基于DSP相位控制的高壓消弧監(jiān)測系統(tǒng)

周國慶

摘 要：本文提出了一種基于相位控制原理的高壓消弧線圈在線監(jiān)測，該系統(tǒng)綜合了現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的幾種方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，提取信號(hào)的特征，并應(yīng)用模式識(shí)別的方法對(duì)高壓消弧線圈進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。在此基礎(chǔ)上由系統(tǒng)作出判決，控制分接開關(guān)達(dá)到在高壓線單相接地時(shí)消除電弧的目的。

關(guān)鍵詞：消弧線圈；模式識(shí)別；分接開關(guān)；電弧

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-5312（2017）26-0262-02

一、 引言

中性點(diǎn)經(jīng)過消弧線圈接地方式或經(jīng)過低電阻接地是目前我國10kV、35kV電網(wǎng)的主要趨勢(shì)，過去的消弧線圈采用手動(dòng)調(diào)匝式，調(diào)節(jié)不方便，同時(shí)也無法保證合理的的脫諧度，隨著電網(wǎng)規(guī)模的越來越大，電網(wǎng)的運(yùn)行方式又經(jīng)常的變化，消弧線圈的補(bǔ)償性能得不到充分的發(fā)揮，而中性點(diǎn)經(jīng)過低電阻接地的方式有—定的局限性。同時(shí)無人職守的變電站的推廣，迫切需要具有自動(dòng)檢測與跟蹤補(bǔ)償?shù)南∠到y(tǒng)來克服手動(dòng)消弧系統(tǒng)的缺點(diǎn)，提高補(bǔ)償?shù)挠行浴?/p>

自動(dòng)檢測與跟蹤補(bǔ)償?shù)南∠到y(tǒng)的可以克服手動(dòng)消弧系統(tǒng)的缺點(diǎn)，但是，由于系統(tǒng)單相接地時(shí)，會(huì)對(duì)三相電的分布發(fā)生不同程度的變化，不可避免地引入各種干擾，如何從噪聲中提取信號(hào)，如何高壓在線檢測與控制系統(tǒng)面臨的難題。

國內(nèi)提出了很多方法，大多是基于傅立葉分析的模擬濾波法，但是傅立葉分析不是具有實(shí)時(shí)分辨能力，不能提取突變的信號(hào)。近年來，DSP的發(fā)展為信號(hào)的處理于段提供了理論基礎(chǔ)，微處理器的發(fā)展又使得實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)各種算法成為可能。

本文是在為武漢長威電氣責(zé)任有限公司研制“自動(dòng)調(diào)諧消弧系統(tǒng)”的課題上提出的一種高壓在線檢測與控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

（一）高壓消弧系統(tǒng)可以分為三個(gè)部分

1.采集現(xiàn)場

該部分由在系統(tǒng)前段將10KV或35KV的高壓電變送成為監(jiān)控的低壓信號(hào)的兩級(jí)電流傳感器、模擬信號(hào)條理器和多路開關(guān)控制器組成。把電流傳感器獲得的信號(hào)通過電纜送給信號(hào)條理器的放大后，傳給多路開關(guān)。這一部分的環(huán)境比較惡劣，不適合工控機(jī)的運(yùn)行。

2.工控機(jī)處理器

控制室中的環(huán)境比采集現(xiàn)場的環(huán)境要好，處理器就放在控制室，工控機(jī)的數(shù)抓采集卡把電纜傳過來的模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換的結(jié)果交給處理器。工控機(jī) 對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理，濾波、去噪、提取信號(hào)的特征。一方面把采集處理后的結(jié)果送到RTU（遠(yuǎn)傳單元）。另一方面，由專家系統(tǒng)的裁定送給控制信號(hào)去反饋控制。

3.分接開關(guān)控制器

通過工控機(jī)處理后的控制信號(hào)送給分接開關(guān)控制器。分接開關(guān)控制器位于工控機(jī)的—側(cè)，他們采用總線控制方式抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)分接開關(guān)放在戶外，與分接開關(guān)控制器通過20至100米的電纜連接，避免了高電壓的強(qiáng)電磁干擾。

（二）電流傳感器

在線的檢測與控制是在高壓設(shè)備運(yùn)行的條件下進(jìn)行的，檢測設(shè)備不能接到被測設(shè)備的回路中、接入高壓回路是危險(xiǎn)的，而只能采用電磁耦合的方式或電壓耦合的方式。傳感器的 設(shè)計(jì)是檢測系統(tǒng)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，性能的好壞決定整個(gè)系統(tǒng)的性能的優(yōu)劣。

我們采用了具有頻響為25Hz到25kHz、特別適應(yīng)工頻交流采集的電流互感型零序CT和電壓互感型PT，測量高電壓的零序電流和基準(zhǔn)相的電壓。

（三） 信號(hào)的放大、濾波與分離

由于經(jīng)過兩級(jí)傳感后的信號(hào)非常的小的，故在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的是信號(hào)和噪聲功率的比值，以免噪聲信號(hào)淹沒了需要檢測的信號(hào)。故選擇了低噪聲的精密運(yùn)算放大器 OP37來作放大器的基本單元。我們采集的信號(hào)是工頻50赫茲的交流信號(hào)和其在接地后的各次諧波成分。

（四）信號(hào)的量化

經(jīng)過放大和濾波后的通過控制器控制的多路開關(guān)后，送到數(shù)據(jù)采集卜進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換， 采樣的頻率信號(hào)不高，50K的采樣頻率可以滿足要求，我們采用北京羅德麥公司的內(nèi)l 00 千赫茲的信號(hào)采集卡，其主要的性能指標(biāo)如下表1所示：

三、結(jié)語

通過武漢長威電氣責(zé)任有限公司在武漢古田變電站、藤王閣變電站、和武漢鋼都花園等兩年實(shí)踐來看，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，完全能保證裝置的自身的穩(wěn)定的運(yùn)行，發(fā)揮了消弧、抑制過電壓的作用。本文提出的用相位控制法得到的結(jié)論是可行的。

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