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有載調(diào)壓變壓器自動調(diào)壓系統(tǒng)

張明君李計文(山東理工大學，濟南250061)安建強(淄博電業(yè)局，淄博255032)

文摘：介紹了一種新型有載調(diào)壓變壓器自動調(diào)壓系統(tǒng)。系統(tǒng)布線非常簡單，系統(tǒng)運行非?？煽?。它采用中文菜單，友好的人機界面?，F(xiàn)場表現(xiàn)極佳。關(guān)鍵詞：變壓器；自動電壓調(diào)節(jié)；演出

電壓質(zhì)量是檢驗電能質(zhì)量的重要標志，與民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的改善密切相關(guān)。電壓的波動范圍直接影響到電氣設備的使用效率、工作性能和使用壽命。為了保證電壓質(zhì)量，家對各級電網(wǎng)電壓的允許波動范圍有明確規(guī)定，電壓合格率已作為電力部門達標和達到一級的主要考核指標。由于我電力儲備能力小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，電壓波動范圍受負荷影響較大。采用有載調(diào)壓干式變壓器，并根據(jù)電壓要求自動調(diào)整有載分接開關(guān)，以保證電壓自動保持在合格范圍內(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調(diào)節(jié)。由于調(diào)整不及時、偏差和誤差調(diào)整，電壓質(zhì)量難以保證。內(nèi)自動調(diào)壓控制器普遍存在智能化程度低、測量精度差、產(chǎn)品質(zhì)量低、可靠性低的現(xiàn)象，難以滿足現(xiàn)場的實際需求。雖然進口自動控制器的性能和質(zhì)量基本能滿足要求，但其參數(shù)和規(guī)格用外文說明，顯示部分仍用數(shù)碼管顯示，給現(xiàn)場操作人員的操作和維護帶來很大困難，導致部分進口控制器長期不用，影響電壓質(zhì)量的提高。因此，我們根據(jù)現(xiàn)場的實際需要，在吸收消化外技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套比進口設備更先進、更適合我現(xiàn)場實際需要的干式變壓器有載自動調(diào)壓控制系統(tǒng)。1基本原理干式變壓器有載自動調(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的一次額定電流設計為5 A，為了將電流信號轉(zhuǎn)換成適合計算機處理的電壓信號，輔助TA二次側(cè)連接一個20電阻。為了提高測量精度，防止飽和，輔助TA的二次側(cè)應采用較低的電壓。本次設計中，輔助TA二次側(cè)電壓為1 V，輔助TA實際設計參數(shù)為

I1=5 A，P=60 mW，N1=9，N2=810，1=1.5 ~ 2mm，2=0.21mm

其中N1和N2是一級和二級轉(zhuǎn)彎； 1和 2是初級和次級鋼絲直徑。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，為防止電壓過高時輔助電視的飽和影響其測量精度，且控制裝置不考慮50 V以下的測量精度，輔助電視的一次額定電壓設計為130 V.輔助電視的實際設計參數(shù)為 #p#分頁標題#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對電壓形成部分發(fā)出的信號進行整流濾波A/D轉(zhuǎn)換時，通常有交流采樣和DC采樣兩種處理方法。前者硬件電路簡單，響應速度快，缺點是抗干擾性能差，軟件復雜。相反，當反應速度不是太快時，通常使用DC取樣。本設計采用DC采樣，整流電路采用精密運算放大器組成的絕對值整流電路。1.3復用開關(guān)采用AD7501作為復用開關(guān)。AD7501是一款8選1高速模擬開關(guān)，具有8個模擬輸入。該器件只有4路輸入信號，完全滿足要求，留有擴展空間。1.4 A/D轉(zhuǎn)換根據(jù)本裝置對測量精度的要求，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沒有12位AD普及，所以設計中選擇了12位AD芯片AD574作為轉(zhuǎn)換芯片。AD574的轉(zhuǎn)換速度為25 s，本次設計中電流和電壓的純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)，對速度要求不高。相對成熟的51系列單片機抗干擾性能較好，所以設計中的CPU采用51系列8031芯片。1.6程序存儲器EPROM

