[发明专利]一种应用于高压断路器的选相控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种应用于高压断路器的选相控制方法及装置，该设备基于FPGA平台，通过光纤接收远方采集器送来的三相电流数据。检测到短路故障后，使用一种移动三点法进行过零点预测，可快速准确的计算出故障电流的过零点，在过零点时刻发出IO动作信号给断路器，触发断路器进行开关动作。所开发的相控装置精度高、实时性好，抗电磁干扰性能优越。

技术领域

本发明涉及电力系统高压变电站的故障检测及相控技术领域，具体为 一种应用于35kV及以上电压等级线路的断路器的选相控制软硬件系统(以 下简称相控系统)，其中包含短路故障电流过零点预测算法研究。

背景技术

选相投切技术是由相控开关(又称同步开关或选相控制开关)来实现 的，其核心在于根据不同的负载特性，控制开关在电压或电流的最佳电位 分合闸，实现无冲击的平滑过渡，主动削弱甚至消除电磁暂态现象，减少 系统谐波，提高电能质量。

在电网保护系统中，采用选相控制技术对断路器开断故障电流相位进 行控制，实现故障电流的微电弧能量开断。将选相控制技术运用到断路器， 让断路器在电流过零点处分断从而提高断路器开断能力。相控技术是现代 断路器的常用技术之一。

在现代高压电网所用的大容量断路器中，相控装置必须满足预测精度 高、运算量小、预测快的要求。而且，在35kV及以上电压等级的线路上， 电磁环境复杂，干扰大，所研制的相控装置软硬件各环节必须充分考虑此 因素。

发明内容

本发明的目的在于开发一种35kV及以上电压等级的高压断路器的一种 快速相控装置软硬件系统，该装置可工作在强电磁干扰环境下，并使用一 种新的移动三点采样法的快速过零点预测算法，计算量小，精度高，各故 障工况下最大预测误差为0.7ms。可在过零点输出开关动作控制信号给断路 器，实现选相控制。

一种应用于高压断路器的选相控制方法，其特征在于，包括

步骤1、在高压线路三相母线上分别安装罗氏线圈，罗氏线圈产生感应 电流输入到和罗氏线圈相连的采集器上；

步骤2、采集器进行数字化编码后通过光通道发送给短路故障分相控制 器，采用光通信可以有效的实现通信抗干扰；

步骤2、分相控制器对三相电流分别进行短路检测，如果检测到发生短 路后，即启动过零点预测算法，并考虑到断路器的固有动作时间，在故障 电流过零点时刻附近通过IO口输出12V动作信号。

在上述的一种应用于高压断路器的选相控制方法，基于以下过零点预 测数学模型：

故障发生前处于稳定运行状态，线路上电流为

i(t)＝I_pm0sin(ωt+α-φ₀) (1)

式中，I_pm0为故障发生前的电流幅值，φ₀为故障发生前的电压电流相位差；

发生故障后，根据基尔霍夫定律和拉氏变换可以求得短路故障电流为

i(t)＝I_pmsin(ωt+α-φ)+[I_pm0sin(α-φ₀)

-I_pmsin(α-φ)]·e^-t/τ

(2)

式中，I_pm为故障发生后的电流周期分量幅值，φ为故障发生后的电压电流 相位差，τ为故障回路的衰减时间常数；