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有載調(diào)壓變壓器自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)

張明君李計(jì)文(山東理工大學(xué)，濟(jì)南250061)安建強(qiáng)(淄博電業(yè)局，淄博255032)

文摘：介紹了一種新型有載調(diào)壓變壓器自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)。系統(tǒng)布線非常簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)行非?？煽?。它采用中文菜單，友好的人機(jī)界面?，F(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)極佳。關(guān)鍵詞：變壓器；自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)；演出

電壓質(zhì)量是檢驗(yàn)電能質(zhì)量的重要標(biāo)志，與民經(jīng)濟(jì)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(shè)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(duì)各級(jí)電網(wǎng)電壓的允許波動(dòng)范圍有明確規(guī)定，電壓合格率已作為電力部門(mén)達(dá)標(biāo)和達(dá)到一級(jí)的主要考核指標(biāo)。由于我電力儲(chǔ)備能力小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，電壓波動(dòng)范圍受負(fù)荷影響較大。采用有載調(diào)壓干式變壓器，并根據(jù)電壓要求自動(dòng)調(diào)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(nèi)，是提高電壓質(zhì)量的重要措施。目前，大多數(shù)帶有載調(diào)壓的干式變壓器仍采用手動(dòng)調(diào)節(jié)。由于調(diào)整不及時(shí)、偏差和誤差調(diào)整，電壓質(zhì)量難以保證。內(nèi)自動(dòng)調(diào)壓控制器普遍存在智能化程度低、測(cè)量精度差、產(chǎn)品質(zhì)量低、可靠性低的現(xiàn)象，難以滿足現(xiàn)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)量基本能滿足要求，但其參數(shù)和規(guī)格用外文說(shuō)明，顯示部分仍用數(shù)碼管顯示，給現(xiàn)場(chǎng)操作人員的操作和維護(hù)帶來(lái)很大困難，導(dǎo)致部分進(jìn)口控制器長(zhǎng)期不用，影響電壓質(zhì)量的提高。因此，我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，在吸收消化外技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一套比進(jìn)口設(shè)備更先進(jìn)、更適合我現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要的干式變壓器有載自動(dòng)調(diào)壓控制系統(tǒng)。1基本原理干式變壓器有載自動(dòng)調(diào)壓控制系統(tǒng)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(diào)壓控制系統(tǒng)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(hào)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(shè)計(jì)為5 A，為了將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合計(jì)算機(jī)處理的電壓信號(hào)，輔助TA二次側(cè)連接一個(gè)20電阻。為了提高測(cè)量精度，防止飽和，輔助TA的二次側(cè)應(yīng)采用較低的電壓。本次設(shè)計(jì)中，輔助TA二次側(cè)電壓為1 V，輔助TA實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)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(jí)和二級(jí)轉(zhuǎn)彎； 1和 2是初級(jí)和次級(jí)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(cè)量精度，且控制裝置不考慮50 V以下的測(cè)量精度，輔助電視的一次額定電壓設(shè)計(jì)為130 V.輔助電視的實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)為 #p#分頁(yè)標(biāo)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(duì)電壓形成部分發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行整流濾波A/D轉(zhuǎn)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(yīng)速度快，缺點(diǎn)是抗干擾性能差，軟件復(fù)雜。相反，當(dāng)反應(yīng)速度不是太快時(shí)，通常使用DC取樣。本設(shè)計(jì)采用DC采樣，整流電路采用精密運(yùn)算放大器組成的絕對(duì)值整流電路。1.3復(fù)用開(kāi)關(guān)采用AD7501作為復(fù)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(hào)，完全滿足要求，留有擴(kuò)展空間。1.4 A/D轉(zhuǎn)換根據(jù)本裝置對(duì)測(cè)量精度的要求，選用8位AD，精度略差；選擇10位AD可以滿足要求，但是10位AD沒(méi)有12位AD普及，所以設(shè)計(jì)中選擇了12位AD芯片AD574作為轉(zhuǎn)換芯片。AD574的轉(zhuǎn)換速度為25 s，本次設(shè)計(jì)中電流和電壓的純A/D轉(zhuǎn)換精度為0.05%，大幅度滿足轉(zhuǎn)換速度和精度要求。1.5 CPU芯片本系統(tǒng)為中小型控制系統(tǒng)，對(duì)速度要求不高。相對(duì)成熟的51系列單片機(jī)抗干擾性能較好，所以設(shè)計(jì)中的CPU采用51系列8031芯片。1.6程序存儲(chǔ)器EPROM

