干扰信号的电容CX1。
5.根据权利要求1或3所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述采样电路的输入端分别接用于吸收输入电压中的共模高频干扰信号的电容CYl和电容CY2，且电容CYl和电容CY2分别接地。
6.根据权利要求3所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述交流电压信号采集电路包括电压变换器TVl。
7.根据权利要求1所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述基准值电路包括提供基准电压的基准电压电路以及用于提供过参考电压的虚地电路。
8.根据权利要求7所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述虚地电路包括芯片U4，电解电容C8，电容C9以及电容C7，所述芯片U4的I脚输出虚地电压，所述芯片U4的I脚依次并联电解电容C8和电容C9接地，芯片U4的8脚串联电容C7接地。
9.根据权利要求7所述的过零启动电压互感器谐振消谐电路，其特征在于，所述基准电压电路包括芯片U3、电容C3、电解电容C4、电容C5和电解电容C6，所述芯片U3的2脚接电源VCC，且依次通过电解电容C4和电容C3接地，芯片U3的6脚分别接虚地电路的输入端以及控制芯片MCU的vref端，所述芯片U3的6脚依次通过电容C5，电解电容C6接地。
【专利摘要】本实用新型提供一种过零启动电压互感器谐振消谐电路，其包括电压互感器，其包括用于判断电压互感器处于谐振状态的控制芯片MCU，所述控制芯片MCU分别与用于采集电压互感器感应的交流电压信号的采样电路、提供比较基准电压的基准值电路连接，所述控制芯片MCU还电连接有消谐电路，所述消谐电路包括并联在电压互感器两端可控硅Q1，所述可控硅Q1的控制端与控制芯片MCU的输出端连接，使用交流可控硅作为消谐元件，整个电路无触点，提高了消谐启动速度和电路的可靠性。
【IPC分类】H01F38-24, H01F27-34, H02H7-26
【公开号】CN204464978
【申请号】CN201520213279
【发明人】郭锋, 丁凌云, 徐海波
【申请人】南宏电力科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月10日