专利名称：自动跟踪补偿消弧线圈成套装置试验站的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力试验设施领域，尤其涉及一种自动跟踪补偿消弧线圈成套装置试验站。
背景技术：
自动跟踪补偿消弧线圈成套装置(Thyristor Controlled neutralizer，简称 TCN)是一种集多个高压电气设备和电脑控制器于一体的电力产品。其主要功能是用来消除配电系统单相接地瞬时性接地故障，限制弧光接地过电压，提升电网安全运行水平。它的每一单元在组成为整体之前，都要按《国家标准》、《行业标准》或合同约定进行检验。但这还不够，在组成一个整体后，还必须在按模拟实际运行条件下，对其全部功能进行考核，以验证其整体功能是否达到《国家标准》、《行业标准》或合同约定的水准。到目前为止，国内还没有一个能承担检验《自动跟踪补偿消弧线圈成套装置》的试验站，故兴建本站势在必行，顺应了建设智能电网的需要。
发明内容
本发明的目的就是克服现有产品存在的缺点和不足，提供一种自动跟踪补偿消弧线圈成套装置试验站。本发明的目的是这样实现的为了促进TCN在技术上不断创新，在质量上不断提升，需要其在运行中具有较好的有效性和稳定性。本发明简化了在使用点安装后的交接试验程序，对通过全功能考核的 TCN，在交接调试中只需作不同运行方式下电网中性点不对称电压和电网电容电流测量，而此项试验是依靠对TCN的控制器来完成，没有任何风险。具体地说，本试验站包括实验对象——由Z型接地变压器、辅助设备、TCN消弧线圈和控制器组成的自动跟踪补偿消弧线圈成套装置和电网电源；设置有10. 5KV母线、隔离电源、三相电压互感器、固定电容器组、投切电容器组、 故障点接地状态运作开关、仪表盘和接口端子板；其连接关系是电网电源、隔离电源和电源母线依次连接，自动跟踪补偿消弧线圈成套装置、三相电压互感器、固定电容器组、投切电容器组和故障点接地状态运作开关分别与电源母线连接，分别得到隔离的实验电源；仪表盘和接口端子板的接线端子分别与其他功能块对应的接线端子对接，实现有关参数的测量。本试验站的工作原理是本试验站是按实体仿真理念设计的，所谓实体仿真理念是令被考核的TCN处在与它实际运行相同的电磁环境下接受考核性试验，即承受的电压、通过的电流与电网的联接， 控制器的接线，电压互感器、电流互感器的一、二次接线均与TCN实际运行一样。唯有电网三相对地电容是用高压电容器模拟，各相电容器电容量的大小按试验要求组合。开关运行程序是按照考核项目设定，开关运行过程导致电网电压、电流、消弧线圈电压、电流的暂态、 稳态过程的现象是逼真于实际状态的，并被暂态记录仪记录下来，控制器不但猎取记录了这些信息，而且根据猎取的信息量作出判断施行控制策略，完成每项试验任务。本发明具有下列优点和积极效果①本试验站提供了一个用来考核TCN全功的平台，使用方便，安全可靠；②简化了 TCN在使用点安装后的交接试验程序，对通过全功能考核的TCN，在交接调试中只需作运行方式下电网的中性点不对称电压和电容电流测量，而测量又是由控制器执行完成，没有任何风险；③本试验站的启用能促进TCN在技术上的不断创新，在质量上的不断提升，其有益效应将集中体现在电网运行安全水平的提高。
图1是本发明的结构方框图；图2是本发明的工作原理图；图3. 1是图2的放大图(左半边)；图3. 2是图2的放大图(右半边)。其中00-自动跟踪补偿消弧线圈成套装置(TCN)，Ol-Z型接地变压器，02-辅助设备，03-TCN消弧线圈，04-控制器；10-电网电源；20-电源母线；30-隔离电源，31-降压变压器，32-升压变压器；40-三相电压互感器；50-固定电容器组；60-投切电容器组；70-故障点接地状态运作开关；80-仪表盘；90-接口端子板。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明一、总体如图1、图2、图3. 1、图3. 2，本试验站包括实验对象——由Z型接地变压器01、辅助设备02、TCN消弧线圈03和控制器04组成的自动跟踪补偿消弧线圈成套装置00和电网电源20 ；设置有10. 5KV母线10、隔离电源30、三相电压互感器40、固定电容器组50、投切电容器组60、故障点接地状态运作开关70、仪表盘80和接口端子板90 ；