軟件程序估計(jì)約有6 k字節(jié)，設(shè)計(jì)中采用使用較為普遍的8 k字節(jié)EPROM2764，容量滿足要求，且易于選購(gòu)。1.7 自動(dòng)復(fù)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(xiàn)的死鎖或飛跑現(xiàn)象，設(shè)有由單穩(wěn)觸發(fā)電路構(gòu)成的硬件自動(dòng)復(fù)位電路，在程序受到某種干擾而停止運(yùn)行時(shí)，硬件自動(dòng)復(fù)位電路會(huì)使裝置自動(dòng)復(fù)位，重新正常運(yùn)行。1.8 E２PROM 為使定值能夠永久保存和隨時(shí)更改，設(shè)計(jì)中采用了電可擦除存儲(chǔ)器，考慮到定值長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)1 k字節(jié)，設(shè)計(jì)中選用了2 k字節(jié)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(duì)各種參數(shù)進(jìn)行整定，且保證不會(huì)發(fā)生誤整定，設(shè)計(jì)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(shù)、定值參數(shù)，定值參數(shù)在線修改提示和各種故障信息。為此，設(shè)計(jì)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(hào)通過(guò)光電隔離送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)送入的開(kāi)關(guān)量判斷兩臺(tái)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(hào)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，這樣做，引線及電路較復(fù)雜。我們采用的方式是將分接頭位置連線就地連接，只引兩條信號(hào)線到裝置。這樣做，引線及電路大為簡(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(zhǎng)度約為6 k字節(jié)，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，程序框圖如圖3所示。

圖3 干式變壓器有載自動(dòng)調(diào)壓控制系統(tǒng)程序框圖#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

2 動(dòng)作過(guò)程2.1 解列運(yùn)行方式 (1) 若電壓在合格范圍內(nèi)，裝置不調(diào)節(jié)。 (2) 當(dāng)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(yīng)的干式變壓器向下調(diào)節(jié)一個(gè)分接頭。 (3) 當(dāng)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(yīng)的干式變壓器向上調(diào)節(jié)一個(gè)分接頭。2.2 并列運(yùn)行方式 (1) 若電壓在合格范圍內(nèi)，裝置不調(diào)節(jié)。 (2) 當(dāng)兩臺(tái)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(tái)干式變壓器均同時(shí)向上調(diào)節(jié)一個(gè)分接頭。 (3) 當(dāng)兩臺(tái)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(tái)干式變壓器均同時(shí)向上調(diào)節(jié)一個(gè)分接頭。 為防止電壓振蕩時(shí)頻繁調(diào)節(jié)，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(shù)和定值。使用操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行監(jiān)視直觀，使自動(dòng)有載調(diào)壓在現(xiàn)場(chǎng)推廣使用成為可能。 (2) 智能化程度高，可用數(shù)字鍵在線修改定值，修改定值期間不影響控制系統(tǒng)正常運(yùn)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(xiàn)場(chǎng)工作人員帶來(lái)的煩惱。 (3) 可靠性高，控制系統(tǒng)采用三組先立的電源，并對(duì)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(duì)輸出口的操作和輸出口驅(qū)動(dòng)回路并聯(lián)抗干擾電容的方法。 (4) 測(cè)量精度高，控制系統(tǒng)分別采用了集成運(yùn)放構(gòu)成的精密整流電路和12位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，提高了測(cè)量精度，保證了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。

作者簡(jiǎn)介：厲吉文(1962-)，男，碩士，副教授，主要從事電力系統(tǒng)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(jì)南 250061 安建強(qiáng) 淄博電業(yè)局，山東淄博 255032