軟件程序估計約有6 k字節(jié)，設計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。1.7 自動復位電路 為了使控制裝置適用于無人值守變電站，提高裝置的抗干擾能力，防止程序在受到干擾時，可能出現(xiàn)的死鎖或飛跑現(xiàn)象，設有由單穩(wěn)觸發(fā)電路構(gòu)成的硬件自動復位電路，在程序受到某種干擾而停止運行時，硬件自動復位電路會使裝置自動復位，重新正常運行。1.8 E２PROM 為使定值能夠永久保存和隨時更改，設計中采用了電可擦除存儲器，考慮到定值長度不會超過1 k字節(jié)，設計中選用了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明書對各種參數(shù)進行整定，且保證不會發(fā)生誤整定，設計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時參數(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，設計中選用顯示屏較大的MGLS-19264模塊，每屏可顯示16×16點陣漢字48個。1.10 開關(guān)量輸入 開關(guān)量輸入來自有載分接開關(guān)的輔助接點，其開關(guān)量信號通過光電隔離送入計算機，根據(jù)送入的開關(guān)量判斷兩臺干式變壓器的有載分接開關(guān)是否同步。目前判斷同步信號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，只引兩條信號線到裝置。這樣做，引線及電路大為簡化，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，長度約為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調(diào)壓控制系統(tǒng)程序框圖#p#分頁標題#e#

2 動作過程2.1 解列運行方式 (1) 若電壓在合格范圍內(nèi)，裝置不調(diào)節(jié)。 (2) 當電壓超過電壓上限，且電流小于過流閉鎖定值，經(jīng)過延時相應的干式變壓器向下調(diào)節(jié)一個分接頭。 (3) 當電壓低于電壓下限，電流小于過流閉鎖定值，電壓高于低壓閉鎖定值，經(jīng)過延時相應的干式變壓器向上調(diào)節(jié)一個分接頭。2.2 并列運行方式 (1) 若電壓在合格范圍內(nèi)，裝置不調(diào)節(jié)。 (2) 當兩臺干式變壓器的電壓均超過電壓上限，電流均小于各自的電流閉鎖定值，分接頭同步，經(jīng)過延時，兩臺干式變壓器均同時向上調(diào)節(jié)一個分接頭。 (3) 當兩臺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)過延時兩臺干式變壓器均同時向上調(diào)節(jié)一個分接頭。 為防止電壓振蕩時頻繁調(diào)節(jié)，若發(fā)出相反的指令，則自動延時4 min，以躲過振蕩周期。3 裝置主要特點 (1) 采用液晶顯示，可用漢字顯示各種實時參數(shù)和定值。使用操作簡便，運行監(jiān)視直觀，使自動有載調(diào)壓在現(xiàn)場推廣使用成為可能。 (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)正常運行。修改定值時，有漢字提示，無需使用說明書，克服了先進技術(shù)給現(xiàn)場工作人員帶來的煩惱。 (3) 可靠性高，控制系統(tǒng)采用三組先立的電源，并對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輸出口的操作和輸出口驅(qū)動回路并聯(lián)抗干擾電容的方法。 (4) 測量精度高，控制系統(tǒng)分別采用了集成運放構(gòu)成的精密整流電路和12位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，提高了測量精度，保證了控制系統(tǒng)的準確調(diào)節(jié)。

作者簡介：厲吉文(1962-)，男，碩士，副教授，主要從事電力系統(tǒng)電壓無功自動化及配電網(wǎng)自動化的研究和教學工作。

作者單位：厲吉文，張明軍 山東工業(yè)大學電力工程學院，山東濟南 250061 安建強 淄博電業(yè)局，山東淄博 255032