[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

说明书

(一)技术领域：

本发明属于电力系统电力电子领域，尤其是一种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。 

(二)背景技术：

电力系统在正常运行时，很多情况需要变压器中性点直接接地，然而近些年太阳“磁暴”产生的一种准直流效应的地磁感应电流通过变压器接地系统进入变压器内部，导致变压器产生直流偏磁现象。因此如何在保证变压器中性点有效接地的前提下抑制直流偏磁现象是现在关注的技术热点之一。目前主要的抑制措施中性点直流量的反向补偿法和中性点串接电阻法存在结构复杂、隔离直流不彻底等问题。本发明的隔直系统是通过软件的逻辑控制将隔直电容器组、晶闸管固态交流开关以及控制断路器等相关硬件有机融合为一体，由于属于机械类开关的断路器固有分合闸时间为毫秒级，开关动作较慢，当发生交流故障时，变压器中性点产生过电流会损坏隔直电容器组。 

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种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，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单、测量迅速、隔直彻底、实时显示、操作方便的变压器中性点隔直系统及其工作方法。 

本发明的技术方案：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。 

所述信号检测模块由霍尔传感器构成。 

所述霍尔传感器采用电磁平衡式霍尔传感器。 

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。 

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。 

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。 

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；