一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器制造技术

本申请公开了一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，包括三相电流互感器、三组CT二次电流采样单元、三组第二级运算放大器与输出单元、两组电流采样基准电源单元、算法DSP数字控制与通讯单元、智能设备终端。本申请结合三相电流互感器的二次实际电流采样、电流采样基准电源单元，通过算法DSP数字控制与通讯单元过滤得到二次电流采样瞬时值、有效值和峰值等，并经保护计算和保护复核计算的数学模型，自动检测变比调整环节等，得到自动/手动调节的CT变比参数，进而得到调节CT变比后的二次电流值，最后与通过智能设备终端的数据传输与通讯，实现各项保护控制功能，本申请CT变比参数设置方便，通讯控制灵活简单，动态响应快。动态响应快。动态响应快。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器


[0001]本申请涉及电力电子设备
，特别地，涉及一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器。

技术介绍

[0002]电流互感器(简称CT)是电力系统中广泛采用的电流传感及变送设备，它将电力系统中一次侧大电流转化为标准的小电流，传送给二次设备进行测量、控制和保护。其精度和可靠性直接与电力系统的安全，可靠等密切相关。在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，即便是在主线路电流正常工作电流范围时，主变压器或主设备的电流互感器也将可能产生严重超差或饱和，引起综合保护拒动或误动、测量计量误差大、仪表显示不准等多种问题。
[0003]另外随着电力系统短路容量的增加，经常出现主设备的容量远远小于系统短路容量的情况，例如：水利发电机组负荷季节性，高压启动、备用变压器、高压厂用变压器等，其电流互感器参数选择成为困扰继电保护工作者的突出问题。若按照故障时通过电流互感器的最大短路电流不应超过其准确限值电流来选择，不但设备投资成本过高，更重要的是会造成继电保护整定困难和主设备内部故障保护灵敏度不足，综合保护装置输入门槛限制等等问题，若按照主设备额定容量来选择，则又会造成内部出口故障时电流互感器严重饱和，需要对此时的保护性能进行详细分析。
[0004]实际工作中遇到某水利发电项目案例为了使220kV母线差动保护不致在发生穿越故障时出现会因误差而引起误动，需将220kV流变变比由原600/5改为1200/5，这时需更换电流互感器以解决220kV母线差动保护在穿越性故障时，因误差超过允许值而误动的问题。
[0005]实际工作中遇到某航电项目另一案例由于220kV主变压器短路保护流变变比1700/1，为了使220kV主变压器差动保护可靠动作，流变变比需要由1700/1改为600/1，否则受主变差动保护装置差动保护启动定值输入门槛限制问题。
[0006]遇到的这些案例，现场更换高压电流互感，220kVGIS拆装受场地环境条件影响，拆卸更换安装麻烦，拆装后的需做多项高压试验，成本高，协调工作多，工期长，与项目现场重要进度节点分秒必争的情况相违背等等。
[0007]正如案例所见，常用的电流互感器二次电流的5A和1A两种，而一次电流往往小至几安至几千安不等。因为为不同的保护装置及测量仪表对流变变比有不同的要求，所以对不同的保护装置及测量仪表以获得不同的变比，从而保证各类保护装置的性能及测量仪表的精度不受影响。

