专利名称：磁阀式消弧线圈控制及接地故障线路辨识一体化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种配电网中电力设备控制与保护综合装置，具体说涉及一种磁
阀式消弧线圈控制和接地故障线路辨识的一体化设备。
背景技术：
随着配电网的迅速发展，配电网出线的数目越来越多。在给更多用户供电的同时， 配电网的对地电容也越来越大，并且配电网发生接地故障的可能性也越来越大。而其中单 相接地故障又占接地故障总数的80%以上。 此时若发生单相接地故障，电弧将会较大，而不能自动熄灭。但是非接地相对地的 电压会升高，并且断续性电弧接地时还会产生弧光过电压，长期运行可能会引发相间故障。 所以在系统出现单相接地故障后，首先应设法降低电弧电流使故障情况不会发生恶化，其 次再辨识出发生接地故障的线路，对该线路进行重合闸，切断接地点处的残余电弧电流。 因此在此背景要求条件下，目前国内外主要使用消弧线圈来起到降低电弧电流的 作用，另外再采用故障选线装置来寻找故障线路。但目前普遍的情况是消弧线圈和故障选 线为不同厂家的产品，两个原本需要紧密配合的装置不仅没有协调，而且不同种类的消弧 线圈特性不同给选线装置的准确选线带来极大的困难。实际运行过程中，这也是小电流选 线装置的选线正确率不高的重要因素之一。 现有的消弧线圈按可否改变电感值可以分为可调消弧线圈和不可调消弧线圈。可 调消弧线圈按照调节方法不同可以分为调节匝数或改变抽头型消弧线圈、调节气隙型消 弧线圈和磁控型消弧线圈。 调节匝数或改变抽头型消弧线圈不能连续调节电感，因而难以实现自动精确跟踪 补偿电容电流。调节气隙型消弧线圈通过改变气隙长度来调节线圈电感，动态响应速度慢， 后期维护费用大，工作噪音大。磁控型消弧线圈采用电力电子控制，可靠性高，响应速度快， 采用避开谐振点的动态全补偿工作方式，实现电容电流的最佳补偿。 配电网单相接地故障自动选线是目前研究的热点技术问题。已提出不少的选线原 理和方法，但没有出现一种方案能够非常圆满地解决该问题。系统在中性点加装消弧线圈 使得零序电流大大减小，是导致选线装置的选线正确率降低的主要因素。并且不同的消弧 线圈的特性是不一样的。因此如果将选线装置与消弧线圈制成一体化综合设备，那就使得 选线装置和消弧线圈可以相互配合，提高选线的正确率。
发明内容本实用新型的目的就是针对现有单相接地故障选线装置与消弧线圈没有协调配 合功能，使得选线正确率不高这一现状，提出一种磁阀式连续可调消弧线圈控制及故障线 路辨识一体化装置。 为完成上述发明目的所采取的技术方案是一种磁阀式消弧线圈控制及接地故障 线路辨识一体化装置，包括磁阀式连续可调消弧线圈，其特征是由磁阀式连续可调消弧线
3圈、消弧线圈控制器和后台显示控制器组成； 消弧线圈控制器的DSP TMS320F2812处理器的ADCINA 0 7禾P ADCINB0 7接口与磁阀式连续可调消弧线圈及电网相联接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB与研祥EWS-843V后台显示控制器串口相联接构成RS485通讯，后台显示控制器内装有PCI-1713研华采集卡。本实用新型的有益效果 本实用新型制成的环氧树脂浇注磁阀式连续可调消弧线圈及选线综合装置具有以下有益效果 1、不会使系统出现虚幻接地现象； 由于本实用新型中的磁阀式连续可调消弧线圈在系统正常运行时处于空载状态，当系统发生单相接地时，消弧线圈的输出电流增加完全补偿系统容性电流。因此不会出现使用普通消弧线圈的虚幻接地现象。 2、本实用新型具有可靠性极高，经久耐用，免维护，使用寿命长等特点； 本实用新型中磁阀式连续可调消弧线圈部分采用薄绝缘带填料，真空浇注技术，
使树脂的膨胀系数接近铜导线膨胀系数，可以防止线圈长期运行产生龟裂现象，具有无污
染、免维护、自熄等特点。本实用新型的后台显示控制器采用工业级工控机，其性能稳定、免
