快速響應消弧線圈及接地選線控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電網(wǎng)單相接地故障快速補償及故障選線，具體地指一種快速響應 消弧線圈及接地選線控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 目前，配電網(wǎng)中性點通常有不接地、經(jīng)小電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地三種方式。隨 著城市發(fā)展，配電網(wǎng)中電纜的大量使用，使系統(tǒng)電容電流急劇增加，對電網(wǎng)安全運行構成隱 患，因此，對于以電纜為主或電纜與架空線混合的網(wǎng)絡，中性點經(jīng)消弧線圈接地逐漸成為首 選。
[0003] 但是，中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)存在兩個矛盾的方面：一方面當發(fā)生單相 接地故障時，希望消弧線圈能夠完全補償接地容性電流，即消弧線圈電抗等于電網(wǎng)零序容 抗值（脫諧度為零），這樣，不僅使接地電流接近于零，而且恢復電壓上升速度慢，從而電弧 重燃的可能性大大降低；另一方面，在電網(wǎng)（恢復）正常運行時，要求消弧線圈電抗遠離系 統(tǒng)零序容抗值以避免產(chǎn)生串聯(lián)諧振和相應的過電壓。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本實用新型目的就在于克服上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種響應消弧線圈及接 地選線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在電網(wǎng)正常運行時自動測量電容電流，當某條饋線發(fā)生單相 接地故障時對接地電流進行快速補償，在進行快速補償后控制器自動調(diào)節(jié)消弧線圈容量使 輸出電流發(fā)生改變并以此進行故障線路判斷。
[0005] 實現(xiàn)本實用新型的目的在于提供一種快速響應消弧線圈及接地選線控制系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括：消弧線圈本體和控制柜，
[0006] 所述消弧線圈本體的A端接到IOkV電網(wǎng)中性點，X端接地，A端還接有電流互感器 CT2, A、X兩端并聯(lián)有電壓互感器PTl和檢測電壓互感器PT2 ;
[0007] 控制柜中包括PLC，以及連接在所述PLC上的變頻器、信號跟隨版、FPGA板、觸摸 屏、工控機及數(shù)據(jù)采集板卡、脈沖觸發(fā)板。
[0008] 在上述技術方案中，所述PLC為西門子S-700PLC，變頻器為西門子MICR0MASTER 420通用型變頻器，觸摸屏為西門子TP177A觸摸屏。
[0009] 在上述技術方案中，所述變頻器通過RS485線纜與PLC的PORTO 口連接。
[0010] 在上述技術方案中，所述觸摸屏通過RS485線纜與PLC的PORTl 口連接。
[0011] 在上述技術方案中，所述FPGA板中的模擬量輸出口通過線纜與PLC模擬量輸入口 A、B連接，模擬量輸入口通過I. 0線纜與PLC模擬量輸出口 V連接，數(shù)字量輸出口通過線纜 與PLC數(shù)字量輸入口 10. 1連接，數(shù)字量輸入口通過線纜與PLC數(shù)字量輸出口 Q0. 2、Q0. 6連 接。
[0012] 在上述技術方案中，所述工控機的數(shù)字量輸出口與PLC數(shù)字量輸入口 10. 2、10. 4 連接，數(shù)字量輸入口與PLC數(shù)字量輸出口 QL 0、Q2. 0、Q2. 1、Q2. 2通過線纜連接。
[0013] 在上述技術方案中，所述信號跟隨版的數(shù)字量輸出口與PLC數(shù)字量輸入口 10. 0通 過線纜連接，數(shù)字量輸入口與PLC數(shù)字量輸出口 Q0. 3、Q0. 4、Q0. 5通過線纜連接。
[0014] 在上述技術方案中，所述脈沖觸發(fā)板的數(shù)字量輸入口與PLC數(shù)字量輸出口 Q0. 0、 Q〇. 1通過線纜連接。
[0015] 本實用新型在系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈處于空載狀態(tài)，容量很?。ǜ锌乖跀?shù)千 歐以上），完全消除了零序網(wǎng)路的串聯(lián)諧振現(xiàn)象，電抗器回路無需串聯(lián)電阻。控制裝置實時 跟蹤電容電流的變化，隨時刷新測量結果并用觸摸屏進行顯示。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 時，控制裝置自動根據(jù)所測系統(tǒng)電容電流的大小迅速投入消弧線圈進行接地電流補償。補 償完畢后工控機根據(jù)消弧線圈調(diào)節(jié)過程中電壓、電壓變化自動判斷故障饋線。
