干式變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統

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有載調壓變壓器自動(dòng)調壓系統

張明君李計文(山東理工大學(xué)，濟南250061)安建強(淄博電業(yè)局，淄博255032)

文摘：介紹了一種新型有載調壓變壓器自動(dòng)調壓系統。系統布線(xiàn)非常簡(jiǎn)單，系統運行非?？煽?。它采用中文菜單，友好的人機界面?，F場(chǎng)表現極佳。關(guān)鍵詞：變壓器；自動(dòng)電壓調節；演出

電壓質(zhì)量是檢驗電能質(zhì)量的重要標志，與民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的改善密切相關(guān)。電壓的波動(dòng)范圍直接影響到電氣設備的使用效率、工作性能和使用壽命。為了保證電壓質(zhì)量，家對各級電網(wǎng)電壓的允許波動(dòng)范圍有明確規定，電壓合格率已作為電力部門(mén)達標和達到一級的主要考核指標。由于我電力儲備能力小，電網(wǎng)結構薄弱，電壓波動(dòng)范圍受負荷影響較大。采用有載調壓干式變壓器，并根據電壓要求自動(dòng)調整有載分接開(kāi)關(guān)，以保證電壓自動(dòng)保持在合格范圍內，是提高電壓質(zhì)量的重要措施。目前，大多數帶有載調壓的干式變壓器仍采用手動(dòng)調節。由于調整不及時(shí)、偏差和誤差調整，電壓質(zhì)量難以保證。內自動(dòng)調壓控制器普遍存在智能化程度低、測量精度差、產(chǎn)品質(zhì)量低、可靠性低的現象，難以滿(mǎn)足現場(chǎng)的實(shí)際需求。雖然進(jìn)口自動(dòng)控制器的性能和質(zhì)量基本能滿(mǎn)足要求，但其參數和規格用外文說(shuō)明，顯示部分仍用數碼管顯示，給現場(chǎng)操作人員的操作和維護帶來(lái)很大困難，導致部分進(jìn)口控制器長(cháng)期不用，影響電壓質(zhì)量的提高。因此，我們根據現場(chǎng)的實(shí)際需要，在吸收消化外技術(shù)的基礎上，開(kāi)發(fā)了一套比進(jìn)口設備更先進(jìn)、更適合我現場(chǎng)實(shí)際需要的干式變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統。1基本原理干式變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統的基本原理框圖如圖1所示。

圖1干式變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統基本原理框圖

1.1電壓形成部分1.1.1輔助ta輔助ta的一次輸入信號取自受控干式變壓器的TA二次電流，額定為5 A，因此輔助TA的一次額定電流設計為5 A，為了將電流信號轉換成適合計算機處理的電壓信號，輔助TA二次側連接一個(gè)20電阻。為了提高測量精度，防止飽和，輔助TA的二次側應采用較低的電壓。本次設計中，輔助TA二次側電壓為1 V，輔助TA實(shí)際設計參數為

I1=5 A，P=60 mW，N1=9，N2=810，1=1.5 ~ 2mm，2=0.21mm

其中N1和N2是一級和二級轉彎； 1和 2是初級和次級鋼絲直徑。1.1.2輔助電視輔助電視的一次輸入電壓取自母線(xiàn)電視的二次電壓，因此輔助電視的一次額定電壓為100 V，為防止電壓過(guò)高時(shí)輔助電視的飽和影響其測量精度，且控制裝置不考慮50 V以下的測量精度，輔助電視的一次額定電壓設計為130 V.輔助電視的實(shí)際設計參數為 #p#分頁(yè)標題#e#

U1=130伏，功率=6毫瓦，N1=3 600，N2=200，1=0.1(0.13)毫米，2=0.21(0.13)毫米.

1.2對電壓形成部分發(fā)出的信號進(jìn)行整流濾波A/D轉換時(shí)，通常有交流采樣和DC采樣兩種處理方法。前者硬件電路簡(jiǎn)單，響應速度快，缺點(diǎn)是抗干擾性能差，軟件復雜。相反，當反應速度不是太快時(shí)，通常使用DC取樣。本設計采用DC采樣，整流電路采用精密運算放大器組成的絕對值整流電路。1.3復用開(kāi)關(guān)采用AD7501作為復用開(kāi)關(guān)。AD7501是一款8選1高速模擬開(kāi)關(guān)，具有8個(gè)模擬輸入。該器件只有4路輸入信號，完全滿(mǎn)足要求，留有擴展空間。1.4 A/D轉換根據本裝置對測量精度的要求，選用8位AD，精度略差；選擇10位AD可以滿(mǎn)足要求，但是10位AD沒(méi)有12位AD普及，所以設計中選擇了12位AD芯片AD574作為轉換芯片。AD574的轉換速度為25 s，本次設計中電流和電壓的純A/D轉換精度為0.05%，大幅度滿(mǎn)足轉換速度和精度要求。1.5 CPU芯片本系統為中小型控制系統，對速度要求不高。相對成熟的51系列單片機抗干擾性能較好，所以設計中的CPU采用51系列8031芯片。1.6程序存儲器EPROM

