自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置的制作方法

本实用新型属于电力设备控制领域，具体涉及一种自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置及其应用。

背景技术：

原有调档消弧线圈是人工调节的，且只能在退出情况下调节。当系统发生单相接地时，接地母线的零序电压和该母线上每条出线零序电流之间的大小、相位关系，以及接地母线上所有出线零序电流之间的大小、相位关系，均很难得知，或者得知的数值不准确，难以利用相对原理、双重判据、群体比幅比相等多种选线方案优化组合选出接地线路。且原有调档消弧线圈只能在过补偿状态下运行。因此提供一种自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置具有必要性和重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置及其应用，其能利用相对原理、双重判据、群体比幅比相等多种选线方案优化组合选出接地线路，实现了自动精确控制，也解决了原有调档消弧线圈只能在过补偿状态下运行的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置，包括成套装置本体，所述成套装置本体包括按供电原理连接的接地变压器、可调电抗器、阻尼电阻和其它辅助设备，其特殊之处在于：还包括用于控制所述成套装置本体的可编程序控制器自动控制和操作系统和计算机监控系统。

上述可编程序控制器自动控制和操作系统包括相互连接的信号采集接口、可编程序控制器、操作执行回路以及保护回路；所述可编程序控制器自动控制和操作系统在所述计算机监控系统退出时自动控制成套装置本体。

上述计算机监控系统是利用计算机和可编程序控制器串行通信，对成套装置本体进行监视和遥控。

上述成套装置本体分为干式装置和油浸式装置，干式装置为所有接地变压器、可调电抗器、互感器线圈都是环氧浇注干式线圈，分立安装；油浸式装置为接地变压器和可调电抗器油绝缘，接地变压器和可调电抗器可安装在同一油箱内。

上述接地变压器结构是ｚ型联接，且三相不对称；所述接地变压器可带二次线圈提供三相四线所用电源。

上述可调电抗器根据用户需要选用调铁芯气隙式、有载开关式、调电容式或直流偏磁式各种类型。

上述阻尼电阻选择片式线绕电阻或不锈钢电阻；长期运行电流为电抗器额度电流的5%~10%保护采用过流和过压保护，以确保电网出现单相接地故障时能及时短接阻尼电阻。

一种上述自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置的应用，其特殊之处在于：用于单母分段单套装置，这种方式主要是指电网为单母分段二台主变或一台主变，长期运行一台主变，一台备用，二段母线长期并列运行；这种方式下只需安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置。

一种上述自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置的应用，其特殊之处在于：用于单母分段或双母带旁路两套装置，这种方式主要是指电网为单母分段二台主变或双母带旁路长期运行两台主变，两段分列运行；这种方式下，在两段各安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置，当两段分列运行时，两套装置各自对本段母线上的单相接地电容电流实现自动跟踪补偿；当两段母线并列运行时，两套装置并列运行；这时两套装置可同时补偿两段母线上的单相接地电容电流，电流两套平均分配，误差在5a以下。

一种上述自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置的应用，其特殊之处在于：用于三段母线三套装置，这种方式主要是指三段母线三台主变电网平时运行两台主变，一台备用，或三段都分列运行；这种方式下，在三段母线上各安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置，根据电网运行情况，当三台主变运行三段母线分列运行时三套装置各自对本段母线上的单相接地电容电流实现自动跟踪补偿；当二台主变运行，其中二段母线并列运行时，只投二套装置，一套备用；当并列母线的单相接地电容电流超过单套补偿电流时，可将一套备用投入与前一套并列运行。

本实用新型的有益效果是：

1、计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置选用的接地变压器是专用设备，它是采用曲折型结构，并采用三相不对称法产生一固定的零序电压。在设计上比其它接地变压器更经济、可靠、损耗更小。

2、选用的可调电抗器为可调气隙式电抗器。可调气隙式电抗器的缺点是振动和噪音较大。由于铁芯是上下活动的，气隙所产生的振动和噪音是无法消除的。本套装置可调电抗器铁芯采用导轨固定，并在结构上作特殊处理，有效的减少电抗器的是振动和噪音。

