一种防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法与流程

本发明涉及电网故障检测技术领域，尤其涉及一种防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法。

背景技术：

配电网系统在发生单相接地故障时，易造成配电网系统中电磁式电压互感器励磁特性饱和，从而激发铁磁谐振，铁磁谐振产生的过电压不但给大量电力设备和配电网系统安全运行带来危害，还严重危及人身安全。

现有技术中，通常采用二次消谐装置消除铁磁谐振。消谐装置包括电压信号处理电路、控制电路和快速开关，其中，电压信号处理电路的输入端与配电网系统中电磁式电压互感器开口三角连接、输出端与控制电路的输入端相连接，控制电路的输出端与快速开关相连接，快速开关内设置有消谐电路。通过电压信号处理电路读取配电网系统中的零序电压，并对零序电压进行幅频计算和分析，根据零序电压的频率、幅值，自动识别配电网系统中发生的铁磁谐振，并将铁磁谐振区分为分频谐振和高频谐振，然后进行傅里叶计算，根据傅里叶计算结果，利用控制电路控制快速开关动作，即接通消谐电路，从而消除分频谐振或高频谐振。

分频谐振可导致配电网系统发生超低频自由振荡，而超低频自由振荡引发的电磁式电压互感器过电流有两个特点：一是过电流的波形在第一个波峰达到最高峰值，然后逐渐衰减；二是第一个波峰出现在超低频自由振荡发生后几十毫秒内。过电流达到最高峰值易熔断电磁式电压互感器的一次侧高压熔丝，进而严重威胁配电网的安全运行。但是，对于分频谐振，由于进行傅里叶计算时采样计算时间较长，因此根据傅里叶计算结果消除分频谐振的动作延迟时间一般在100ms以上。由于其响应时间慢，所以只能消除分频谐振，不能解决电磁式电压互感器熔丝频繁熔断的问题。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法，包括：

获取零序电压的瞬时极性，当所述瞬时极性发生过零反转时开始计时；

判断所述瞬时极性在设定时间内是否再次发生反转；

如果所述瞬时极性在设定时间内没有再次发生反转，则短接电磁式电压互感器的开口三角。

优选地，所述设定时间为13ms-18ms。

优选地，所述则短接电磁式电压互感器的开口三角包括：

则短接电磁式电压互感器的开口三角40ms-100ms。

优选地，所述获取零序电压的瞬时极性包括：

利用二次消谐装置从电磁式电压互感器的开口三角获取零序电压；

根据所述零序电压，获取所述零序电压的瞬时极性。

优选地，所述当所述瞬时极性发生过零反转时开始计时包括：

当所述瞬时极性发生第一次过零反转时，利用所述二次消谐装置内的控制电路开始计时；

当所述瞬时极性发生再次过零反转时，利用所述控制电路进行计时清零、并开始计时。

优选地，所述则短接电磁式电压互感器的开口三角包括：

利用二次消谐装置内设的快速开关短接电磁式电压互感器的开口三角，其中，所述快速开关内设置有消谐电路，所述快速开关与所述开口三角的开口两端相连接。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法，通过采集零序电压的瞬时极性，利用零序电压相邻两个瞬时极性的反转时间间隔，判断系统是否发生超低频自由振荡；当零序电压相邻两个瞬时极性的反转时间间隔达到设定时间时，即判断系统发生了超低频自由振荡；通过对零序电压瞬时极性发生过零反转时开始计时，达到设定时间时，判断零序电压瞬时极性是否再次发生反转，如果零序电压瞬时极性没有再次发生反转，则短接电磁式电压互感器的开口三角，从而避免了由于零序电压相邻两个瞬时极性的反转时间间隔较长，导致进行分频计算的采样计算时间较长、消除分频谐振动作响应慢进而导致电磁式电压互感器熔丝熔断的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的二次消谐装置与电磁式电压互感器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的超低频自由振荡时，电磁式电压互感器开口三角输出的零序电压以及电磁式电压互感器的三相电流的波形图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明实施例提供的防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法，应用于配电网系统，利用二次消谐装置对电磁式电压互感器进行保护，防止超低频自由振荡(本发明中，超低频自由振荡特指频率低于10Hz的自由振荡)引发的过电流熔断电磁式电压互感器熔丝。

参见图1，为本发明实施例提供的二次消谐装置与电磁式电压互感器的结构示意图。如图1所示，电磁式电压互感器的一组二次绕组采用开口三角连接，连接成开口三角的二次绕组的两端与二次消谐装置的零序电压输入端相连接，零序电压输入端与信号处理电路、控制电路、快速开关依次电连接，快速开关还与二次消谐装置的零序电压输入端并联。利用二次消谐装置中的快速开关，在过电流流经电磁式电压互感器之前，瞬时短接电磁式电压互感器的开口三角，使过电流通过快速开关内设置的消谐电路进行泄放，防止过电流将电磁式电压互感器熔丝熔断。