其连接关系是电网电源20、隔离电源30和电源母线10依次连接，自动跟踪补偿消弧线圈成套装置00、三相电压互感器40、固定电容器组50、投切电容器组60和故障点接地状态运作开关 70分别与电源母线10连接，分别得到隔离的实验电源；仪表盘80和接口端子板90的接线端子分别与其他功能块对应的接线端子对接， 实现有关参数的测量。二、功能块0、自动跟踪补偿消弧线圈成套装置(TCN)OOOUZ型接地变压器01Z型接地变压器01是TCN输送感性电流至故障点的桥梁；它的中性点与TCN消弧线圈03相接，高压端子A、B、C由^IFN3-10负荷开关接至10. 5KV母线10。02、辅助设备02辅助设备02包括相互并联的3、5次双调谐滤波器和电压互感器；3、5次双调谐滤波器用来滤除TCN输出电流中的3、5次谐波分量的。JDZJ-10、10000/100、0. 5级电压互感器是用来测量中性点电压Un的，Un信息量传递给控制器04的暂态记仪相应接口。03、TCN 消弧线圈 03 TCN消弧线圈03是由高电抗变压器和双向可控硅并联组成可控导纳，通过调节可控硅的导通角调节输出电流；LFS-10、0. 5级、100/5电流互感器是测量输出电流的，输出的电流信息传送到控制器04的暂态记录仪相应的接口和仪表盘80相应的电流表端子；可控硅的K1、G^K2A2与控制器04相应的接口对接；可控硅还并联一个分频谐振阻尼器。04、控制器 04控制器04是TCN的核心组件。1、10. 5KV 母线 1010. 5KV母线10是一种经过隔离的电源。2、电网电源20电网电源20是从电网10. 5KV系统引入的10. 5KV电源。3、隔离电源30隔离电源30由相互连接的降压变压器31和升压变压器32组成。降压变压器 31 是 1Χ3Φ、630KVA、10KV士2X2. 5 % /0. 4KV 变压器，配用 D200、 D210-6003300开关，将电压由10. 5KV降至400V。升压变压器32 是 1Χ3Φ、630KVA、10KV士2X2. 5 % /0. 4KV 变压器，配用 D200、 D210-6003300 开关，将电压由 400KV 升到 10. 5KV。10. 5KV 由 1#FN3-10 负荷开关连接 10. 5KV 母线 10，配有 3XLFS,200/5,0. 5 级电
流互感器，其二次的信息量接至仪表盘80相应的电流表端子。4、三相电压互感器40三相电压互感器40是3XJDZJ-10、10000/100,0. 5级电压互感器，用来测量三个相电压Ua、WKUC及零序电压Utl ；这些电压信息量输入控制器04的暂态记录仪相对应的接口及仪表盘80相对应的电压表端子。5、固定电容器组50用Cal、Cbl, Ccl分别表示固定电容器组50的A、B、C三相的对地电容值；为适应试验时中性点不对称电压值取值要求，使Cbl = Ccl, Cal彡0. 9Cbl。固定电容器组50用3#FN_10开关投切。6、投切电容器组60用Ca2、Cb2、Cc2分别表示投切电容器组60的A、B、C三相投切电容的对地电容值；为适应试验时中性点不对称电压值取值要求，使Cb2 = Cc2, Ca2彡0. 9Cb2。投切电容器组60用4#FN-10、5#FN-10、6#FN-10开关投切。7、故障点接地状态运作开关70故障点接地状态运作开关70用7#FN_10开关投切。8、仪表盘 80仪表盘80包括第1多功能表81、第2多功能表82、第3多功能表83、第IMA电流表84、第2MA电流表854、第3MA电流表86、第IMV电压表87和第2MV电压表88 ；1)第1多功能表81第1多功能表81的电压接线端子队、队、仏分别与三相电压互感器40的电压接线端子ua、ub、u。对接；第1多功能表81的电流接线端子Iabe分别与升压变压器32的三个电流互感器次级端子对接。第1多功能表81是测量10. 5KV母线10的线电压Uab、Ube、Uea，相电压Ua、Ub、U。，电源频率，电源电流Ia、Ib、I。，功率因素，有功功率和视在功率的。2)第2多功能表82第2多功能表82的电压接线端子Ua、Ub、U。