一种基于零序电压原理的并联电容器保护装置的制作方法

本实用新型涉及并联电容器保护装置领域，具体涉及一种基于零序电压原理的并联电容器保护装置。

背景技术：

由于近十多年，随着我国社会经济的快速发展，电力系统也经历了快速建设的阶段。电力系统容量的迅猛增加需要大量的无功补偿设备——并联电容器组。

在各种无功补偿设备中，并联电容器的单位容量费用最低，有功功率损耗最小(约为额定容量的0.3％至0.5％)，运行维护最简便。它可以分散安装在用户处或靠近负荷中心的地点，实现无功功率就地补偿，获得最好的技术经济效果。此外，改变容量方便，还可以根据需要分散拆迁到其他地点。由于上述优点，并联电容器得到广泛的应用。

国内用户先是采用外熔丝电容器，后是内外熔丝同时使用，近年开始用内熔丝的大容量电容器就不用外熔丝了，与国外逐步接轨。电容器组的运行经验证明，配置了电容器保护装置的电容器装置很少发生爆炸、着火事故，而多起电容器爆炸、着火的事故原因与电容器故障保护失灵有着密不可分的关系。所以必须有单台电容器内部故障保护措施以提高电容器装置运行的安全可靠性。因此，加强电容器装置的故障保护是避免电容器装置发生爆炸、着火事故的有效手段。当前大容量并联补偿电容器组的接线和架构很多，采用的熔丝保护以及不平衡保护等主保护方式的组合也多种多样，这就使得并联补偿电容器组的故障类型更加复杂。而反应不灵敏、保护装置的成本过高也是当前电容器组故障保护出现的另一个不能忽视的问题。

并联电容器组的故障类型分为两种：内部元件击穿故障、电容端部故障。内部元件的击穿故障是一个逐渐发展的过程，首先是一串电容被击穿，然后剩余元件逐渐击穿，直至最后一个元件被击穿，最终引起电容器内部的相间短路。相间短路在三角形接线和星形接线中有着不同的表现形式。在星形接线中，它表现为故障相短路，其流过故障电容器的故障电流为正常运行电流的三倍左右。而三角形接线中，相间短路会形成母线极间短路，故障电流导致的母线相间短路。电容器组的端部故障则包括：电容器组和断路器之间的引线、绝缘子。套管间可能发生的相间短路或接地短路(发生相间短路将会产生很大的短路电流)。

技术实现要素：

针对现有的电容器组故障保护装置存在的反应不灵敏、成本过高的问题，本实用新型提供了一种基于零序电压原理的并联电容器保护装置。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种基于零序电压原理的并联电容器保护装置，包括用于采集电容器各相电压的采样电路、微处理器模块、人机接口模块和开关量输出模块，微处理器模块分别与采样电路、人机接口模块和开关量输出模块电连接；

所述采样电路包括电网信号采集电路和电能测量芯片，人机接口模块包括键盘、液晶显示屏、声光报警器和手动与自动切换开关，开关量输出模块包括可控硅控制器、可控硅和继电保护装置，微处理器模块包括系统电源、DSP处理器、实时时钟和数据存储器；

所述电网信号采集电路与电能测量芯片相连，电能测量芯片与DSP处理器电连接，所述键盘、液晶显示屏、声光报警器和手动与自动切换开关均与DSP处理器电连接，DSP处理器分别与继电保护装置和可控硅控制器相连，可控硅控制器与可控硅相连，系统电源、实时时钟和数据存储器均与DSP处理器相连。

优选地，所述采样电路采用型号为CS5463的采样芯片。

优选地，所述DSP处理器的型号为TMS320F28335。

本实用新型具有的有益效果是：

与现有技术相比，该保护装置结构简单，安装使用方便，工作效率高，价格成本低廉，不仅具有能够检测现有电容器组内部元件被击穿的故障，还能够检测出电容器端部故障的特点，并且针对现有的故障类型都有较高的灵敏性。

附图说明

图1为基于零序电压原理的并联电容器保护装置的结构框图。

图2为基于零序电压原理的并联电容器保护装置的硬件连接图。

图3为采样电路的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体的说明：

结合图1至图3，一种基于零序电压原理的并联电容器保护装置，包括用于采集电容器三相电压的采样电路、微处理器模块、人机接口模块和开关量输出模块，微处理器模块分别与采样电路、人机接口模块和开关量输出模块电连接。采样电路采用型号为CS5463的采样芯片。

采样电路包括电网信号采集电路和电能测量芯片，人机接口模块包括键盘、液晶显示屏、声光报警器和手动与自动切换开关，开关量输出模块包括可控硅控制器、可控硅和继电保护装置，微处理器模块包括系统电源、DSP处理器、实时时钟和数据存储器。DSP处理器的型号为TMS320F28335。

如图2所示，电网信号采集电路与电能测量芯片相连，电能测量芯片与DSP处理器电连接，所述键盘、液晶显示屏、声光报警器和手动与自动切换开关均与DSP处理器电连接，DSP处理器分别与继电保护装置和可控硅控制器相连，可控硅控制器与可控硅相连，系统电源、实时时钟和数据存储器均与DSP处理器相连。

继电保护装置通过检测每相的零序电压，做到准确切断电容器组内部故障相，尽可能的保护整个输电线路的无功功率补偿。

手动与自动切换开关使得装置具有手动模式和自动模式，手动模式下不需要可控硅动作，人收到提醒后进行人工切除电容器，自动模式下当检测到故障后自动切除电容器。

如图3所示，采样电路包括电压互感器TA、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、运算放大器U1和二极管D1，所述电阻R1两端与电压互感器TA二次线圈两端电性相连，所述电阻R1一端接基准电压VRFE，所述电阻R1另一端与电阻R2一端电性相连，所述电阻R2另一端和电阻R3一端均与电容C1一端电性相连，所述电阻R3另一端和电容C2一端均与运算放大器U1正输入端电性相连，所述运算放大器U1负输入端与运算放大器U1输出端电性相连，所述运算放大器U1输出端还与二极管D1负极电性相连，所述电容C1另一端、电容C2另一端和二极管D1正极均与模拟地AGND电性相连，所述电容C1、电容C2和电阻R3组成二阶滤波电路，运算放大器U1起到隔离与缓冲的作用，所述二极管D1用以防止输出电压突然过高损坏芯片。

该装置的工作原理为：通过采样电路检测电容器各相电压，在零序电压的原理上进行具体的数据采集，经过DSP处理器对数据进行接收、处理、发送，当检测到故障发生时，DSP处理器发出信号，一方面控制继电保护装置和可控硅控制器，切断电容器的使用，另一方面通过声光报警器发出警告，提醒工作人员故障出现。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。