参见图2，为本发明实施例示出的一种防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法的流程图，具体包括如下步骤：

步骤S110：获取零序电压的瞬时极性，当瞬时极性发生过零反转时开始计时。

具体的，利用二次消谐装置从电磁式电压互感器的开口三角获取零序电压，利用二次消谐装置内的电压信号处理电路，提取零序电压的瞬时极性，实现对零序电压瞬时极性的实时监测。本发明实施例中，二次消谐装置根据两个相邻的零序电压瞬时值过零点的时间间隔来判断配电网系统中是否发生超低频自由振荡，因此，在零序电压的瞬时极性发生第一次过零反转时，利用二次消谐装置内的控制电路开始计时。

步骤S120：判断瞬时极性在设定时间内是否再次发生反转。

具体的，设定时间可选为13ms-18ms，优选为15ms。利用二次消谐装置内的电压信号处理电路，判断零序电压的瞬时极性是否发生过零反转。

步骤S130：如果瞬时极性在设定时间内没有再次发生反转，则短接电磁式电压互感器的开口三角。

具体的，当零序电压的瞬时极性在15ms时没有发生反转，即零序电压相邻两个零序电压瞬时值过零点的时间间隔超过了15ms，则可表明配电网系统中发生了超低频自由振荡，因此，通过短接电磁式电压互感器的开口三角，避免过电流对电磁式电压互感器的造成冲击，熔断电磁式电压互感器的熔丝，其中，短接电磁式电压互感器的开口三角的时间优选为40ms-100ms。本实施中，优选利用二次消谐装置内设的快速开关短接电磁式电压互感器的开口三角，其中，快速开关与开口三角的开口两端相连接，即与二次消谐装置的零序电压输入端并联，利用快速开关内在设置的消谐电路使超低频自由振荡瞬间得到抑制。

进一步的，如果瞬时极性在设定时间内发生反转，则可表明配电网系统中没有发生超低频自由振荡，则重复步骤S110，继续监测零序电压的瞬时极性，并当瞬时极性发生再次过零反转时，利用控制电路进行计时清零、并重新开始计时。

本实施例提供的防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法，根据两个相邻的零序电压瞬时值过零点的时间间隔超过15ms，启动快速开关以短接电磁式电压互感器的开口三角，避免过电流熔断电磁式电压互感器熔丝。

参见图3，为本发明实施例提供的超低频自由振荡时，电磁式电压互感器开口三角输出的零序电压以及电磁式电压互感器的三相电流的波形图。

如图3所示，横坐标轴为时间轴，纵坐标轴表示电流或电压的幅值，U0为电磁式电压互感器开口三角输出的零序电压波形，A点为U0与时刻1的交点，代表U0在时刻1发生了第一次过零反转，B点为U0与时刻4的交点，代表U0在时刻4再次发生了过零反转，时刻1与时刻4的时间差超过50ms。C点为U0与时刻2的交点，代表距时刻1过15ms之后的零序电压。PT_ia、PT_ib、PT_ic分别为电磁式电压互感器的三相电流波形，对于三相电流波形，纵坐标轴每格代表0.4A电流。D点为PT_ic与时刻3的交点，代表PT_ic在时刻3达到电流峰值-1.355A，E点为PT_ib与时刻4的交点，代表PT_ib在时刻4达到电流峰值-1.50214A，F点为PT_ia与时刻5的交点，代表PT_ib在时刻5达到电流峰值1.5746A。

由图3可得，在发生超低频自由振荡后，流经电磁式电压互感器的三相电流在一定时刻成为过电流，三相过电流的峰值的大小都超过了1A，而电磁式电压互感器的额定电流通常小于100mA；三相过电流达到峰值的时刻，与U0发生了第一次过零反转电流的时刻相差15ms-50ms，因此，如果在U0发生了第一次过零反转电流15ms后，检测到U0的瞬时极性没有发生过零反转，启动快速开关以短接电磁式电压互感器的开口三角，可达到避免三相过电流熔断电磁式电压互感器熔丝的效果。

由上述实施例可见，本发明实施例提供的防止电磁式电压互感器熔丝熔断的方法，通过采集零序电压的瞬时极性，利用零序电压相邻两个瞬时极性的反转时间间隔，判断系统是否发生超低频自由振荡；当零序电压相邻两个瞬时极性的反转时间间隔达到设定时间时，即判断系统发生了超低频自由振荡；通过对零序电压瞬时极性发生过零反转时开始计时，达到设定时间时，判断零序电压瞬时极性是否再次发生反转，如果零序电压瞬时极性没有再次发生反转，则短接电磁式电压互感器的开口三角，从而避免了由于零序电压相邻两个瞬时极性的反转时间间隔较长，导致进行分频计算的采样计算时间较长、消除分频谐振动作响应慢进而导致电磁式电压互感器熔丝熔断的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。