电力系统微机消谐装置的原理及主要特点

电力系统微机消谐装置的原理及主要特点电力系统微机消谐装置的原理及主要特点为什么需要微机消谐装置消谐装置是专用于低压电网 3 次、5 次、7 次、11 次、13 次及以上的谐波无源滤波装置。适用于中频冶炼、变频、轧钢、整流设备等的环境。 该微机保护装置微机保护装置采用了电感和电容器组成串联谐振吸收回路，有效的将负载产生的谐波加以吸收， 从而避免将谐波电流返送到电力变压器， 大大降低电网的谐波量， 同时有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性。在 635KV 中性点不接地电网中的电磁式电压互感器(以下简称 PT)，当母线空载或出线较少时，因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发，会使电压互感器过饱和，则可能产生铁磁谐振过电压。出现相对地电压不稳定，接地指示误动作，PT 高压保险丝熔断等异常现象，严重时会导致 PT 烧毁，继而引发其它事故。这种情况就需要安装微机消谐装置装微机消谐装置。微机消谐装置的主要组成部分采用高性能的单片微机作为核心元件， 对 PT 开口三角电压(即零序电压)进行遁环检测。正常工作情况下，该电压小于 30V，装置内的大功率消谐元件(固态继电器)处于阻断状态，对系统运行不产生影响。当 PT 开口电压大于 30V 时，系统出现故障。消谐装置开始对此信号进行数据采集，通过电路对信号进行数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术，然后对检测到的数据进行分析、计算，得出故障类型。CPU 采用最新高性能的单片机构成，运算速度快、控制能力强，运行安全可靠等特点。系统设置看门狗电路，可防止系统运行或干扰造成的死机现象。设备可以长期可靠运行，内置大容量数据存贮器 RAM，存贮各类数据运算结果的相关内容。微机消谐保持装置的主要技术特点1、CPU 采用超低功耗的 32 位 ARM 芯片，更适合工业级环境，板卡的模块化设计使维护变得更加简单。数据采集、运算、逻辑判断、控制输出等速度快，精度高。2、可以判别过电压、铁磁谐振以及单相接地。3、能够对 5 种频率（3 分频/17Hz、2 分频/25Hz、工频/50Hz、3 倍频/150Hz、5 倍频/250Hz）的铁磁谐振进行消谐。4、 中文界面提示， 采用宽温图形液晶显示器 （LCD） ， 显示信息丰富、直观。5、通过中文界面提示和面板按键整定，调试和维护简单、方便。6、对各种故障均可给出告警信号并显示、保存有关信息。7、智能化软件技术、原理先进，性能稳定，安全可靠。8、具有故障录波功能，提供故障前后的波形，包括故障发生前的一个周期和故障发生后五个周期的波形。 可保存现场故障录波数据1000次。9、消谐元件出口功率大、无触点。10、硬件、软件冗余设计，抗干扰能力强。11、适用于各种电压等级的 PT。12、可配置硬结点及通信接口把各种故障信息传送至综合自动化系统，并能够接收综合自动化系统综合自动化系统的对时信息实现时钟同步，适用于无人职守变电站。消谐装置的作用：电力系统中有许多铁芯电感元件，例如变压器、电压互感器、消弧和并联补偿电抗器，这些大都为非线性元件，它和系统的电容组成许多复杂的振荡回路，如果满足一定的条件，就可激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。 发生铁磁谐振时产生的较高过电压和较大的过电流，极易使电力设备的绝缘损坏，严重情况下危及运行人员的安全。 微机消谐装置实时监测电压互感器测控装置电压互感器测控装置开口三角处电压和频率，当发生铁磁谐振时，装置瞬时启动无触点消谐元件，产生强大阻尼，从而消除铁磁谐振。消谐装置工作原理：微机消谐装置采用高性能的单片微机作为核心元件,对 PT 开口三角电压(即零序电压)进行遁环检测.正常工作情况下,该电压小于30V,装置内的大功率消谐元件(固态继电器)处于阻断状态,对系统运行不产生影响.当 PT 开口电压大于 30V 时,系统出现故障.消谐装置开始对此信号进行数据采集,通过电路对信号进行数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术,然后对检测到的数据进行分析、计算,得出故障类型.如果当前是铁磁谐振,系统立即启动消谐电路,使固态继电器导通,让铁磁谐振在阻尼作用下迅速消失.此时,CPU 系统进行记录、 存贮,并自动报警、显示谐振信息(时间、频率、电压值).如果电路是过电压或单相接地故障,微机综合保护微机综合保护系统检测后,分别给出显示和报警,并记录、 存贮有关故障信息.CPU 系统处理完最后,返回起始状态,并继续检测电路中的状态.一般消谐装置具有的特点：1）无需整定和调试，维护量小；2）中文蓝色液晶显示，人性化的菜单设计，良好的人机操作界面。