分别与三相电压互感器40的电压接线端子队、队、仏端子对接；第2多功能表82的电流接线端子Iabe分别与固定电容器组50的三个电流互感器次级端子对接。第2多功能表82是测量10. 5KV母线10的线电压Uab、Ube、Uea，相电压Ua、Ub、U。，电源频率，固定电容器组50的三相电流Ia、Ib、I。，有功功率，无功功率和功率因素的。3)第3多功能表83第3多功能表83的电压接线端子Ua、Ub、U。分别与三相电压互感器40的接线端子 ua、ub、u。对接；第3多功能表83的电流端子Iabe与投切电容器组60的三个电流互感器次级端子对接。第3多功能表83是测量10. 5KV母线10的线电压Uab、Ub。、U。a，相电压Ua、Ub、U。，电源频率，投切电容器组60的三相电流Ia、Ib、I。，有功功率，视在功率和功率因素的。4)第 IMA 电流表 84第IMA电流表84的二次端子与故障点接地状态运作开关70的电流互感器的二次端子、相接；
第IMA电流表84是测量故障点残流的。5)第 2MA 电流表 85第2MA电流表85的端子与TCN消弧线圈03高电抗变压器地端电流互感器二次端子Inl相接；第2MA电流表85是测量TCN消弧线圈03高电抗变压器的电流的。6)第 3MA 电流表 86第3MA电流表86的接线端子与TCN消弧线圈03高电抗变压器二次侧电流互感器的端子相接；第3MA电流表86是测量TCN消弧线圈03高电抗变压器二次侧电流的。7)第 IMV 电压表 87第IMV电压表87的端子是与三相电压互感器40的开口三角电压U。对接；第IMV电压表87是测量零序电压的。8)第 2MV 电压表 88第2MV电压表88的端子是与辅助设备02中电压互感器次端子Unl相接；第2MV电压表88是测量电网中性点电压的。9、接口端子板90接口端子板90是控制器04测量信号、可控硅控制信号、电源端子三者的接口端子板。接口队、队、队与三相电压互感器40中电压互感器的队、队、队对接；接口 Un与辅助设备02中电压互感器Unl端子相接；接口 Inl与TCN消弧线圈03中高电抗变压器所接电流互感器的Inl相接；接口 Lpn与电源的L、n相接;接口 G1、K1、G2、K2分别与TCN消弧线圈03中可控硅Gl、Kl、G2、K2相接。二、试验方法按照图2配置高压电气设备、电力电子设备及用于试验的特殊仪器仪表来实现它对TCN的考核目标。为适应整组投切、单相断线和两相断线投切试验，采用3台FN3-10负荷开关。其中4#FN3-10用作整组电容投切，5#FN3-10用作A相电容投切，6#FN3_10用作B、C相电容投切。整组电容投切前，必须先投5#FN3-10和6#FN3-10。7#FN3-10开关用作故障点接地状态运作。该开关的A、B相动触头分别接有一个 IOKV 刀闸 s”&。当作“A相断线并随接地”试验时，S1合上、S2断开，当作“B、C相断线并随B相接地”试验时，S1断开，S2合上。LFS_10、25/5电流互感器是用来测量残流的，它是装在一个IOkV的瓷绝子上，当作金属性接地试验时，它的一次侧直接与地线联接，当作电阻型接地试验时，它一次的地端经电阻与地线联接；当作断弧试验时，它一次的地端应与缠绕在绝缘子表面的金属丝的首端相接。(一)本试验站对TCNOO考核项目的实施程序1、电容安置
(1)电网总电容取值
IO6= (1.1 ，CA、CB、Cc为三相对地电容的微法数，Xeql为高电
抗变下的等效短路电抗值(Ω )，CA、Cb、Cc取值:CB = Cc、Ca = 0. 9CB(2)固定组电容取值
IO6,、 IO6-= (0.85 0.9)-Cal、Cbl、Ccl 取值Cbl = Ccl Cal = 0. 9Ccl(3)投切组电容取值
IO6,、 IO6-= (0.15 0.1)-
