一种海上风电场中压系统接地电路的制作方法

1.本实用新型属于配电自动化技术领域，涉及一种海上风电场中压系统接地电路。


背景技术：

2.海上风电场是指水深10米左右的近海风电。与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要是不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，风能资源更丰富，风电机组单机容量更大(3～5兆瓦)，年利用小时数更高。
3.由于海上风电场可进入性差，作业成本高，要求其继电保护系统具有更高的可靠性。而海上湿气较大，盐雾情况比较严重，电气设备绝缘表面易形成导电膜产生污闪或由于泄露电流增大而爬闪，以及因电缆的密封接头、密封套存在缺陷或机械损伤以及安装问题都可能引起非金属性单相接地这一种较高概率故障。因此，需要一种可靠的接地电路，实现单相接地故障的有效保护。


技术实现要素：

4.本实用新型提出一种海上风电场中压系统接地电路，解决了现有技术中海上风电场接地电路可靠性差的问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：包括接地变压器t1、电阻rn和可控电抗器ln，所述接地变压器他的中性点与接触器k1的常开端连接，所述接触器k1的公共端通过电阻rn接地，所述接触器k1的常开端与地之间并联有可控电抗器ln，或者
6.所述接地变压器的中性点与可控电抗器ln的第一端连接，所述可控电抗器ln的第二端通过电阻rn接地，所述可控电抗器ln的两端并联有接触器k2的常开触点，所述电阻rn的两端并联有接触器k3的常开触点。
7.进一步，还包括零序电流检测电路，所述零序电流检测电路包括零序电流传感器lh，所述零序电流传感器lh串联在所述电阻rn和地之间，所述零序电流传感器lh的输出端接入运放u1a的同相输入端，所述运放u1a的输出端反馈连接至所述运放u1a的反相输入端，所述运放u1a的输出端通过电阻r2接入运放u1b的反相输入端，所述运放u1b的同相输入端与基准电压vref连接，所述运放u1b的输出端通过电阻r3反馈连接至所述运放u1b的反相输入端，所述运放u1b的输出端作为所述零序电流检测电路的输出，接入主控芯片。
8.进一步，还包括基准源电路，所述基准源电路包括串联的电阻r4和电阻r5，所述电阻r4的一端与电源5v连接，所述电阻r5的一端接地，所述电阻r4和所述电阻r5的串联点作为所述基准电压vref，接入所述运放u1b的同相输入端。
9.进一步，还包括电位器rp1，所述电位器rp1串联在所述电阻r2和所述运放u1b的反相输入端之间。
10.进一步，还包括接触器驱动电路，所述接触器驱动电路包括光耦u7、光耦u8、npn三极管q1、pnp三极管q2、三极管q3和三极管q4，
11.所述光耦u7的第一输入端与所述主控芯片的第一io引脚连接，所述光耦u7的第二
输入端与所述主控芯片的第二io引脚连接，所述光耦u7的输出端接入npn三极管q1的基极，所述npn三极管q1的集电极连接电源vcc，所述npn三极管q1的发射极与pnp三极管q2的发射极连接，所述pnp三极管q2的基极与所述npn三极管q1的基极连接，所述pnp三极管q2的集电极接地，所述pnp三极管q2的发射极与接触器k2线圈的一端连接，所述接触器k2线圈的另一端接地，
12.所述光耦u8的第一输入端与所述主控芯片的第二io引脚连接，所述光耦u8的第二输入端与所述主控芯片的第一io引脚连接，所述光耦u8的输出端接入npn三极管q3的基极，所述npn三极管q3的集电极连接电源vcc，所述npn三极管q3的发射极与pnp三极管q4的发射极连接，所述pnp三极管q4的基极与所述npn三极管q3的基极连接，所述pnp三极管q4的集电极接地，所述pnp三极管q4的发射极与接触器k3线圈的一端连接，所述接触器k3线圈的另一端接地。
13.本实用新型的工作原理及有益效果为：
14.本实用新型通过可控电抗器ln与电阻rn并联的方式接地，当35kv电网发生单相接地故障时，由可控电抗器ln输出感性补偿电流，减小接地故障点残流，避免发生电弧。同时，接触器k1的常开触点，接入电阻rn，实现对永久性接地故障线路的快速选线跳闸。也可以采用可控电抗器ln与电阻rn并联的方式接地，正常情况下，接触器k2断开，接触器k3闭合，当35kv电网发生单相接地故障时，由可控电抗器ln输出感性补偿电流，减小接地故障点残流，避免发生电弧。同时，接触器k2闭合，接触器k3断开，接入电阻rn，实现对永久性接地故障线路的快速选线跳闸。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
16.图1为本实用新型接地电路的一个实施例电路原理图；
17.图2为本实用新型接地电路的又一实施例电路原理图；
18.图3为本实用新型中零序电流检测电路原理图；
19.图4为本实用新型中接触器驱动电路原理图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1-图2所示，为海上风电场仿真电路图，海上风电场220kv汇集升压站主变低压35kv侧为δ绕组，没有可供接地电阻的中性点，一般采用中阻值电阻器经z型接地变压器中性点接地，z型接地变压器t1为三相三柱式的铁芯结构，每相芯柱上缠绕两段极性相反、匝数相等的绕组，三相绕组按曲折接线连接。其中，