軟件程序估計約有6 k字節，設計中采用使用較為普遍的8 k字節EPROM2764，容量滿(mǎn)足要求，且易于選購。1.7 自動(dòng)復位電路 為了使控制裝置適用于無(wú)人值守變電站，提高裝置的抗干擾能力，防止程序在受到干擾時(shí)，可能出現的死鎖或飛跑現象，設有由單穩觸發(fā)電路構成的硬件自動(dòng)復位電路，在程序受到某種干擾而停止運行時(shí)，硬件自動(dòng)復位電路會(huì )使裝置自動(dòng)復位，重新正常運行。1.8 E２PROM 為使定值能夠永久保存和隨時(shí)更改，設計中采用了電可擦除存儲器，考慮到定值長(cháng)度不會(huì )超過(guò)1 k字節，設計中選用了2 k字節的2816芯片。1.9 液晶顯示 為了使工作人員能脫離使用說(shuō)明書(shū)對各種參數進(jìn)行整定，且保證不會(huì )發(fā)生誤整定，設計中使用能向工作人員提示各種漢字信息的液晶顯示模塊。該模塊可用漢字顯示各種實(shí)時(shí)參數、定值參數，定值參數在線(xiàn)修改提示和各種故障信息。為此，設計中選用顯示屏較大的MGLS-19264模塊，每屏可顯示16×16點(diǎn)陣漢字48個(gè)。1.10 開(kāi)關(guān)量輸入 開(kāi)關(guān)量輸入來(lái)自有載分接開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)，其開(kāi)關(guān)量信號通過(guò)光電隔離送入計算機，根據送入的開(kāi)關(guān)量判斷兩臺干式變壓器的有載分接開(kāi)關(guān)是否同步。目前判斷同步信號的電路是將所有分接頭位置全部送入裝置，大約有40路引線(xiàn)，這樣做，引線(xiàn)及電路較復雜。我們采用的方式是將分接頭位置連線(xiàn)就地連接，只引兩條信號線(xiàn)到裝置。這樣做，引線(xiàn)及電路大為簡(jiǎn)化，如圖2所示。

圖2 分接頭就地連接示意圖

1.11 軟件程序 軟件程序采用51指令編寫(xiě)，長(cháng)度約為6 k字節，程序采用模塊化結構，程序框圖如圖3所示。

圖3 干式變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統程序框圖#p#分頁(yè)標題#e#

2 動(dòng)作過(guò)程2.1 解列運行方式 (1) 若電壓在合格范圍內，裝置不調節。 (2) 當電壓超過(guò)電壓上限，且電流小于過(guò)流閉鎖定值，經(jīng)過(guò)延時(shí)相應的干式變壓器向下調節一個(gè)分接頭。 (3) 當電壓低于電壓下限，電流小于過(guò)流閉鎖定值，電壓高于低壓閉鎖定值，經(jīng)過(guò)延時(shí)相應的干式變壓器向上調節一個(gè)分接頭。2.2 并列運行方式 (1) 若電壓在合格范圍內，裝置不調節。 (2) 當兩臺干式變壓器的電壓均超過(guò)電壓上限，電流均小于各自的電流閉鎖定值，分接頭同步，經(jīng)過(guò)延時(shí)，兩臺干式變壓器均同時(shí)向上調節一個(gè)分接頭。 (3) 當兩臺干式變壓器的電壓均低于電壓下限，電流均小于各自的閉鎖定值，電壓均高于各自的低壓閉鎖定值，分接頭同步，經(jīng)過(guò)延時(shí)兩臺干式變壓器均同時(shí)向上調節一個(gè)分接頭。 為防止電壓振蕩時(shí)頻繁調節，若發(fā)出相反的指令，則自動(dòng)延時(shí)4 min，以躲過(guò)振蕩周期。3 裝置主要特點(diǎn) (1) 采用液晶顯示，可用漢字顯示各種實(shí)時(shí)參數和定值。使用操作簡(jiǎn)便，運行監視直觀(guān)，使自動(dòng)有載調壓在現場(chǎng)推廣使用成為可能。 (2) 智能化程度高，可用數字鍵在線(xiàn)修改定值，修改定值期間不影響控制系統正常運行。修改定值時(shí)，有漢字提示，無(wú)需使用說(shuō)明書(shū)，克服了先進(jìn)技術(shù)給現場(chǎng)工作人員帶來(lái)的煩惱。 (3) 可靠性高，控制系統采用三組先立的電源，并對輸入輸出部分采用了光電耦合電路，提高了裝置的抗干擾性能。在軟件和輸出口硬件電路中采用了防止拉合電源誤動(dòng)作的措施，即在軟件上采取上電立即封鎖出口，在硬件上采取掉電禁止對輸出口的操作和輸出口驅動(dòng)回路并聯(lián)抗干擾電容的方法。 (4) 測量精度高，控制系統分別采用了集成運放構成的精密整流電路和12位A/D模數轉換，提高了測量精度，保證了控制系統的準確調節。

作者簡(jiǎn)介：厲吉文(1962-)，男，碩士，副教授，主要從事電力系統電壓無(wú)功自動(dòng)化及配電網(wǎng)自動(dòng)化的研究和教學(xué)工作。

作者單位：厲吉文，張明軍 山東工業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院，山東濟南 250061 安建強 淄博電業(yè)局，山東淄博 255032