计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置选用的可调电抗器也可选用其它类型可调电抗器。例如：有载开关调匝式、调电容式和直流偏磁式电抗器。有载开关调匝式电抗器是利用有载开关调节电抗器线圈的分接头来调节电抗器线圈匝数，从而达到调节电抗器的电感。与可调气隙式电抗器相比，有载开关调匝式电抗器是有电接触、分档调节，但由于它的铁芯是固定的，因此它的振动和噪音都比可调气隙式电抗器容易控制。调电容式是在固定电抗器上并联一组电容器，通过接通不同数量的电容器来调节总体电感量。

目前选用可调电抗器主要还是可调气隙式和有栽开关式。它们各有特点。

3、计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置采用的是电抗器串小电阻接地方式。小电阻也称阻尼电阻，电阻值一般在10~20ω，电阻值一般与电网参数有关。长期稳定电流一般是电抗器的额定电流的10~20％。

4、计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置实现了电网单相接地故障电容电流的自动跟踪补偿。即电网正常运行时，当电网参数（主要指操作断路器后的电网对地电容）改变时，自动控制系统能即时自动调节可调电抗器的电感，直至达到整定值（例如残流5a以下），当电网发生单相接地故障时，电抗器已调节在最佳位置，接地残流已控制在整定值范围内。此时将阻尼电阻短接。当单相节地故障解除时，自动将阻尼电阻接入。

计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置的自动控制系统采用可编程序控制器，采用大屏幕点阵液晶显示器（lcd），全中文化，显示信息丰富、直观。线路报警输出与线路跳闸出口为独立出口模块。自检功能：随时监视装置的核心硬件电路和软件的执行情况。自投运功能：装置上电后无论处在何种操作界面，若1分钟无人操作便自动进入运行状态（本机故障报警时除外）。可编程序控制器代替原有的控制板或单片机以及继电器系统，计算机在线监控系统实现对成套设备监视和遥控，使成套设备自动控制系统实现数字化、智能化，也使自动控制系统简单、可靠、准确。适合无人执守变电站使用。

附图说明

图1为标准双母线电网采用二套消弧及小电流选线成套装置结构图。

图2为本实用新型原理框图。

图3为本实用新型校时通讯流程。

图4为本实用新型查询事件中无新事件通讯流程。

图5为本实用新型查询事件中有新事件通讯流程。

图6为端子示意图。

图7为安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置示意图。

图8为安装二套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置示意图。

图9为安装三套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置示意图。

具体实施方式

一、控制原理

计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置是针对原有调档消弧线圈提出的概念。原有调档消弧线圈是人工调节的，且只能在退出情况下调节。计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置是在电网正常运行时，装置实时监测系统各段母线零序电压和各路出线零序电流，当系统发生单相接地时，本装置计算分析接地母线的零序电压和该母线上每条出线零序电流之间的大小、相位关系，以及接地母线上所有出线零序电流之间的大小、相位关系，利用相对原理、双重判据、群体比幅比相等多种选线方案优化组合选出接地线路，显示和记忆有关信息，同时给出告警信号。解决了原有调档消弧线圈只能在过补偿状态下运行的问题。由于采用的原理以及硬件和软件技术先进，选线准确、可靠。

计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置利用计算机实现了人机对话，使成套装置智能化。

二、计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置结构

由附图1可知，计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置包括成套装置本体、可编程序控制器自动控制和操作系统、计算机监控系统。计算机监控系统是独立系统。成套装置可在没有计算机监控系统之下正常工作。对安装在同一变电站的两套装置可共用一套控制系只是增加可编程序控制器的接口和执行回路。在控制上采用不同的程序分别对两套装置进行控制，同时还可对两套装置并列运行进行控制。

计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置本体包括接地变压器、可调电抗器、阻尼电阻和其它辅助设备。接地变压器采用的是专用设备，它的结构是ｚ型联接，且三相不对称。具有零序阻抗小的特点。接地变压器可带二次线圈提供三相四线所用电源。

计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置中的可调电抗器可选用调铁芯气隙式、有载开关式、调电容式、直流偏磁式等各种类型。根据用户需要选择。