HCa2 +Cb2 +Cc2)m(CA+CB+Cc)Ca2、Cb2、Cc2 取值Cb2 = Cc2 Ca2 = 0. 9Cb22、正常情况下，电网电容的跟踪监测及调谐试验投1#FN3_10—投^ ^3_10—投3#FN3_10，控制器在1〃内测出容抗值并按预定脱谐度调定可控硅导通角S。一投5# 吧-10，6# 吧-10—投4# ^3开关，控制器在1〃内测出电网容抗值并按预定的预定脱谐度调定可控硅导通角S。一断开4#刚5-10开关，控制器在1"内测出电网容抗值并按预定脱谐度调定可控硅导通角S。。3、单相金属性接地及调谐试验将7#FN3_10接地运作开关置于金属性接地状态(但此时开关处于断开状态)— 合 5#FN3-10、6#FN3-10 —合 4#FN3-10 —合 3#FN3-10 —合 7#FN3，TCN 应在 0.02〃 内向故障点输送补偿电流，故障点残流不大于10A，残流稳定时间小时IOOms —断开7#FN3-10，接地故障消逝，电网恢复正常。控制器在2秒内重新测定出电网容抗值，并按预定脱谐度调定可控硅导通角δ °。控制器能识别这是单相接地故障。4、单相电阻型接地及调谐试验。只需将7#FN3_10接地运作开关改置于电阻接地状态(但此时7#FN3_10处于断开状态)，其他运作程序同金属性接地试验。5、断弧试验将7#FN3_10开关置于经细金属丝接地状态(但此时开关仍处于断开状态)—合 5#FN3-10、6#FN3-10 —合 4#FN3_10 —合 3#FN3_10 —合 7#FN3_10，此时金属丝熔断，电网恢复正常，但电网处在中性点径6000Ω电阻接地状态。控制器在2"内重新测出电网容抗值并按预定脱谐度调定可控硅导通角S °。6、单相断线并接地及调谐试验将7#FN3_10接地运作开关置于A相经电阻接地状态(但此时开关仍处在断开状态)—合 3#FN3-10 —合 5#FN3-10、6#FN3-10 —合 4#FN3_10 —断开 5#FN3_10，此时 A 相断线(相当于导线折断未着地时段)，此时控制器在2"以内测出断线后的电网容抗值并按预定脱谐度调定可控硅的导通角S。一合上7#FN3-10，此时系A相断线接地，TCN在一周波内向故障点输送补偿电流，故障点残流小于10A，残流稳定时间小于IOOms —断开7#FN3-10， 此时电网回到A相断线的运行状态，控制器在2"以内重测电网容抗值并按预定脱谐度调定可控硅导通角δ°。控制器能识别这是A相断线接地故障。
7、两相断线并一相接地及调谐试验将7#FN3_10断接地状态置于B相经电阻接地(但此开关仍处在断开状态)—合 3#FN3-10 —合 5#FN3-10，6#FN3-10、4#FN3-10 —断开 6#FN3_10，此时电网呈 B、C 两线折断悬空状态，控制器在2"内测出电网容抗值并预定的脱谐度调定可控硅导通角δ° —合上 7#FN3-10，此时相当于B相导线已着地，TCN在一周波内向故障输送补偿电流，残流在IOA以内，残流稳定时间小于IOOms —断开#7FN3-10，此时相当于故障点断弧或人工排除接地故障，电网恢复到B、C两相断线状态。控制器在2"以内重新测出电网电容电流并按预定调谐度调定可控硅的导通角S。控制器能识别这是B、C两相断线一相接地故障。8、成套装置带接地运行2小时试验。将TCN的可控硅导通角调到180°，7#FN3_10置于金属性接地状态，使成套装置处在额定电流下持续运行2小时，考核高电抗变压器，接地变压器，可控硅、滤波器的电感和电容元件、分频谐振阻尼器等组件的温升、噪音水平或有无其它异常情况。9、滤波器滤波效果考核手动调节可控硅导通角(0-180° )，测量滤波器的入口、出口及滤波器本身的基波、谐波电流。10、滤波器电感、电容元件上的电压、电流测量手动调节可控硅的导通角，测量不同导通角下各电感、电容元件的电压和电流。( 二 )本试验站的启动和应用情况本试验站于2010年8月底建成，紧接着在9月 11月对一台电压为10KV，容量为
315
315KVA的TCN自动跟踪补偿消弧线圈成套装置进行试验。
6.062/0.61、电网模拟电容的配置电网电容分成固定组和投切组。固定组是模拟不被投切线路的总电容量。投切组是模拟可投切线路的电容量。投切组电容是用三个开关来控制的，即6#FN3-10的A相动触头接A相电容，其静能头与4#FN3-10的A相动触头相接；7#FN3_10开关的B、C相动触头接 B、C相电容，其B、C相静触头与4#FN3-10B、C相的动触头相接。这样连接的目的是既能以 4#FN3-10作线路三相电容的操切操作，又能作单相断线和两相断线操作。
权利要求
