专利名称：一种选相合闸装置的制作方法
技术领域：
一种选相合闸装置技术领域[0001]实用新型涉及一种根据电压相位控制开关合闸的装置，属于电力控制领域。
技术背景[0002]电容式电压互感器的暂态响应试验，通过考核电容式电压互感器高压端子对地短接时二次输出电压的衰减速度，判断电容式电压互感器暂态响应特性的优劣。电容式电压互感器暂态响应特性的优劣，直接决定了二次保护设备能否起到有效保护作用。在电网发生对地短路故障时，所接电压互感器应能立即反映一次电压的衰减，以保证继电保护装置迅速、正确地动作，从而达到保护输变电设备安全的目的。此时二次电压衰减的快慢，表征互感器暂态响应特性的优劣。暂态响应特性是电容式电压互感器的重要性能，暂态响应试验为电容式电压互感器的型式试验项目之一。[0003]大量试验研究表明，电容式电压互感器的暂态响应特性与一次母线短路瞬间的电压相位有关。当短路瞬间一次电压相位为0°时对电容式电压互感器的暂态响应性能的考核最为严格，当短路瞬间一次电压相位为90°时对电容式电压互感器的暂态响应性能的考核最为轻松。[0004]目前，在进行电容式电压互感器暂态响应试验时，通过手动按键触发断路器闭合形成一次母线对地短路。由于短路时一次电压相位随机，0°出现概率极低，无法实现标准要求的连续15次最严格情况下对电容式电压互感器暂态性能的考核。[0005]针对目前电容式电压互感器暂态响应试验的不足，需要一种能够判断一次电压信号相位并根据一次电压相位实时触发断路器的装置，即选相合闸功能。[0006]目前的选相装置相位判断均通过硬件电路实现，主要有两种实现方式。[0007]第一种使用窗口比较器实现选相功能，如中国专利专利CN87211356。其原理是将待判断角度对应电压作为窗口比较器的门限电压，当输入信号等于门限电压时，输出脉冲信号控制晶闸管动作。其缺点是模拟电路抗干扰能力较差，且模拟电路受温度影响较大，温度稳定性较差差。[0008]第二种是使用单片机作为核心，配合过零比较电路实现选相合闸功能，如专利 CN200820205799。当输入信号过零时，过零比较电路输出一上升沿脉冲触发单片机工作，单片机将预设的合闸角度转化为时延信息并打开定时器计时，当定时器到达延时时刻时，输出信号控制断路器动作。由于高压大厅强电磁脉冲干扰源较多，一方面会对交流信号产生较大干扰，影响过零比较电路对工频信号零点的准确判断。另一方面易干扰过零比较电路输出脉冲而产生抖动，影响单片机对脉冲信号的有效识别。[0009]这种基于硬件电路的选相合闸电路，其工作原理简单，易于实现。但在进行电容式电压互感器暂态响应试验的高压试验大厅里，有较多强电磁干扰源存在，电磁环境较为恶劣。这使得实现选相的比较电路易受干扰影响而发出错误的脉冲信号，导致系统无法正常工作。发明内容[0010]实用新型的目的是为了解决电容式电压互感器暂态响应试验装置选择短路电压相位易受谐波对工频相位判断的干扰问题，提高选相合间系统的抗干扰性，提供了一种能够在某一预设相位下实现一次母线接地短路的试验装置。该装置用于电容式电压互感器暂态响应试验中，确保在进行电容式电压互感器暂态响应试验时，短路瞬间一次电压相位角在0°或180°，达到最严格考核的目的。在选相合闸装置使用过程中，通过在试验回路的调试，得出整个试验回路的整体相差，使用软件系统对系统相差进行修正，以实现暂态响应试验时精准的相位选择。[0011]实用新型的技术方案是一种选相合闸装置，其特征在于由幅值调整电路、模数转换电路、中央控制单元、固态继电器、断路器顺序连接构成；[0012]模数转换电路将模拟电压信号转变为中央处理单元可处理的数字信号，通过数字算法实现了对母线电压信号相位的数字化判断；[0013]中央控制单元为本装置核心，一方面控制信号采集电路对输入信号的采集以及通过数字信号处理算法对信号相位的判断，另一方面通过接收合闸角度信息，当到达待合闸角度时输出控制信号触发固态继电器动作，；[0014]固态继电器，是延时时间仅为us级的固态继电器，通过固态继电器实现对380V真空断路器的准确、实时控制，并对断路器的闭合时间进行控制。[0015]其有益的技术效果是通过数字滤波技术实现对母线电压信号谐波的滤除，通过快速傅立叶算法得到母线电压的初相位并根据待合闸相位输出控制信号。由于系统使用全数字化处理，可排除谐波对工频相位判断的影响，提高了选相合间系统的抗干扰性，避免了硬件选相电路易受干扰影响而产生错误信号等问题。