技术实现思路

[0008]本申请实施例提供了一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，以解决现有电流互感器适用性差、因变比固定拆装麻烦、智能化程度不高的技术问题。
[0009]本申请采用的技术方案如下：
[0010]一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，包括：
[0011]三相电流互感器，用于将电力系统中三相的一次侧大电流转化为三组设定的二次侧额定电流作为二次电流采样信号；
[0012]三组CT二次电流采样单元，分别用于接收三相电流互感器的三组二次电流采样信号，并对三组二次电流采样信号分别进行调理以符合设定要求；
[0013]三组第二级运算放大器与输出单元，分别与电流采样基准电源单元和三组CT二次电流采样单元输出端电性连接，用于将三组CT二次电流采样单元输出的三组二次电流采样信号和电流采样基准电源单元输出的电源基准信号进行叠加和运算放大处理后符合算法DSP数字控制与通讯单元的幅值处理范围；
[0014]两组电流采样基准电源单元，用于分别为所述第二级运算放大器与输出单元和算法DSP数字控制与通讯单元提供相应的电源基准信号；
[0015]算法DSP数字控制与通讯单元，分别与三组第二级运算放大器与输出单元和电流采样基准电源单元输出端电性连接，用于根据模数转换的参考校准值、二次电流采样信号瞬时值计算二次电流有效值和峰值给出数据控制字，并给出内部保护控制字，继而由保护计算和保护复核计算数学模型结合智能设备终端的得到保护定值和变比，若变比符合要求，则持续正常工作并输出二次电流数据，反之，则调用自动校正环节，进行自动匹配/人工设置变比参数来达到要求，得到调节变比后的二次电流值；
[0016]智能设备终端，与所述算法DSP数字控制与通讯单元输出端信号连接，用于与所述算法DSP数字控制与通讯单元进行通讯传输及数据交互，实现相应的保护控制功能。
[0017]在本申请优选实施例中，所述CT二次电流采样单元包括:
[0018]电流采样输入单元，输入端通过端子与所述三相电流互感器对应相的二次侧绕组输出端电性连接，用于输入二次电流采样信号；
[0019]采样电阻单元，与所述电流采样输入单元的输出端电性连接，用于通过跳线器改变阻值实现二次侧额定电流为1A和5A两种规格配置，将二次电流采样信号转换为电压信号；
[0020]输入信号电容滤波单元，与所述采样电阻单元的输出端电性连接，用于将转换为电压信号的二次电流采样信号去除高频脉动信号；
[0021]限流限压与限幅保护单元，与所述输入信号电容滤波单元的输出端电性连接，用于将滤波后的二次电流采样信号限制在运算放大器允许的输入信号范围，并起到保护运算放大器的作用；
[0022]第一级运算放大器电压提升过滤电路，与所述限流限压与限幅保护单元的输出端电性连接，用于对二次电流采样信号进行运算放大器、隔离和滤波处理。
[0023]在本申请优选实施例中，所述电流采样基准电源单元包括：
[0024]算法DSP基准电源单元，用于提供+3.3V的电流采样基准电源信号输送至所述算法DSP数字控制与通讯单元；
[0025]第二级运算放大器电流采样基准电源单元，与所述算法DSP基准电源单元输出端电性连接，用于将所述+3.3V的电流采样基准电源信号通过转换为
‑
3.3V的基准电源电路运算放大器输出电压输送至第二级运算放大器与输出单元的输入端。
[0026]在本申请优选实施例中，所述的算法DSP基准电源单元包括：
[0027]电压源，用于提供电压源；
[0028]分流分压电阻，与所述电压源电性连接，用于对电压源进行分流分压；
[0029]滤波、稳压及限流电路，与所述分流分压电阻的输出端电路连接，用于对分流分压后的电压源进行电容滤波和稳压管稳压及电阻限流得到+3.3V的电流采样基准电源信号输送至所述算法DSP数字控制与通讯单元；
[0030]高低频两级电容滤波单元，用于对+3.3V的电流采样基准电源信号进行高低频两级滤波输送至第二级运算放大器电流采样基准电源单元；
[0031]3.3V基准电压端子，用于将+3.3V的电流采样基准电源信号输送至所述算法DSP数字控制与通讯单元。
[0032]在本申请优选实施例中，所述第二级运算放大器电流采样基准电源单元包括：
[0033]电阻R32，所述电阻R32一端连接高低频两级电容滤波单元；
[0034]运算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，其特征在于，包括：三相电流互感器(1)，用于将电力系统中三相的一次侧大电流转化为三组设定的二次侧额定电流作为二次电流采样信号；三组CT二次电流采样单元(2)，分别用于接收三相电流互感器(1)的三组二次电流采样信号，并对三组二次电流采样信号分别进行调理以符合设定要求；三组第二级运算放大器与输出单元(3)，分别与电流采样基准电源单元(4)和三组CT二次电流采样单元(2)输出端电性连接，用于将三组CT二次电流采样单元(2)输出的三组二次电流采样信号和电流采样基准电源单元(4)输出的电源基准信号进行叠加和运算放大处理后符合算法DSP数字