可编程序控制器自动控制和操作系统包括信号采集接口、可编程序控制器、操作执行回路以及保护回路。它可在计算机监控系统退出时自动控制成套装置。

计算机监控系统是利用计算机和可编程序控制器串行通信，对成套装置进行监视和遥控。它可独立于成套装置自动控制系统。

阻尼电阻是成套装置的故障多发部件。在选型以及设计保护上都要重视。一般选择片式线绕电阻，也可用不锈钢电阻。长期运行电流为电抗器额度电流的5%~10%保护采用过流和过压保护，以确保电网出现单相接地故障时能及时短接阻尼电阻。

成套装置本体分为干式和油浸式，干式装置为所有接地变压器、可调电抗器、互感器线圈都是环氧浇注干式线圈，分立安装。而油浸式装置为接地变压器和可调电抗器油绝缘，接地变压器和可调电抗器可安装在同一油箱内。接地变压器可带所用变给变电站供电。

三、计算机在线监控型自动跟踪补偿及小电流选线消弧成套装置通讯中心

1、通讯接口：出厂默认设置为rs485。

2、装置默认规约具体内容如下：

2.1、上位机发校时命令：（crt）

2.2、事件查询

2.21、上位机下发查询故障信息命令：（ask）

2.2.2下位机应答信息

无新事件时应答的报文如下：（ack）

有新事件时返回的报文如下：（r）

3、通讯流程：

校时：见附图3；

查询事件：无新事件时通讯流程图见附图4，有新事件时通讯流程图见附图5；注：

装置地址：00h-99h。

线路：01h-24h分别代表1-24路线路。00h表示母线接地。

时间为bcd码。

通讯方式：8位数据位，1位起始位，1位停止位，无校验，异步半双工，波特率2400bps。

4端子图

4.1端子示意图，见附图6：

4.2接线端子布置表：

四、计算机在线监控型自动跟踪补偿及小电流选线消弧成套装置应用

设计选型

设计选型主要包括装置台数和型号的选择。装置台数的选择取决于变电站高压母线数和主变数，一般为每段母线安装一台成套装置，当二段母线长期母联运行时只需安装一套装置。一般旁母上不安装。

．单母分段单套装置

这种方式主要是指电网为单母分段二台主变（或一台主变），长期运行一台主变，一台备用，二段母线长期并列运行。这种方式下只需安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置。

．单母分段(或双母带旁路)两套装置

这种方式主要是指电网为单母分段二台主变或双母带旁路长期运行两台主变，两段分列运行。这种方式下，在两段各安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置，见附图7，当两段分列运行时，两套装置各自对本段母线上的单相接地电容电流实现自动跟踪补偿。当两段母线并列运行时，两套装置并列运行，见附图8。这时两套装置可同时补偿两段母线上的单相接地电容电流，电流两套平均分配，误差在5a以下。

．三段母线三套装置

这种方式主要是指三段母线三台主变电网平时运行两台主变，一台备用，或三段都分列运行，见附图9。这种方式下，在三段母线上各安装一套计算机在线监控型自动跟踪补偿消弧及小电流选线成套装置，根据电网运行情况，当三台主变运行三段母线分列运行时三套装置各自对本段母线上的单相接地电容电流实现自动跟踪补偿；当二台主变运行，其中二段母线并列运行时，只投二套装置，一套备用。当并列母线的单相接地电容电流超过单套补偿电流时，可将一套备用投入与前一套并列运行。

当变电站主母线有三段以上时，选择时要考虑经济运行，一般只考虑长期运行状态，不考虑特殊运行状态。

型号的选择主要考虑母线电压、单相接地故障电容电流和安装情况。母线电压有6kv、10kv、35kv三种。首先，要对每段母线地单相接地故障电容电流进行估算。单相接地故障电容电流主要由电缆的型号和长度决定的。计算单相接地故障电容电流时要考虑电缆下端变送站后的电缆，计算出电缆电容电流后就可估算电网母线单相接地故障电容电流。

对6kv电网一般计算公式为：ic＝1.14*icc+2.88+idc

式中ic：为电网母线单相接地故障电容电流

icc：为电缆计算电容电流

idc：为电网浪涌电容电流。

对ic电网一般计算公式为：ic＝1.2*icc+4.8+idc

在计算出电网母线单相接地故障电容电流后，根据计算结果选择装置型号。一般选择单相接地故障电容电流为装置的额定电流的50%~70%，对新建的变电站要留有发展的余地。

成套装置的补偿电流范围分别是5~25a、10~50a、20~75a、30~100a、50~150a。