△
z0为变压器中性点接地阻抗的设计值与实际值的误差，r0、c0分别为海缆线路的泄露电阻和对地电容；ig为故障点入地电流，rg为接地故障点的过渡电阻；in为接地变压器t1中性点电流；3i
0n
为非故障海缆线路零序电流，3
i0f
为故障海缆线路零序电流；3i
0op
为故障海缆线路零序过流保护动作电流。
22.接地变压器t1的中性点与接触器k1的常开端连接，接触器k1的公共端通过电阻rn接地，接触器k1的常开端与地之间并联有可控电抗器ln，或者
23.接地变压器的中性点与可控电抗器ln的第一端连接，可控电抗器ln的第二端通过电阻rn接地，可控电抗器ln的两端并联有接触器k2的常开触点，电阻rn的两端并联有接触器k3的常开触点。
24.本实施例通过可控电抗器ln与电阻rn并联的方式接地，当35kv电网发生单相接地故障时，由可控电抗器ln输出感性补偿电流，减小接地故障点残流，避免发生电弧。同时，接触器k1的常开触点，接入电阻rn，实现对永久性接地故障线路的快速选线跳闸。也可以采用可控电抗器ln与电阻rn并联的方式接地，正常情况下，接触器k2断开，接触器k3闭合，当35kv电网发生单相接地故障时，由可控电抗器ln输出感性补偿电流，减小接地故障点残流，避免发生电弧。同时，接触器k2闭合，接触器k3断开，接入电阻rn，实现对永久性接地故障线路的快速选线跳闸。
25.进一步，还包括零序电流检测电路，如图3所示，零序电流检测电路包括零序电流传感器lh，零序电流传感器lh串联在电阻rn和地之间，零序电流传感器lh的输出端接入运放u1a的同相输入端，运放u1a的输出端反馈连接至运放u1a的反相输入端，运放u1a的输出端通过电阻r2接入运放u1b的反相输入端，运放u1b的同相输入端与基准电压vref连接，运放u1b的输出端通过电阻r3反馈连接至运放u1b的反相输入端，运放u1b的输出端作为零序电流检测电路的输出，接入主控芯片。
26.本实施例中零序电流检测电路能够实现接地电流的准确检测，当接地电流大于设定值时，判断发生了接地故障。其工作原理为：零序电流传感器lh的输出电压经运放u1a构成的电压跟随器隔离后，接入运放u1b的反相输入端，运放u1b的同相输入端叠加基准电压vref，将运放u1a的输出电压进行抬升，运放u1b的的输出电压均为正，该电压接入主控芯片的ad通道，便于主控芯片对零序电流的准确读取。
27.进一步，还包括基准源电路，如图3所示，基准源电路包括串联的电阻r4和电阻r5，电阻r4的一端与电源5v连接，电阻r5的一端接地，电阻r4和电阻r5的串联点作为基准电压vref，接入运放u1b的同相输入端。
28.电阻r4和电阻r5组成串联分压电路，设置在电源5v和地之间，电阻r5的分压作为基准电压vref，根据实际需要，通过调节电阻r4和电阻r5的阻值，即可调节基准电压vref的大小，电路结构简单、操作方便。
29.进一步，如图3所示，还包括电位器rp1，电位器rp1串联在电阻r2和运放u1b的反相输入端之间。
30.电位器rp1串联在电阻r2和运放u1b的反相输入端之间，通过调节电位器rp1的阻值，可以调节运放u1b的放大倍数，从而将运放u1b的输出电压设置在合适的范围内。
31.进一步，还包括接触器驱动电路，如图4所示，接触器驱动电路包括光耦u7、光耦u8、npn三极管q1、pnp三极管q2、三极管q3和三极管q4，
32.光耦u7的第一输入端与主控芯片的第一io引脚连接，光耦u7的第二输入端与主控芯片的第二io引脚连接，光耦u7的输出端接入npn三极管q1的基极，npn三极管q1的集电极连接电源vcc，npn三极管q1的发射极与pnp三极管q2的发射极连接，pnp三极管q2的基极与npn三极管q1的基极连接，pnp三极管q2的集电极接地，pnp三极管q2的发射极与接触器k2线
圈的一端连接，接触器k2线圈的另一端接地，
33.光耦u8的第一输入端与主控芯片的第二io引脚连接，光耦u8的第二输入端与主控芯片的第一io引脚连接，光耦u8的输出端接入npn三极管q3的基极，npn三极管q3的集电极连接电源vcc，npn三极管q3的发射极与pnp三极管q4的发射极连接，pnp三极管q4的基极与npn三极管q3的基极连接，pnp三极管q4的集电极接地，pnp三极管q4的发射极与接触器k3线圈的一端连接，接触器k3线圈的另一端接地。
34.接触器k1的驱动电路采用本领域常用的驱动电路即可，这里不作赘述。本实施例设置的接触器驱动电路用于接触器k2和接触器k3的互锁控制，其工作原理为：主控芯片的第一io引脚(pa1)为高电平、第二io引脚(pa2)为低电平时，光耦u7导通，光耦u8截止，npn三极管q1和pnp三极管q4导通，pnp三极管q2和npn三极管q3截止，继电器k2的线圈通电，继电器k2闭合，继电器k3的线圈断电，继电器k3断开；反之，当主控芯片的第一io引脚(pa1)为低电平、第二io引脚(pa2)为高电平时，光耦u7截止，光耦u8导通，npn三极管q1和pnp三极管q4截止，pnp三极管q2和npn三极管q3导通，继电器k2的线圈断电，继电器k2断开，继电器k3的线圈通电，继电器k3闭合。
35.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。