控制与通讯单元(5)的幅值处理范围；两组电流采样基准电源单元(4)，用于分别为所述第二级运算放大器与输出单元(3)和算法DSP数字控制与通讯单元(5)提供相应的电源基准信号；算法DSP数字控制与通讯单元(5)，分别与三组第二级运算放大器与输出单元(3)和电流采样基准电源单元(4)输出端电性连接，用于根据模数转换的参考校准值、二次电流采样信号瞬时值计算二次电流有效值和峰值给出数据控制字，并给出内部保护控制字，继而由保护计算和保护复核计算数学模型结合智能设备终端(21)的得到保护定值和变比，若变比符合要求，则持续正常工作并输出二次电流数据，反之，则调用自动校正环节，进行自动匹配/人工设置变比参数来达到要求，得到调节变比后的二次电流值；智能设备终端(21)，与所述算法DSP数字控制与通讯单元(5)输出端信号连接，用于与所述算法DSP数字控制与通讯单元(5)进行通讯传输及数据交互，实现相应的保护控制功能。2.根据权利要求1所述的基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，其特征在于，所述CT二次电流采样单元(2)包括:电流采样输入单元(6)，输入端通过端子与所述三相电流互感器(1)对应相的二次侧绕组输出端电性连接，用于输入二次电流采样信号；采样电阻单元(7)，与所述电流采样输入单元(6)的输出端电性连接，用于通过跳线器改变阻值实现二次侧额定电流为1A和5A两种规格配置，将二次电流采样信号转换为电压信号；输入信号电容滤波单元(8)，与所述采样电阻单元(7)的输出端电性连接，用于将转换为电压信号的二次电流采样信号去除高频脉动信号；限流限压与限幅保护单元(9)，与所述输入信号电容滤波单元(8)的输出端电性连接，用于将滤波后的二次电流采样信号限制在运算放大器允许的输入信号范围，并起到保护运算放大器的作用；第一级运算放大器电压提升过滤电路(10)，与所述限流限压与限幅保护单元(9)的输出端电性连接，用于对二次电流采样信号进行运算放大器、隔离和滤波处理。3.根据权利要求1所述的基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，其特征在于，所述电流采样基准电源单元(4)包括：算法DSP基准电源单元(19)，用于提供+3.3V的电流采样基准电源信号输送至所述算法DSP数字控制与通讯单元(5)；第二级运算放大器电流采样基准电源单元(20)，与所述算法DSP基准电源单元(19)输
出端电性连接，用于将所述+3.3V的电流采样基准电源信号通过转换为
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3.3V的基准电源电路运算放大器输出电压输送至第二级运算放大器与输出单元(3)的输入端。4.根据权利要求3所述的基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，其特征在于，所述的算法DSP基准电源单元(19)包括：电压源(24)，用于提供电压源；分流分压电阻(25)，与所述电压源(24)电性连接，用于对电压源进行分流分压；滤波、稳压及限流电路(27)，与所述分流分压电阻(25)的输出端电路连接，用于对分流分压后的电压源进行电容滤波和稳压管稳压及电阻限流得到+3.3V的电流采样基准电源信号输送至所述算法DSP数字控制与通讯单元(5)；高低频两级电容滤波单元(28)，用于对+3.3V的电流采样基准电源信号进行高低频两级滤波输送至第二级运算放大器电流采样基准电源单元(20)；3.3V基准电压端子(26)，用于将+3.3V的电流采样基准电源信号输送至所述算法DSP数字控制与通讯单元(5)。5.根据权利要求3所述的基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，其特征在于，所述第二级运算放大器电流采样基准电源单元(20)包括：电阻R32，所述电阻R32一端连接高低频两级电容滤波单元(28)；运算放大器U2A，所述运算放大器U2A的同相输入端通过电阻R33接地，反相输入端与电阻R32另一端电性连接，输出端通过电容C23A与反相输入端电性连接；电阻R35，所述电阻R35的一端与运算放大器U2A的输出端电性连接，另一端一方面通过反馈电阻R34与运算放大器U2A的反相输入端电性连接，另一方面与并联设置的电容C14、C15、C16一端电性连接，所述电容C14、C15、C16的另一端接地；基准参考电压端子(29)，由并联设置的电容C14、C15、C16连接电阻R35的一端引出，用于将
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3.3V的基准电源电路运算放大器输出电压输送至第二级运算放大器与输出单元(3)的输入端。6.根据权利要求5所述的基于二次电流采样的可调CT变比数字控制器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨珊华，罗桂军，彭云涌，戴良辉，肖祥南，王鹏，
申请(专利权)人：中建五局土木工程有限公司，
类型：发明
国别省市：