1.一种自动跟踪补偿消弧线圈成套装置试验站，包括实验对象——由Z型接地变压器 (01)、辅助设备(02)、TCN消弧线圈(03)和控制器(04)组成的自动跟踪补偿消弧线圈成套装置(00)和电网电源(20)；其特征在于设置有10. 5KV母线(10)、隔离电源(30)、三相电压互感器(40)、固定电容器组(50)、 投切电容器组(60)、故障点接地状态运作开关(70)、仪表盘(80)和接口端子板(90)；其连接关系是电网电源(20)、隔离电源(30)和电源母线(10)依次连接，自动跟踪补偿消弧线圈成套装置(00)、三相电压互感器(40)、固定电容器组(50)、投切电容器组(60)和故障点接地状态运作开关(70)分别与电源母线(10)连接，分别得到隔离的实验电源；仪表盘(80)和接口端子板(90)的接线端子分别与其他功能块对应的接线端子对接， 实现有关参数的测量。
2.按权利要求1所述的试验站，其特征在于所述的隔离电源(30)由相互连接的降压变压器(31)和升压变压器(32)组成。
3.按权利要求1所述的试验站，其特征在于所述的仪表盘(80)包括第1多功能表(81)、第2多功能表(82)、第3多功能表(83)、第 IMA电流表(84)、第2MA电流表(85)、第3MA电流表(86)、第IMV电压表(87)和第2MV电压表(88)；第1多功能表(81)的电压接线端子i/a、i/b、i/。分别与三相电压互感器(40)的电压接线端子i/a、i/b、i/。对接；第1多功能表(81)的电流接线端子Jab。分别与升压变压器(32)的三个电流互感器次级端子对接；第2多功能表(82 )的电压接线端子Ua、Ub、U c分别与三相电压互感器(40 )的电压接线端子i/a、i/b、i/。端子对接；第2多功能表(82)的电流接线端子/ab。分别与固定电容器组(50)的三个电流互感器次级端子对接；第3多功能表(83)的电压接线端子i/a、i/b、i/。分别与三相电压互感器(40)的接线端子 H K对接;第3多功能表(83)的电流端子/ab。与投切电容器组(60)的三个电流互感器次级端子对接；第IMA电流表(84)的二次端子与故障点接地状态运作开关(70)的电流互感器的二次端子A相接；第2MA电流表(85)的端子与TCN消弧线圈(03)高电抗变压器地端电流互感器二次端子/nl相接；第3MA电流表(86)的接线端子与TCN消弧线圈(03)高电抗变压器二次侧电流互感器的端子相接；第IMV电压表(87)的端子是与三相电压互感器(40)的开口三角电压Utl对接；第2MV电压表(88)的端子是与辅助设备(02)中电压互感器次端子t相接。
4.按权利要求1所述的试验站，其特征在于所述的接口端子板(90 )是控制器(04 )测量信号、可控硅控制信号、电源端子三者的接 □端子板；接口 H 与三相电压互感器(40)中电压互感器的H K对接； 接口 Vn与辅助设备(02)中电压互感器&端子相接； 接口 Jnl与TCN消弧线圈(03)中高电抗变压器所接电流互感器的Jnl相接； 接口 Lpn与电源的L、n相接；接口 G1、K1、G2、K2分别与TCN消弧线圈(03)中可控硅Gl、Kl、G2、K2相接。
全文摘要
本发明公开了一种自动跟踪补偿消弧线圈成套装置试验站，涉及电力试验设施领域。本试验站包括实验对象TCN和电网电源；设置有10.5KV母线、隔离电源、三相电压互感器、固定电容器组、投切电容器组、故障点接地状态运作开关、仪表盘和接口端子板；电网电源、隔离电源和电源母线依次连接，自动跟踪补偿消弧线圈成套装置、三相电压互感器、固定电容器组、投切电容器组和故障点接地状态运作开关分别与电源母线连接，分别得到隔离的实验电源；仪表盘和接口端子板的接线端子分别与其他功能块对应的接线端子对接，实现有关参数的测量。本发明使用方便，安全可靠；简化了TCN在使用点安装后的交接试验程序；促进TCN在技术上不断创新，在质量上不断提升。
文档编号G01R31/00GK102253291SQ201110105990
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者唐松平, 李建生, 马利军 申请人:湖北中兴电力试验研究有限公司