[0016] 本實用新型采用獨創(chuàng)動態(tài)零序?qū)Ъ{法實現(xiàn)選線，采用PLC與工控機協(xié)調(diào)控制，實 現(xiàn)數(shù)據(jù)采集完全硬件化，通過同步采樣，保證了分析數(shù)據(jù)的準確性，實現(xiàn)了低阻接地選線準 確率達到100%，高阻接地選線正確率大于95% (不誤動）的優(yōu)異性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型IOkV快速響應消弧線圈及接地選線控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0018] 圖2為本實用新型的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0020] 如圖1所示，快速響應消弧線圈及接地選線控制系統(tǒng)包括IOkV消弧線圈本體和控 制柜，其中，消弧線圈本體的A端接到IOkV電網(wǎng)中性點，X端接地，A進線端接有電流互感 器CT2, A、X兩端并聯(lián)有電壓互感器PTl和檢測電壓互感器PT2 ;控制柜中包括PLC，以及連 接在所述PLC上的變頻器、信號跟隨版、FPGA板、觸摸屏、工控機及數(shù)據(jù)采集板卡、脈沖觸發(fā) 板。
[0021] 本實施例中，所用PLC為西門子S-700PLC，變頻器為西門子MICR0MASTER 420 通用型變頻器，觸摸屏為西門子TP177A觸摸屏，工控機為研華工控機（PCI1715和/或 PCI1750)。變頻器通過RS485線纜與PLC的PORTO 口連接；觸摸屏通過RS485線纜與PLC 的PORTl 口連接；FPGA板中的模擬量輸出口通過線纜與PLC模擬量輸入口 A、B連接，模擬量 輸入口通過I. 0線纜與PLC模擬量輸出口 V+連接，數(shù)字量輸出口通過線纜與PLC數(shù)字量輸 入口 10. 1連接，數(shù)字量輸入口通過線纜與PLC數(shù)字量輸出口 Q0. 2、Q0. 6連接；工控機的數(shù) 字量輸出口與PLC數(shù)字量輸入口 10. 2、10. 4連接，數(shù)字量輸入口與PLC數(shù)字量輸出口 Ql. 0、 Q2. 0、Q2. 1、Q2. 2通過線纜連接；信號跟隨版的數(shù)字量輸出口與PLC數(shù)字量輸入口 10. 0通 過線纜連接，數(shù)字量輸入口與PLC數(shù)字量輸出口 Q0. 3、Q0. 4、Q0. 5通過線纜連接；脈沖觸發(fā) 板的數(shù)字量輸入口與PLC數(shù)字量輸出口 Q0. 0、Q0. 1通過線纜連接。
[0022] 本系統(tǒng)中，PLC作為核心控制單元，主要作用是控制變頻器、產(chǎn)生MCR脈沖信號、實 現(xiàn)基于掃頻法的電容電流的測量等功能。變頻器采用V/F線性控制，利用USS協(xié)議與PLC 進行通信產(chǎn)生可控的變頻電壓信號。信號跟隨板采集中性點電壓、經(jīng)過工頻抵消的有用變 頻信號和MCR電流。FPGA板主要功能是對信號跟隨板處理后的信號進行AD、DA轉(zhuǎn)換，并計 算有效值，將這些信息發(fā)送給PLC處理。工控機實時采集中性點電壓以及各饋線零序電流 以實現(xiàn)故障錄波功能，與PLC相互通信，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，協(xié)同配合，完成了故障線 路的選擇。觸摸屏實時顯示消弧線圈各項控制參數(shù)、故障信息、系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并可查詢歷史數(shù) 據(jù)，能手動設置控制模式，輸入控制參數(shù)。
[0023] 在IOkV電網(wǎng)未發(fā)生故障時，系統(tǒng)處于掃頻模式。西門子S7-200PLC通過USS協(xié)議 控制V/F變頻器，使變頻器電壓頻率12HZ~45HZ區(qū)間變化，變頻器產(chǎn)生的電壓通過電壓互 感器升至6062V。在電壓頻率改變的過程中測量回路會檢測到電壓最大點，此時消弧線圈電 感與線路電容之間發(fā)生諧振，此時頻率即為諧振頻率。根據(jù)公式
即可計算得 到線路的對地電容值
[0024] 當電網(wǎng)某條饋線發(fā)生單相接地故障時，PLC停止掃頻模式進入快速消弧模式。首 先PLC根據(jù)掃頻所測得的電容值和測得的中性點電壓計算得到接地電容電流，再根據(jù)消弧 線圈觸發(fā)角一消弧線圈輸出容量表得到磁控箱Kl快速脈沖觸發(fā)角度，Kl對應消弧線圈大