3）实时显示测量数据，时钟，装置运行状态，系统参数等，信息量大，功能全；4）自动显示记录铁磁谐振发生时间及相关参数（谐振频率、幅值） ；5）可区分铁磁谐振、过电压、单相接地；6）当系统发生单相接地或谐振、装置故障、装置失电时产生报警信号，可自动显示或记录发生时刻及相关参数；7）适用于各个电压等级，各种特征谐振频率（1/3 分频、1/2 分频、工频、3 倍频） ，适用范围广；8)诊断准确，消谐迅速、彻底；9)可分别记录谐振和接地故障次数，按时间顺序可追忆 16 次接地故障和 16 次谐振故障的详细信息，进行显示并可通过通讯接口上传打印记录；10） 具有完善的通信功能， RS-232/485 通信接口和通信速率可选，采用标准的 MOBUS-RTU 规约，便于同上位机相连。消谐装置总结了国内外同行多年应用经验基础上，结合国内综合自动化系统的实际特点， 开发研制的针对 PT 单元的集保护、 监视、控制、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品，是构成智能化开关柜的理想电器单元。多种功能的高度集成，灵活的配置，友好的人机界面， 使得通用型电压综合测控单元可作为 35KV 及以下电压等级的不接地系统、小电阻接地系统、消弧线圈接地系统、直接接地系统的各类 PT 柜的电压监视、PT 并列并列、PT 消谐、频率电压保护。二次微机消谐装置内置一个由二十多个标准保护程序构成的保护库，具有对 PT 柜模拟量和开关量的完整强大的采集功能，配备标准 RS485 通讯口和工业 CAN 口双通讯接口。以上基本功能通过合理配置可实现以下间隔的保护和测控功能：（1）35KV 一路 PT 监测监测、PT 消谐；（2）10（6）KV 两路 PT 单元的电压监测、PT 消谐；（3）10（6）KV 一路 PT 单元的电压监测、PT 消谐；功能：具有事件记录功能，可记录与电力系统安全运行相关的所有事件，时间分辨率小于 1ms，可在线记录事件 100 条，掉电不丢失，便于分析故障原因和诊断设备缺陷；具有故障录波功能，可真实记录故障前后的电流、电压、开关状态等信息，记录密度每周波 24 点，记录长度为故障前 2 周波，故障后 7 周波，掉电不丢失；具有多套保护定值手动切换功能；保护功能：序号功能1I 母过电压保护2I 母低电压保护3I 母零序电压保护（母线绝缘监察）4I 母负序电压保护5I 母高频保护6I 母低频保护7I 母消谐功能8I 母 PT 断线检测功能9II 母过电压保护10II 母低电压保护11II 母零序电压保护（母线绝缘监察）12II 母负序电压保护13II 母高频保护14II 母低频保护15II 母消谐功能16II 母 PT 断线检测功能17I 母 PT 控制功能18II 母 PT 控制功能19PT 并列功能20非电量保护非电量保护 18优点：保护库中配置有二十几种常用保护，满足用户对不同电气设备或线路的保护要求；用户可根据实际运行需要配置相应的保护，真正实现为用户“量身定做“；自定义保护功能可实现标准保护库中未提供的特殊保护，最大限度的满足用户要求；各保护功能相对独立，保护定值、时限、闭锁条件和保护投退可独立整定和配置；保护功能的实现不依赖于通信网络，满足电力系统二次电力系统二次设备设备对保护的可靠性要求；支持多套保护定值手动切换；与事件记录、故障录波、通信功能紧密配合，使继电保护技术的应用达到一个新的水平；测量功能：能测量以下电气参数：序号测量参数测量精度1I 母三相相电压 （Ua、Ub、Uc）0.2%2II 母三相相电压 （Ua、Ub、Uc）0.2%3I 母三相线电压 （Uab、Ubc、Uca）0.5%4II 母三相线电压 （Uab、Ubc、Uca）0.5%5I 母零序电压 （3U0）0.2%6II 母零序电压 （3U0）0.2%7I 母电压频率（F）0.02Hz8I 母电压频率（F）0.02Hz9I 母二分之一次零序电压谐波（3U0/2）0.5%10I 母三分之一次零序电压谐波（3U0/3）0.5%11 I 母三次零序电压谐波（3U0-3）0.5%12II 母二分之一次零序电压谐波（3U0/2） .5%13 II 母三分之一次零序电压谐波（3U0/3）0.5%14I 母三次零序电压谐波（3U0-3）0.5%以上测量值能根据 PT 接线方式和变比，自动进行工程量转换，并分别显示一次侧值和二次侧值。消谐功能本装置采用高性能的单片微机作为核心元件，对 PT 开口三角电压（即零序电压）进行遁环检测。正常工作情况下，该电压小于设定值时，装置内的大功率消谐元件（固态继电器）处于阻断状态，对系统运行不产生影响。 当 PT 开口电压大于设定值时， 系统出现故障。消谐装置开始对此信号进行数据采集，通过电路对信号进行数字测量、 滤波、 放大等数字信号处理技术， 然后对检测到的数据进行分析、计算， 得出故障类型。 如果当前是铁磁谐振， 系统立即启动消谐电路，使固态继电器导通，让铁磁谐振在阻尼作用下迅速消失。此时，CPU系统进行记录、存贮，并自动报警、显示谐振信息（时间、频率、电压值） 。如果电路是过电压或单相接地故障，微机系统检测后，分别给出显示和报警，并记录、存贮有关故障信息。CPU 系统处理完最后，返回起始状态，并继续检测电路中的状态。事件记录具有 SOE 事件记录功能，可在线记录最新发生的 100 条事件，并可在装置显示屏上显示查看。记录的时间分辨率小于 1ms，掉电不丢失，便于分析故障原因和设备缺陷诊断。为了给事件记录提供高精度的时间戳，500 内置了由可充电电池供电的内部时钟，并可接收上一级 SCADA 系统的通信校时和在装置本地修改系统时间。