空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統及測量方法技術方案

本發明專利技術屬于電力設備控制技術，涉及一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統及測量方法。其系統包括高壓側互感器和低壓側互感器，還包括單片機模塊；單片機模塊的控制指令輸出端連接斷路器驅動電路；單片機的信號輸入端連接有分斷檢測電路和接通檢測電路；分斷檢測電路經過高壓信號采集端連接高壓側互感器；接通檢測電路分別經過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側互感器和低壓側互感器。本發明專利技術能夠精確測量高壓狀態下空載變壓器回路中高壓斷路器接通過程時間和分斷過程時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力設備控制技術，涉及一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統及測量方法。
技術介紹
電力系統中，空載變壓器剛接上電源時，產生的勵磁涌流有時可達變壓器額定電流的數十倍或更大，為避免變壓器空投失敗，電力系統中大量的備用電源變壓器以正常帶電的熱備用方式運行，造成了大量空載損失。大幅值勵磁涌流產生的電動力容易對設備造成傷害，產品設計被迫提高設備安全系數，提高了設備制造成本。將已測量執行時間作為導前時間，控制斷路器發出命令時刻，控制變壓器投入和退出瞬間電壓相位在預定位置，涌流波形和大小達到控制。開關動作時間準確是涌流控制技術的關鍵參數，對控制涌流效果有決定作用。50HZ頻率5o控制精度要求時，執行時間參數誤差應小于0.2ms。目前三相斷路器動作時間通過專用電力測試儀表測定，由于測試電壓低，測量動作時間僅反映開關機械特性參數，當大型空栽變壓器一次側運行在35KV及以上電壓時，操作時由于變壓器和設備內部電場和磁場變化，伴隨產生一些特有的自然物理現象，動態時測量結果與靜態測量值會有一些差別，且隨著電壓等級升高逐漸變大。高壓斷路器真空滅弧室在關合過程中，當動靜觸頭間隙距離不能承受外加電壓時，電極間出現預擊穿電流，而后整個真空滅弧室被擊穿，電氣回路提前導通，以上現象稱為電氣預擊穿。斷路器實際接通時間短于靜態機械合閘時間。高壓斷路器開斷空載變壓器時，三相斷路器首相斷開熄弧產生的高頻電流通過三相互耦和中性點疊加在其他未斷開的兩相工頻電壓電流上，造成其他兩相電弧電流強制過零，使得未開斷的兩相隨之同時被切斷，以上現象稱為三相共斷截留。截流時系統中電磁能量振蕩產生截流過電壓，截流過電壓波形與正常工頻電壓有明顯區別。現有檢測系統中，單片機檢測狀態變化時一般采用查詢或中斷方式，重要的單次發生事件變量有快速和精確測量要求時，密集查詢和多次判斷方式影響程序執行效率且影響測量精度。中斷方式可以快速捕捉事件，前提要保證信號質量，大功率變壓器自身和周圍電磁環境復雜，電路設計中不允許含有濾波電路，單純中斷方式不能符合測試要求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種能夠精確測量高壓狀態下空載變壓器回路中高壓斷路器接通過程時間和分斷過程時間的空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統及測量方法。本專利技術的空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統，包括分別用來檢測電力系統變壓器高壓側和低壓側電壓信號的高壓側互感器和低壓側互感器，還包括有一個單片機模塊；單片機模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統變壓器高壓側斷路器的斷路器驅動電路；單片機的信號輸入端連接有能夠根據電力系統變壓器高壓側和低壓側的電壓信號變化確定斷路器分斷的分斷檢測電路，還接有能夠根據電力系統變壓器低壓側的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路；所述分斷檢測電路經過高壓信號采集端連接高壓側互感器；所述接通檢測電路分別經過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側互感器和低壓側互感器。本專利技術基于上述測量系統的測量方法是：測量系統工作過程中，分斷檢測電路和接通檢測電路的輸出信號分別進入單片機的兩個信號輸入端，單片機監測兩路信號并處理檢測過程數據，啟動內部計數器；單片機發出斷路器動作命令時累計時間初始值清零，單片機監測狀態變量按先進先出方式串行記錄最新32次狀態信號同時累計動作時間；單片機巡查串行記錄的最新若干次檢測信號，如果數據連續一致為翻轉后穩定時，確認狀態轉換完成，記錄當前計數器數值和當前32位串行數據，按順序逐位檢查32位數據，查找數據發生變化位置數據，在保留的計數值扣除位置數據后獲得動作過程實際完成時間。所述單片機的內部計數器為周期0.1ms的時間16位二進制計數器。本專利技術針對電力系統運行的實際情況中，斷路器的三個分開關不可能完全同步動作，三相電壓瞬時值在同一時刻各不相同，合閘預擊穿和分閘截流三相共斷是高壓變壓器操作的自然物理現象，利用接通時低壓側電壓隨同預擊穿從無到有以及分斷截流時低壓側波形瞬間變異的特點，根據低壓側電壓變化特征來確定變壓器接通和斷開時刻。