维护，使用寿命长。 3.本实用新型装置响应速度快，从空载到额定容量的过渡过程时间为0. 15秒，完全可以满足消弧自动跟踪和快速选出故障线路系统的要求； 本实用新型装置在判断出发生故障后能够快速调节磁阀式连续可调消弧线圈的
输出电流，从空载到额定容量的过渡过程时间为0. 15秒。并且在这段过渡过程中，本实用
新型的后台显示控制器利用本装置中磁阀式连续可调消弧线圈的特性快速判断出故障线
路，从而满足消弧自动跟踪和快速选出故障线路系统的要求。 4、结构紧凑，省去常规选线控制器，减少成本、提高效率、外形美观。 该技术方案的特色之处是 (1)环氧树脂浇注磁阀式连续可调消弧线圈和故障线路辨识装置组成一个综合系统，来完成消弧和选线两个功能； (2)综合系统只需一个后台机和一个前台控制器完成所有功能，减少装置的总成本； (3)通过两个部分的协调配合工作不仅可以保证消弧线圈的正常稳定工作，还能极大提高故障线路辨识的正确率。
图1是为本实用新型总体的结构示意图。[0025] 图2是整体工作流程图。
具体实施方式结合附图说明本实用新型的结构。 本实用新型一种磁阀式消弧线圈控制及接地故障线路辨识一体化装置，由磁阀式连续可调消弧线圈1、消弧线圈控制器2和后台显示控制器3三部分组成，如图l所示，磁阀式连续可调消弧线圈1采用商品环氧树脂浇注磁阀式连续可调消弧线圈，按现行方式磁阀式连续可调消弧线圈1输出端与电网4相联接，电网4的输出端与消弧线圈控制器2的电压、电流信号检测端相联接。消弧线圈控制器2可采用现行消弧线圈控制器，本实用新型采用的消弧线圈控制器2的处理器为DSP TMS320F2812，是TI公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP芯片。该系统最高可在150MHz主频下工作，并带有18k*16位零等待周期片上SRAM和128k*16位片上FLASH(存取时间36ns) 。 TMS320F2812芯片上还包括2X8路12位ADC(最快80ns转换时间)。选用TMS320F2812中ADCINA 0 7和ADCINB 0 7联接磁阀式连续可调消弧线圈1进行模数转换，另外采用SCITXDB和SCIRXDB通过串口与后台显示控制器进行RS485通讯。 后台显示控制器3是研祥EWS-843V的一体化工作站，19英寸上架结构，具有12. 1英寸高亮液晶显示器、内置翻盖式设计触摸鼠标和多功能薄膜键盘。后台显示控制器3内装有研华高速采集卡PCI-1713测量各条出线的零序电流。 (1)消弧线圈控制器2通过TMS320F2812芯片上的AD转换模块测量中性点处的电压信号和其它所需的模拟信号； (2)对测量的电压、电流信号进行傅里叶分解计算出基波电压、电流的幅值和相位，并计算系统的对地电容值； (3)消弧线圈控制器2通过串口与后台显示控制器3进行通讯，将磁阀式连续可调
消弧线圈1的状态和系统的对地电容值等信息传递给后台显示控制器3。 (4)后台显示控制器3将电压、电流的幅值和相位信息在显示器上显示出来。
(5)如果电压的幅值超过门限值时，认为系统发出故障，并对电流信号进行分析，
辨识出故障线路。 (6)操作人员可以通过利用串口 RS485通讯，在后台显示控制器3上远程监视和控制消弧线圈控制器2。 磁阀式连续可调消弧线圈控制及故障线路辨识综合装置工作原理及程序，如图2所示，具体步骤如下 步骤一首先实时测量配电网各条出线的零序电流和中性点对地的零序电压，通过这些电压电流信号计算电容电流值； 当系统判断配电网4发生单相接地故障时，综合补偿装置发出控制脉冲命令使得磁阀式连续可调消弧线圈1输出的电感性电流与配电网的电容性电流完全补偿，达到全补偿动态的目的。 步骤二消弧线圈控制器2将对地电容计算结果通过串口 485通讯传输给后台显示控制器3 ; 步骤三后台显示控制器3通过PCI1713高速数据采集卡测量系统零序电压和各条