[0016]图1是本实用新型的系统示意图。[0017]图2为中央处理单元的软件流程图。[0018]图3电容式电压互感器(CVT)暂态响应试验等效法试验电路。
具体实施方式
[0019]图1为系统的结构框图。选相合闸装置的核心为基于MSP430F1611微处理器的中央控制单元。首先由幅值调整电路将标准电压互感器二次输出的100V信号调整为便于模数转换电路采集的低电压信号。模数转换电路将模拟量信号变换为数字量信号后通过串行总线传输给微处理器。微处理器将数据存入先入先出(FIFO)缓冲存储器中并采用数字滤波技术滤除信号中的高次谐波，当收到合闸启动信号时，对缓冲存储器数据进行FFT算法处理得到信号的相位。由于本装置仅针对50Hz工频电压进行试验，电压每周期对应20ms。根据预设合间相位信息以及输入信号初相位通过延时得到待合间相位并输出合间控制信号。 固态继电器将微处理器输出的低压合间控制信号转化为可控制断路器的高压信号。延时控制模块则用来控制固态继电器的导通时间，即断路器的合闸时间或分闸时间。[0020]该方式的优点控制电路对输入信号使用数字信号处理技术得到初相位，抗干扰能力较强。[0021]图2为微处理器软件流程图。[0022]图3为电容式电压互感器(CVT)暂态响应试验等效法试验电路，图中Q、C2及2、 3为电容式电压互感器组成部分，1为C1与C2间的引出端子，3为电容式电压互感器中间变压器，2、3组成电容式电压互感器电磁单元部分，4为电容式电压互感器二次部分所带的负载，5为二次电压采集系统，试验中从电源9产生的高电压加在电容式电压互感器顶部高压端10处，7为电压互感器，用于测量电源9产生的高压，也可用电容分压器代替。进行试验时，C1和C2并联，一端接9产生的高压，一端接电容式电压互感器的电磁单元部分，电磁单元二次部分接规定的负载，并接二次电压采集部分；9产生的高压信号通过7转换为低电压从6处采集，采集到的信号进入选相合间装置，当按下选相合间装置合间按钮后，选相合闸装置按照预先设定的合闸相位角和合闸时间，对采集到的电压信号处理后输出合闸控制信号，控制断路器8合闸，使C1和C2并联的高压端接地，合闸时间结束后，选相合闸装置输出分闸控制信号，控制断路器分间，这样就进行了一次电容式电压互感器暂态响应试验。
权利要求1. 一种选相合间装置，其特征在于由幅值调整电路、模数转换电路、中央控制单元、 固态继电器、断路器顺序连接构成；模数转换电路将模拟电压信号转变为中央处理单元可处理的数字信号； 中央控制单元为本装置核心，一方面控制信号采集电路对输入信号的采集以及通过数字信号处理算法对信号相位的判断，另一方面通过接收合闸角度信息，当到达待合闸角度时输出控制信号触发固态继电器动作；固态继电器，是延时时间仅为US级的固态继电器，通过固态继电器实现对380V真空断路器的准确、实时控制，，并对断路器的闭合时间进行控制。
专利摘要一种选相合闸装置，其特征在于由幅值调整电路、模数转换电路、中央控制单元、固态继电器、断路器顺序连接构成；中央控制单元为本装置核心，一方面控制信号采集电路对输入信号的采集以及通过数字信号处理算法对信号相位的判断，另一方面通过接收合闸角度信息，当到达待合闸角度时输出控制信号触发固态继电器动作；固态继电器，是延时时间仅为us级的固态继电器，通过固态继电器实现对380V真空断路器的准确、实时控制，并对断路器的闭合时间进行控制。通过数字滤波技术可排除谐波对工频相位判断的影响，提高了选相合闸系统的抗干扰性，避免了硬件选相电路易受干扰影响而产生错误信号等问题。
文档编号G01R31/02GK202282274SQ201120315469
公开日2012年6月20日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者万罡, 冯翔翔, 刘彬, 刘翔, 叶国雄, 岳一石, 杨帆, 童悦, 胡蓓, 郭克勤, 陈鹏, 黄华 申请人:国网电力科学研究院