其檢測系統硬件電路設計不含延時電路，單片機采用軟件定時器記錄開關動作狀態信號和累計動作時間，可以借助軟件處理方式解決測量精度和速度矛盾問題，測量結果誤差理論小于定時器中斷發生間隔。附圖說明圖1是本專利技術的空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統原理框圖；圖2是本專利技術實施例的接通檢測電路原理圖；圖3是本專利技術實施例的分斷檢測電路原理圖。具體實施方式實施例：如圖1所示，該測量系統包括分別用來檢測電力系統變壓器高壓側和低壓側電壓信號的高壓側互感器和低壓側互感器，還包括有一個單片機模塊；單片機模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統變壓器高壓側斷路器的斷路器驅動電路；單片機的信號輸入端連接有能夠根據電力系統變壓器高壓側和低壓側的電壓信號變化確定斷路器分斷的分斷檢測電路，還接有能夠根據電力系統變壓器低壓側的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路；所述分斷檢測電路經過高壓信號采集端連接高壓側互感器；所述接通檢測電路分別經過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側互感器和低壓側互感器。低壓側互感器取線電壓（如AB相），高壓側互感器取信號根據變壓器形式決定（YNyn或YNd）。變壓器接通狀態下，高壓信號互感器輸出和低壓信號互感器輸出要求接通后幅值和相位保持一致。接通檢測電路輸出信號和分斷檢測電路輸出信號接單片機輸入端，在硬件檢測電路中不包含延時電路，輸出電平的變化能立即將電壓波形突然變化。接通狀態檢測時需要測量變壓器低壓側電壓產生時刻，變壓器初始無輸出電壓，當任意兩相接通時都能在低壓側感應線電壓產生，采用電壓絕對值全波檢測電路和過零比較電路能立即產生反映線電壓產生的電平信號變化。當電壓過零時接通涌流產生最大，控制時要求避免接通發生在過零附近，過零附近電壓不構成電路測量不完整部分。變壓器未分斷時，參與檢測的高壓信號和低壓側信號波形和大小保持基本一致狀態，分斷時由于截流變化低壓側信號劇烈變化，同時的高壓側信號仍然為保持反映高壓系統狀態形式，此時高壓側信號和低壓側信號產生劇烈的差異，接通狀態下由于兩個信號基本一致時，在檢測元件光耦中不流過電流，光耦次級產生高電平，當信號劇烈變化時，立即產生通過電流，光耦次級產生低電平。兩個光耦分別檢測兩個方向電流，檢測電路能立即檢測變壓器分斷時刻。單片機監測檢測信號并處理檢測過程數據，內部啟動周期為0.1ms的時間16位二進制計數器，檢測信號分別進入單片機兩個輸入管腳，發出動作命令時累計時間初始值清零，基于常規監測方式不能滿足本次專利技術測量精度要求，采用巡查和中斷相結合方式，單片機監測狀態變量按先進先出方式串行記錄最新32次狀態信號同時累計動作時間,軟件巡查串行記錄的最新4次檢測信號，如果數據連續一致為翻轉后穩定時，確認狀態轉換完成，記錄當前計數器數值和當前32位串行數據，按順序逐位檢查32位數據，查找數據發生變化位置數據，在保留的計數值扣除位置數據后為動作過程實際本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統，包括分別用來檢測電力系統變壓器高壓側和低壓側電壓信號的高壓側互感器和低壓側互感器，還包括有一個單片機模塊；其特征是：單片機模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統變壓器高壓側斷路器的斷路器驅動電路；單片機模塊的信號輸入端連接有能夠根據電力系統變壓器高壓側和低壓側的電壓信號變化確定斷路器分斷的分斷檢測電路，還接有能夠根據電力系統變壓器低壓側的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路；所述分斷檢測電路經過高壓信號采集端連接高壓側互感器；所述接通檢測電路分別經過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側互感器和低壓側互感器。

【技術特征摘要】
1.一種空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統，包括分別用來檢測電力系統變壓器高壓側和低壓側電壓信號的高壓側互感器和低壓側互感器，還包括有一個單片機模塊；其特征是：單片機模塊的控制指令輸出端連接一個能夠控制電力系統變壓器高壓側斷路器的斷路器驅動電路；單片機模塊的信號輸入端連接有能夠根據電力系統變壓器高壓側和低壓側的電壓信號變化確定斷路器分斷的分斷檢測電路，還接有能夠根據電力系統變壓器低壓側的電壓信號變化確定斷路器接通的接通檢測電路；所述分斷檢測電路經過高壓信號采集端連接高壓側互感器；所述接通檢測電路分別經過高壓信號采集端和低壓信號采集端連接高壓側互感器和低壓側互感器。
2.一種基于權利要求1所述空載變壓器回路高壓斷路器動作時間測量系統的空載變壓器回路高壓斷路器動作時測量方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳斌，李雅怡，付軍，
申請(專利權)人：鎮江華東電力設備制造廠有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32