出线的零序电流，分析和计算这些信号，判断系统有没有发生单相接地故障； 步骤四如果系统没有发生单相接地故障，后台显示控制器3则定时与消弧线圈控
制器2通讯查询消弧线圈控制器2和磁阀式连续可调消弧线圈的工作状态； 步骤五如果系统发生单相接地故障，后台显示控制器3查询消弧线圈控制器2是
否发出控制脉冲；[0042] 步骤六后台显示控制器3通过分析故障前后各条出线的电流波形，辨识出故障线路； 步骤七后台显示控制器3记录故障线路，保存故障时刻和各条出线零序电流波形数据； 步骤八后台显示控制器3接收操作人员的各种指令，并传递给消弧线圈控制器2 ;[0045] 步骤七的具体实施判断过程 (1)当电网零序电压超过规定值时，故障线路辨识系统认为电网发生单相接地故障； (2)如果判断系统发生接地故障后，存储故障时刻前5个周波和后11个周波的各条出线零序电流值瞬时值和零序电压瞬时值； (3)将故障发生时刻后第2个周波的各条零序电流瞬时值与同时刻的零序电压瞬时值相乘，并按一个周波积分，得到有功分量。找到绝对值最大的两条出线，如果这两条出线的有功分量同符号，则表示母线发生故障，如异号，则表示某条出线发生故障；[0049] (4)另外计算故障发生时刻后第2个到第11个周波的各条出线的零序电流基波有效值。将同一时刻前一条出线的零序电流值除以后一条出线的零序电流值，例如X工表示第一条出线的零序电流(1》除以第二条出线的零序电流(12)的值，&表示第二条出线的零序电流(12)除以第三条出线的零序电流(13)的值，以此类推。计算io个周波后，找到每一个X的最大值和最小值，进而计算出X变化范围D。在从中找出变化范围最大的值Dm，以及
Dm—工和Dm+1，如果Dm的变化范围小于Dm—工和Dm+1最小值的1. 2倍，则表示母线发生故障；如果
Dm—工和Dm+1最大值是Dm—p则表示出线m发生接地故障；反之Dm—工和Dm+1最大值是Dm+1，则表示出线m+l发生故障； (5)如果步骤3和4判断出来的故障线路(或母线)是一致的，则显示判断结果，并向变电站发出该出线重合闸指令；反之后台显示控制器3向消弧线圈控制器2发出指令，改变磁阀式连续可调消弧线圈1触发脉冲的触发角，例如该时刻触发角为45度，改变为35度IO个周波时间，进行重新判断。然后按步骤4进行重新判断。
权利要求一种磁阀式消弧线圈控制及接地故障线路辨识一体化装置，包括磁阀式连续可调消弧线圈，其特征是由磁阀式连续可调消弧线圈、消弧线圈控制器和后台显示控制器组成；消弧线圈控制器的DSP TMS320F2812处理器的ADCINA 0～7和ADCINB0～7接口与磁阀式连续可调消弧线圈及电网相联接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB与研祥EWS-843V后台显示控制器串口相联接构成RS485通讯，后台显示控制器内装有PCI-1713研华采集卡。
专利摘要一种磁阀式消弧线圈控制及接地故障线路辨识一体化装置，由磁阀式连续可调消弧线圈、消弧线圈控制器和后台显示控制器组成；消弧线圈控制器处理器DSP TMS320F2812的ADCINA 0～7和ADCINB 0～7接口按常规方式与磁阀式连续可调消弧线圈相联接，磁阀式连续可调消弧线圈与电网相联接，DSP TMS320F2812的SCITXDB和SCIRXDB与研祥EWS-843V后台显示控制器串口相联接构成RS485通讯，后台显示控制器内装有PCI-1713研华采集卡。本实用新型具有可靠性极高，不会使系统出现虚幻接地现象，响应速度快，从空载到额定容量的过渡过程时间为0.15秒，结构紧凑，省去常规选线控制器，减少成本，提高效率，经久耐用，免维护，使用寿命长。
文档编号H02H7/26GK201466719SQ20092001699
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者崔忠军, 蔡虹, 袁佳歆, 闫春利 申请人:丹东欣泰电气股份有限公司