[发明专利]一种大型光伏电站铁磁谐振检测与抑制装置

说明书

一种大型光伏电站铁磁谐振检测与抑制装置，包括电磁式电压互感器，还包括采样调压模块、数据处理模块、控制系统模块与开关量输出模块；采样调压模块、数据处理模块、控制系统模块与开关量输出模块依次连接；电磁式电压互感器开口三角处连接有阻尼电阻，开关量输出模块还连接有投切开关，投切开关与阻尼电阻连接。本发明通过对PT二次侧电压进行采样调理，对配电网电压数据进行分析，判断是否发生谐振。若发生谐振，通过与ARM芯片通信，输出控制信号驱动接触器的开关动作，实现阻尼电阻的有效投切完成对铁磁谐振的抑制，并将谐振信息显示至LCD屏幕，保存至SD卡并将其上传至上位机。具有响应速度快、成本低、功耗小和运行可靠等优势。

技术领域

本发明涉及一种铁磁谐振的检测与抑制装置，特别是基于DSP+ARM（DigitalSignal Processor 数字信号处理+ Advanced RISC Machines）结构的大型光伏电站铁磁谐振检测与抑制装置，该发明属于新能源分布式发电与输电技术领域。

背景技术

目前，由于受设备制造技术和运行成本等因素的限制，在35kV中性点不接地配电网系统中，变电站母线上仍然广泛采用传统的电磁式电压互感器（PT），用来监测电气设备的绝缘状态。正常运行时，三相电压基本平衡，中性点的位移电压很小。但在某些切换操作或者发生故障而引起的电磁能量暂态转换过程中，PT的非线性励磁电感工作到饱和状态，感抗变小。若PT的励磁电感与系统的对地电容参数（主要为出线线路对地电容）匹配形成非线性谐振回路时，就会发生铁磁谐振现象，进而产生铁磁谐振过电压。由于铁磁谐振与系统的电网结构、运行方式、以及设备特性参数有关，因而导致系统会出现高频、基频、分频谐振或者更低频率的谐振。

我国大规模光伏并网发电系统中，供电线路呈现的特点是空气绝缘的架空线路被固体绝缘的电缆线路所取代。随着电缆出线回路的增多、输送距离的增长，系统对地电容电流成倍增加。我国电气设备设计规范中明确规定35kV电网中如果单相接地电容电流大于10A，需要采用中性点经消弧线圈接地方式。然而，光伏电站运行方式灵活，在线路投切时，往往会改变系统的电容电流，从而影响消弧线圈的调谐方式，导致不能有效灭弧。

在大规模光伏渗透背景下，不仅加剧了配电网发生谐振过电压的风险，电压互感器高压熔丝熔断、爆炸乃至直接烧毁的事故时有发生；而且使得此类事故的成因愈发复杂。

因此，大型光伏电站铁磁谐振检测的研究以及消谐装置的研制对于提升配电网的安全稳定性和供电可靠性，增强电网的自愈能力具有重要的理论价值和工程实践意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种大型光伏电站铁磁谐振检测与抑制装置，在PT开口三角处接入阻尼电阻来增大谐振的阻尼从而达到有效地抑制铁磁谐振的目的。

本发明解决上述的技术问题所采取的技术方案如下：一种大型光伏电站铁磁谐振检测与抑制装置，包括电磁式电压互感器，其特征在于：还包括采样调压模块、数据处理模块、控制系统模块与开关量输出模块；采样调压模块连接于数据处理模块，数据处理模块连接于控制系统模块，控制系统模块连接于开关量输出模块；电磁式电压互感器开口三角处连接有阻尼电阻，开关量输出模块还连接有投切开关，投切开关与阻尼电阻连接。

进一步的，控制系统模块连接有LCD屏幕、SD卡存储，控制系统模块还经远程通信连接上位机。

采样调压模块的主要功能是将从电磁式电压互感器（简称PT）二次侧采集的电压进行采样调理，转换成数据处理模块（简称DSP）的模数转换（简称ADC）引脚能够接收的电平，由于PT二次侧考虑余量是最大有效值为110V的双极性电压，而采样调压模块输出端连接的DSP的ADC引脚只能处理0～3.3V的单极性电压，因此必须首先将PT二次侧采样到的电压转换为0～3.3V范围之内再送到DSP进行处理。同时需要带有隔离功能的环节确保现场信号与控制系统的互不干扰。