RK-SX微機(jī)消諧裝置
一、概 述
在電力系統(tǒng)中，由于電壓互感器的非線性電感與線路對(duì)地電容的匹配而引起鐵磁諧振過(guò)電壓，直接威脅電力系統(tǒng)的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電壓互感器(PT)的爆炸，造成事故。電壓互感器的鐵磁諧振必須由工頻電源供給能量才能維持下去，如果抑制或消耗這部分能量，鐵磁諧振就可以抑制或消除。通常解決的辦法是在開(kāi)口三角繞組中并一個(gè)電阻，從理論上講對(duì)頻率越低的鐵磁諧振應(yīng)取的阻值越小，但太小的電阻并在PT開(kāi)口三角上會(huì)影響其正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成PT燒毀。因?yàn)殍F磁諧振的頻率往往不是單一的，所以這種方法就難于消除全部的諧振。
針對(duì)上述情況，國(guó)內(nèi)一些廠家先后研制了一些分頻消諧裝置。這些裝置的原理均是采用模擬選頻的原理，功能單一，只對(duì)單一頻率的諧振有效。由于電網(wǎng)中諧振往往是多種頻率同時(shí)存在，所以適應(yīng)性較差，模擬電路實(shí)現(xiàn)的選頻與微機(jī)相比其選頻效果也差，有時(shí)電網(wǎng)的過(guò)渡過(guò)程等也會(huì)造成誤動(dòng)。
RK-SX微機(jī)消諧裝置利用80196單片機(jī)快速、無(wú)誤的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)傅立葉分析，其選頻無(wú)誤。通過(guò)對(duì)PT開(kāi)口三角電壓的采集，對(duì)電網(wǎng)諧振時(shí)的種種頻率成份能快速分析，可無(wú)誤地辨出：?jiǎn)蜗嘟拥?、電網(wǎng)諧振。如果是諧振，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使消諧電路投入，消耗電源供給諧振的能量，抑制鐵磁諧振過(guò)電壓，實(shí)現(xiàn)快速消諧，較完善地解決了電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的消諧問(wèn)題。并能存儲(chǔ)記錄單相接地、諧振時(shí)的各次諧波的諧波幅值，可廣泛適用于發(fā)電廠、變電站及鋼鐵、煤炭、石油化工等大型廠礦企業(yè)的電力系統(tǒng)。
二、消諧裝置功能及特點(diǎn)
消諧功能
循環(huán)檢測(cè)PT開(kāi)口三角的電壓，當(dāng)發(fā)生電壓升高時(shí)，首先判斷是單相接地，還是電網(wǎng)諧振。如果是諧振，計(jì)算機(jī)
發(fā)出指令使消諧電路投入，實(shí)現(xiàn)快速消諧。
故障報(bào)警功能
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地或諧振、裝置故障時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。全部繼電器輸出接點(diǎn)均可接報(bào)警輸出。
顯示功能
顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘，裝置運(yùn)行狀態(tài)，接地或諧振故障的諧振頻率、幅值，故障開(kāi)始時(shí)間等。
設(shè)置功能
通過(guò)漢字菜單提示用戶(hù)可以設(shè)置或修改實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通信方式。
通信功能
裝置具有RS485通訊接口，通信速率9600bps。
故障追憶功能
按時(shí)間順序可追憶共八次接地、諧振過(guò)電壓故障
本裝置具有智能化特點(diǎn)，無(wú)須設(shè)置諧振頻率、諧振啟動(dòng)幅值，可自動(dòng)消除各種頻率諧振。
三、主要技術(shù)指標(biāo)
適用范圍：3至66KV系統(tǒng)。
消諧路數(shù)：一路消諧。
工作電源：DC 220V±10%。
環(huán)境溫度：-10°C 至 +50°C。
大氣壓力：80～110Kpa
空氣相對(duì)濕度：90%（25℃）、50%（40℃）
使用地點(diǎn)不能有爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)，周?chē)橘|(zhì)中不能含有腐蝕和破壞絕緣的導(dǎo)電介質(zhì)或氣體，不允許環(huán)境充滿(mǎn)
蒸汽及含有較嚴(yán)重霉菌存在。安裝地點(diǎn)應(yīng)具防御風(fēng)、雨、沙和防塵設(shè)施。
適用諧振頻率：1/3分頻、1/2分頻、工頻、二倍頻、三倍頻、四倍頻諧振。
繼電器輸出觸點(diǎn)容量：≤5A／DC220V
通信方式：RS485。
通信速率：9600bit/s。
四、工作原理
本裝置采用80196作為核心控制芯片，對(duì)PT開(kāi)口電壓進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)，在正常情況下，本裝置的大功率消諧元件處于阻斷狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)無(wú)任何影響。當(dāng)PT產(chǎn)生開(kāi)口電壓時(shí)，本裝置對(duì)PT開(kāi)口電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量、濾波、放大等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，判斷出當(dāng)前的故障狀態(tài)，如果是某種頻率的鐵磁諧振，CPU啟動(dòng)消諧電路，使鐵磁諧振在強(qiáng)大的阻尼下迅速消失，同時(shí)裝置給出報(bào)警、顯示，并自動(dòng)存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。如果是接地或其它原因的過(guò)電壓，裝置給出報(bào)警、顯示，并自動(dòng)存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。若故障現(xiàn)象消失、排除，本機(jī)返回工作狀態(tài)，否則故障信息會(huì)一直在液晶顯示屏上顯示。
五、硬件結(jié)構(gòu)
裝置總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：主要由顯示鍵盤(pán)CPU主板、消諧采集板、電源板等組成。
各板的功能如下：
１、主板：
為本機(jī)的核心部分，完成液晶顯示、鍵盤(pán)掃描、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、消諧控制及與其它設(shè)備的通信。
2、消諧采集板：
采集部分：主要部件為A/D轉(zhuǎn)換器，可將PT開(kāi)口三角的電壓信號(hào)進(jìn)行放大濾波并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)。
其中消諧部分：主要部件為大容量可控硅及附屬觸發(fā)控制電路，正常時(shí)可控硅處于阻斷狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)無(wú)任何影響，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時(shí)該板接收CPU的命令，可控硅快速導(dǎo)通，將PT開(kāi)口三角瞬間短路，這時(shí)系統(tǒng)的鐵磁諧振在這一強(qiáng)阻尼下快速消失，而后可控硅又恢復(fù)阻斷狀態(tài)。
3、電源板：
提供整機(jī)電源。
六、軟件流程
整機(jī)軟件流程如圖三所示：現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的開(kāi)口三角信號(hào)隔離放大濾波后送A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存入RAM，經(jīng)數(shù)字選頻濾波后供計(jì)算機(jī)分析判斷。如果是諧振則啟動(dòng)可控硅消諧，諧振消失將有關(guān)信息記憶存儲(chǔ)并通信，否則繼續(xù)檢測(cè)PT開(kāi)口三角電壓。
七、產(chǎn)品的安裝和接線
本產(chǎn)品采用嵌入式安裝，后面板接線。零序電壓的入線建議用屏蔽雙絞線方式接入本機(jī)，本機(jī)的機(jī)殼必須接大地。(見(jiàn)圖四、五)