[发明专利]基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统及工作方法

权利要求书

1.一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统，包括带有中性点的变压器，其特征在于它包括控制断路器K、晶闸管固态交流开关信号检测模块、信号调理模块、远程通信模块、数据采集卡和驱动模块；其中，所述控制断路器K连接于变压器中性点和地之间；所述信号检测模块的输入端采集变压器中性点高电压、大电流信号，其输出端连接信号调理模块的输入端；所述信号调理模块的输出端与数据采集卡的输入端连接；所述数据采集卡的输出端与驱动模块的输入端连接；所述驱动模块的输出端连接晶闸管固态交流开关；所述远程通信模块与信号调理模块呈双向连接。

2.根据权利要求1中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统，其特征在于所述信号检测模块由霍尔传感器构成。

3.根据权利要求2中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统，其特征在于所述霍尔传感器采用电磁平衡式霍尔传感器。

4.根据权利要求1中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统，其特征在于所述信号调理模块由电压信号调理电路和电流信号调理电路组成。

5.根据权利要求4中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统，其特征在于所述电压信号调理电路主要由分压单元、预滤波单元、隔离放大器和再滤波单元组成；所述分压单元由电阻R1和电阻Rp串联组成；所述预滤波单元由电阻R2、电阻R3、电容C1和运算放大器LM358构成，其中电阻R2的一端连接分压单元的分压点，另一端连接运算放大器LM358的正极输入端；所述电容C1的一端连接运算放大器LM358的正极输入端，另一端接地；所述运算放大器LM358的负极输入端经电阻R3与其输出端连接，其输出端连接隔离放大器的输入端；所述隔离放大器由AD215芯片构成，其输入端接收由预滤波单元输出的滤波后的信号，其输出端连接再滤波单元的输入端；所述再滤波单元由电阻R4、电阻Rf、电容C2和运算放大器LM358构成，其中电阻R4的一端连接隔离放大器的输出端，另一端连接运算放大器LM358的正极输入端；所述电容C2的一端连接运算放大器LM358的正极输入端，另一端接地；所述运算放大器LM358的负极输入端经电阻Rf与其输出端连接，其输出端连接数据采集卡的输入端。

6.根据权利要求4中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统，其特征在于所述电流信号调理电路由电流/电压转换单元、预滤波单元、隔离放大器和再滤波单元组成；所述电流信号调理电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻Rf、电容C1、电容C2、三个运算放大器LM358和隔离放大器AD215芯片组成；所述电阻Rf并联在运算放大器LM358的负极输入端和输出端之间；所述运算放大器LM358的正极输入端经电阻R1接地同时连接隔离放大器，其输出端经电阻R2连接第二级运算放大器LM358的正极输入端；所述第二级运算放大器LM358的正极输入端还经电容C1接地同时连接隔离放大器，其负极输入端经电阻R3与输出端连接，其输出端连接隔离放大器的输入端；所述隔离放大器的输出端经电阻R4与第三级运算放大器LM358的正极输入端连接；所述第三级运算放大器LM358的负极输入端经电阻R5与输出端连接，其正极输入端还经电容C1接地同时连接隔离放大器，其输出端连接数据采集卡的输入端。

7.一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①信号检测模块对变压器中性点参量实时监测，由远程监控计算机对数据的显示、存储；

②通过传感器检测变压器中性点电压、电流信号，分析变压器中性点参量情况，确定隔直系统的工作状态，得出工作状态的个数；

③通过信号调理模块，对变压器中性点参量信号滤波、放大后，分析隔直系统各个工作状态之间的转换条件，得到控制断路器及晶闸管固态交流开关的动作方法；

④断路器及晶闸管固态交流开关根据步骤③中所述的方法依次动作。

8.根据权利要求7中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统的工作方法，其特征在于所述步骤②中的隔直系统的工作状态可以为两个，即保护工作状态和隔直工作状态；所述保护工作状态是变压器中性点隔直系统的控制断路器K闭合，电容器被旁路，变压器中性点直接接地的状态；所述隔直工作状态是变压器中性点隔直系统的旁路开关K打开，变压器中性点经电容器接地，隔直装置起到隔离直流电流的作用时的状态。

9.根据权利要求7中所述一种基于晶闸管开关保护的变压器中性点隔直系统的工作方法，其特征在于所述步骤③中所述控制断路器及晶闸管固态交流开关的动作方法为：

(1)将采集到的电量信号放大、滤波调整后提取出直流电压分量信号；

(2)判断隔直系统采集调整后的直流电压信号是否达到驱动的触发区间，“是”则跳转入(3)，“否”则跳转入(4)；

(3)判断隔直系统中电流互感器电流分量是否大于给定值，“是”则跳转(4)，“否”则跳转(7)；

(4)判断隔直系统中电容器组是否过压或过流，“是”则跳转(12)，“否”则跳转(5)

(5)交流系统发生故障，变压器中性线过电压或过电流，判断是否有手动合闸命令，“是”则跳转(12)，“否”则跳转(6)；

(6)判断隔直系统中电容器组直流电压是否小于整定值，“是”则跳转(11)，“否”则跳转(7)；

(7)判断隔直系统中控制断路器K是否已经分闸，“是”则跳转(14)，“否”则跳转(8)；

(8)监测显示变压器中性线有直流分量，判断是否有手动分闸命令，“是”则跳转(11)，“否”则跳转(9)；

(9)判断电流互感器交流分量是否小于给定值，“是”则跳转(10)，“否”则跳转(13)；

(10)判断数据采集卡直流电压分量是否在给定范围，“是”则跳转(11)，“否”则跳转(14)；

(11)隔直系统中控制断路器K进行分闸操作；

(12)隔直系统中控制断路器K进行合闸操作；

(13)出现报警信号，变压器中性线电流过大不能进行分闸操作；

(14)保持系统中控制断路器K原始状态不动作。