[发明专利]高压配网智能化无扰动合分保护装置及其控制方法

说明书

技术领域

    本发明属于高压配网技术领域，具体涉及一种高压配网智能化无扰动合分保护装置及其控制方法。

背景技术

随着我国工业的高速发展以及高压配网的新建和改造，电网开关设备的需求量也在各个行业不断增加，而传统的弹簧操动机构真空断路器在合分变压器、电容器、线路等电力设备时，将产生频率和幅值都很高的涌流和电弧过电压，该涌流和电弧过电压将导致开关设备触点受损、变压器绕组产生机械应力、各类保护误动作，产生高次谐波，对电网造成严重污染和损坏。近几年出现的解决合分过程中产生涌流和电弧过电压的新式开关，其自身不具备保护功能，需要另外配置保护，导致合分时间延长。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压配网智能化无扰动合分保护装置及其控制方法，集保护和无扰动合分控制于一体，在保护电力设备的同时消除合分过程中产生的涌流和电弧过电压。

本发明所采用的技术方案是：

高压配网智能化无扰动合分保护装置，其特征在于：

于负载电源A、B、C三相各设置一个独立的永磁操动装置，每个独立的永磁操动装置与每一相的合分闸连接，永磁操动装置与嵌入式微处理器保护控制装置连接；

永磁操动装置包括静铁心、动铁心、永磁体、合闸线圈、分闸线圈和驱动杆，合闸线圈、分闸线圈通过电流产生的磁能控制动铁心向上或向下运动，实现合、分闸操作动作；

嵌入式微处理器保护控制装置包括电流、电压模拟量采集模块、开入量采集模块、保护模块、嵌入式微处理器DSP系统、IGBT驱动模块和通信模块；

其中：

电流、电压模拟量采集模块捕捉任意电角度θ，采集电流、电压，通过高精度AD，采用FIR 数字滤波器对原始采样信号进行低通滤波，线性插值提高电压和电流的电角度精度及电流、电压精度；

开入量采集模块通过光电隔离技术进行采集判别；

保护模块对被合分设备进行过量、欠量、非电量保护；

嵌入式微处理器DSP系统根据捕捉到的任意电角度θ计算得出T_ys，以及电流、电压大小，开入量状态，进行快速的保护逻辑判别，综合确定无扰动合分保护控制；

IGBT驱动模块，当定时器T_ys延时时间到时由IGBT驱动模块驱动永磁操动装置的合分闸线圈，进行无扰动合分闸操作；

通信模块负责高压配网智能化无扰动合分保护装置的外部通信功能。

高压配网智能化无扰动合分保护装置的控制方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

于负载电源A、B、C三相各设置1个独立的永磁操动装置，每个独立的永磁操动装置与每一相的合分闸连接，以控制每一相的合分操作，永磁操动装置与嵌入式微处理器保护控制装置连接；

在永磁操动装置的无扰动合分闸操作的具体控制中，就地/远方合分闸、保护跳闸、自动重合闸中任何一个执行条件满足且T_ys延时时间到时，在此刻发合分闸命令，完成无扰动合分闸操作，即合分装置动静触头在系统电压、电流波形为T/2的整数倍处投入或退出系统；

T_ys由下式计算得出：

式中：

T_hz：合分闸装置固有合闸时间； 

f：系统频率； 

T：系统周期T=1/f；

θ：随机捕捉到的任意角度（弧度）；

T_ys：发合闸命令所需延时的时间。

本发明具有以下优点：

本发明集保护和无扰动合分控制于一体，在具备保护功能的同时，根据不同的负载特性，控制电压或电流在最有利的相位完成合/分闸操作（控制在电压过零点合，电流过零点分），以主动消除合分过程中所产生的涌流和电弧过电压，提高合分装置的开断能力和使用寿命，提高合分动作时间，提高供电质量，减小对电网的冲击和污染，符合智能电网发展方向。永磁操动机构与传统弹簧机构和电磁机构相比，永磁操动机构采用了一种全新的工作原理、工艺和结构，工作时主要运动部件极少，无需机构脱、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。 

附图说明

图1为投入电容器无扰动合闸时序图。

图中，

T_hz：合分闸装置固有合闸时间； 

f：系统频率； 

T：系统周期T=1/f；

θ：随机捕捉到的任意角度（弧度）；