变电所电压互感器自投装置的设计

摘 要：随着分布式电源的接入及电网实验造成电压波动的原因，电压互感器二次非故障断线情况越来越多。本文针对以上问题设计了安全可靠、经济、体积小的电压互感器断线自投装置。该装置能够自动判断互感器所在线路是否故障，可以在非故障断线情况下及时将互感器再次投入系统运行，保证计量和保护措施。同时自投装置适配于目前电力系统变电所标准低压配电柜，可以做到标准对接，安全有效。本装置已在变电所实际投入运行，工况良好。

关键词：电压互感器；二次侧断线；自投装置；电能计量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.115

0 引言

在电力系统运行中，电压互感器二次短路或接地致使空气开关跳闸或熔断器熔断，或者由于长时间运行造成熔丝接触不良而发生单相或两相断线等这些情况，都可以造成电压互感器二次侧断线，这类原因并不会影响系统正常运行，我们认为这是电压互感器的误动作。本文所设计的电压互感器自投装置结构简单紧凑，密封于屏蔽箱体内，抗干扰能力强的自投装置。经验证该自投装置使电压互感器在最短的时间内恢复断线的装置，使电压互感器保证实时工作，完成系统的计量工作。

1 硬件设计

1.1 控制芯片DSP2407

2407开发板为DSP2407+CPLD开发板。设计中为用户提供一个完整的IP核通过CPLD进行系统资源分配，用户可以根据需要进行裁剪或追加功能，本设计通过裁剪或追加功能使断线自投方便可靠。在电压互感器二次回路发生两相断线时 ，断线的两相与非断线相同相位 ，大小为原来正常值的一半。TMS320LF2407A最突出的特点在于其事件管理器模块：共有两个事件管理器EVA和EVB，两个16位通用定时器，提供了8个16位脉宽调制（PWM）通道。这些都是针对电机控制而设计的，可以实现：三项反相器控制；PWM的对称和非对称波形；可编程的PWM死区控制可以防止上下桥臂同时输出触发脉冲而导致直通。（图1）

由于开发板的外设都是通过CPLD与DSP连接，进行电平转换、隔离和总线仲裁等先进技术，所以使用极为方便灵活、简洁、并且运行极其稳定。这种结构可以充分利用CPLD的灵活性和功能强大的IP核进行功能更强的系统应用。本设计通过裁剪或追加功能使断线自投方便可靠。在电压互感器二次回路 发生两相断线时 ，断线的两相与非断线相同相位 ，大小为原来正常值的一半。

1.2 熔断器

如图2所示，装置的设计是将熔断器串联到电压互感器电路中，当所接电路的电流过大时，熔断器熔体断开，保护电路[4]。由于本装置的设计对象为60kV变电所，熔断器选择为耐高压型三相短路电流熔断器。选择依据为在变电所节点，电力系统继电保护装置的设计比较完善，持续性故障大电流存在的几率较小，因此装置设计熔断器的熔断电流为电压互感器所在节点发生三相对地短路时最大故障电流。

1.3 继电器

继电器是具有隔离功能和可远程控制的电力系统开关设备[5]。本装置中引入两组继电器A1、A2、B1、B2、C1、C2，同时通过辅助触头控制A1-1、A1-2、A2-1、A2-2、B1-1、B1-2、B2-1、B2-2、C1-1、C1-2、C2-1、C2-2。在装置设计中，继电器将根据DSP输出控制信号，控制所在电路的通断，从而实现在误断线的情况下将电压互感器再次投入系统运行的目的。同时本装置继电器的设计机构及逻辑开关顺序实现了高压电气隔离，装置本身可以不带电，具有较高的安全性。

2 装置特点及运行结果

本文在设计之初针对电力系统变电所电压互感器误断线的情况进行了分析总结，针对误操作造成的电压互感器断线问题设计了符合实际运行的设备方案。装置最终为投入实际运行，特点为设计了嵌入式控制系统，装置针对实际运行设备，结构合理可以密封于变电所低压箱体内部，抗干扰能力强；装置在系统正常运行待机状态，所有电子元件均不带电，安全性高；装置设计元件简单实用，可靠性高，一次使用寿命长。本装置在变电所投入运行，并在变电所检修期间进行了性能实验，检查装置在不同情况电压波动时，动作准确率，实验结果如表1。

结果可以得出，本装置可以实现自动判断危害性故障和暂时性故障，可以根据不同的情况做出准确的判断，保证互感器及时有效的在系统内工作。

3 结束语

本文针对电压互感器因误操作或暂时故障断线后无法及时恢复投入系统工作的特点，设计了安全可靠、经济、体积小的电压互感器断线自投装置。该装置能够自动判断互感器所在线路是否故障，可以在非故障断线情况下及时将互感器再次投入系统运行，保证计量和保护措施。同时自投装置适配于目前电力系统变电所标准低压配电柜，可以做到标准对接，安全有效。

参考文献：

[1]魏爱玉.220kV线路单相断线故障的探讨[J].电力与电工，2012（01）.

[2]李国友，阳家书，孙建华.110kv线路单相断线故障的继电保护动作分析[J].继电器，2009（22）.

[3]周伟，刘宏君.线路差动保护判别TA二次断线的新方法[J].四川电力技术，2011（03）.

作者简介：常蕾（1984-），山西运城人，工程师。endprint