基于DSP相位控制的高压消弧监测系统

周国庆

摘 要：本文提出了一种基于相位控制原理的高压消弧线圈在线监测，该系统综合了现代数字信号处理的几种方法对信号进行处理，提取信号的特征，并应用模式识别的方法对高压消弧线圈进行跟踪监测。在此基础上由系统作出判决，控制分接开关达到在高压线单相接地时消除电弧的目的。

关键词：消弧线圈；模式识别；分接开关；电弧

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2017）26-0262-02

一、 引言

中性点经过消弧线圈接地方式或经过低电阻接地是目前我国10kV、35kV电网的主要趋势，过去的消弧线圈采用手动调匝式，调节不方便，同时也无法保证合理的的脱谐度，随着电网规模的越来越大，电网的运行方式又经常的变化，消弧线圈的补偿性能得不到充分的发挥，而中性点经过低电阻接地的方式有—定的局限性。同时无人职守的变电站的推广，迫切需要具有自动检测与跟踪补偿的消弧系统来克服手动消弧系统的缺点，提高补偿的有效性。

自动检测与跟踪补偿的消弧系统的可以克服手动消弧系统的缺点，但是，由于系统单相接地时，会对三相电的分布发生不同程度的变化，不可避免地引入各种干扰，如何从噪声中提取信号，如何高压在线检测与控制系统面临的难题。

国内提出了很多方法，大多是基于傅立叶分析的模拟滤波法，但是傅立叶分析不是具有实时分辨能力，不能提取突变的信号。近年来，DSP的发展为信号的处理于段提供了理论基础，微处理器的发展又使得实时实现各种算法成为可能。

本文是在为武汉长威电气责任有限公司研制“自动调谐消弧系统”的课题上提出的一种高压在线检测与控制系统。

二、系统结构

系统结构图，如图1所示。

（一）高压消弧系统可以分为三个部分

1.采集现场

该部分由在系统前段将10KV或35KV的高压电变送成为监控的低压信号的两级电流传感器、模拟信号条理器和多路开关控制器组成。把电流传感器获得的信号通过电缆送给信号条理器的放大后，传给多路开关。这一部分的环境比较恶劣，不适合工控机的运行。

2.工控机处理器

控制室中的环境比采集现场的环境要好，处理器就放在控制室，工控机的数抓采集卡把電缆传过来的模拟信号变成数字信号，转换的结果交给处理器。工控机 对数据信号进行对应的处理，滤波、去噪、提取信号的特征。一方面把采集处理后的结果送到RTU（远传单元）。另一方面，由专家系统的裁定送给控制信号去反馈控制。

3.分接开关控制器

通过工控机处理后的控制信号送给分接开关控制器。分接开关控制器位于工控机的—侧，他们采用总线控制方式抗干扰能力强。同时分接开关放在户外，与分接开关控制器通过20至100米的电缆连接，避免了高电压的强电磁干扰。

（二）电流传感器

在线的检测与控制是在高压设备运行的条件下进行的，检测设备不能接到被测设备的回路中、接入高压回路是危险的，而只能采用电磁耦合的方式或电压耦合的方式。传感器的 设计是检测系统不可缺少的重要环节，性能的好坏决定整个系统的性能的优劣。

我们采用了具有频响为25Hz到25kHz、特别适应工频交流采集的电流互感型零序CT和电压互感型PT，测量高电压的零序电流和基准相的电压。

（三） 信号的放大、滤波与分离

由于经过两级传感后的信号非常的小的，故在设计时，要考虑的是信号和噪声功率的比值，以免噪声信号淹没了需要检测的信号。故选择了低噪声的精密运算放大器 OP37来作放大器的基本单元。我们采集的信号是工频50赫兹的交流信号和其在接地后的各次谐波成分。

（四）信号的量化

经过放大和滤波后的通过控制器控制的多路开关后，送到数据采集卜进行A/D转换， 采样的频率信号不高，50K的采样频率可以满足要求，我们采用北京罗德麦公司的内l 00 千赫兹的信号采集卡，其主要的性能指标如下表1所示：

三、结语

通过武汉长威电气责任有限公司在武汉古田变电站、藤王阁变电站、和武汉钢都花园等两年实践来看，系统运行可靠，完全能保证装置的自身的稳定的运行，发挥了消弧、抑制过电压的作用。本文提出的用相位控制法得到的结论是可行的。

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