一種提高二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率的方法

武?！劁摗≮w海龍　李建新

摘要：在電力系統(tǒng)中，二次消諧裝置對(duì)變電站內(nèi)接地諧振故障有重要意義，在變電站內(nèi)發(fā)生接地諧振時(shí)，二次消諧負(fù)載電阻經(jīng)常性的熔斷，造成二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率不高;本篇論文基于二次消諧裝置的基本原理，對(duì)其內(nèi)部二次消諧電阻的二次回路進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，增加對(duì)二次消諧電阻的告警及保護(hù)回路，使得二次消諧電阻不易燒壞，提高了二次消諧裝置的告警準(zhǔn)確率。

關(guān)鍵詞：二次消諧裝置;鐵磁諧振;告警準(zhǔn)確率;

1 名詞解釋

PT二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率：指系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的告警準(zhǔn)確率和裝置內(nèi)部故障時(shí)的告警準(zhǔn)確率。

鐵磁諧振：鐵磁諧振是電力系統(tǒng)自激震蕩的一種形式，是由于變壓器，電壓互感器等鐵磁電感的飽和作用引起的持續(xù)性、高幅值諧振過電壓現(xiàn)象。

2 概述

目前，因鄂爾多斯地區(qū)負(fù)荷的特殊性，夏季雷雨天氣較多的情況下，變電站經(jīng)常發(fā)生諧振，PT二次消諧裝置多次動(dòng)作后極易燒壞二次消諧負(fù)載電阻，電阻燒壞后裝置無告警信號(hào)，電壓無采樣，不易被檢修、運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)，輕者造成變電站內(nèi)電壓異常，PT保險(xiǎn)頻繁燒壞，重則造成PT損壞，全站10kV或者35kV設(shè)備失壓，同時(shí)導(dǎo)致重復(fù)檢修等狀況的出現(xiàn)，浪費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力;據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2018到2021年期間22座變電站共發(fā)生接地諧振308次，二次消諧電阻燒壞162次，PT二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率為47%左右，嚴(yán)重影響著變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 二次消諧回路基本原理及故障分析

3.1二次消諧回路基本原理

在實(shí)際應(yīng)用中，目前現(xiàn)場(chǎng)用消諧裝置內(nèi)部采樣回路與消諧回路為同一回路，基本原理圖如圖3所示，當(dāng)變電站內(nèi)發(fā)生諧振產(chǎn)生諧振電壓U0時(shí)，K1閉合，二次消諧負(fù)載電阻R起到二次消諧的作用。

3.2故障分析

在變電站內(nèi)發(fā)生諧振、二次消諧負(fù)載電阻過熱或熔斷時(shí)，影響了采樣回路，故裝置里電壓采樣值不顯示，其基本原理如下：

由圖4可以看出，當(dāng)變電站內(nèi)發(fā)生諧振產(chǎn)生諧振電壓U0時(shí)，一是二次消諧負(fù)載電阻無保護(hù)回路，導(dǎo)致二次消諧負(fù)載電阻極易熔斷;二是二次消諧電阻熔斷后無相應(yīng)的告警回路，沒有告警信號(hào);這是造成二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率低的主要原因。

4 新二次消諧回路基本原理

針對(duì)以上兩個(gè)主要問題，對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)使用的舊裝置進(jìn)行整改與創(chuàng)新，在消諧回路內(nèi)串入自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，利用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的溫度與內(nèi)阻的正比變化特性來對(duì)功率電阻進(jìn)行限流保護(hù)，以達(dá)到既可以消諧且不會(huì)因過熱而熔斷消諧負(fù)載電阻，同時(shí)電壓采樣正常，且能實(shí)現(xiàn)消諧負(fù)載電阻熔斷之后輸出告警功能。改進(jìn)后的新二次消諧回路電路基本原理如下圖所示：

K1：固態(tài)繼電器 R：消諧負(fù)載電阻 5Ω （白電阻）F：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 I0：保險(xiǎn)絲保護(hù)啟動(dòng)電流T0：保險(xiǎn)絲正常溫度

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，U0處（PT開口三角電壓）升高，裝置的消諧回路開始工作，電流達(dá)到自恢復(fù)保險(xiǎn)絲保護(hù)的啟動(dòng)電流I0時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲開始工作，保險(xiǎn)絲的溫度與阻值急劇上升，在自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的阻值上升時(shí)，隨著阻值增大，電流開始下降。當(dāng)電流下降到保險(xiǎn)絲保護(hù)電流以下時(shí)，保險(xiǎn)絲的溫度T0進(jìn)入冷卻階段直到正常，此時(shí)阻值恢復(fù)正常。如果PT開口三角電壓依然很高，則保險(xiǎn)絲進(jìn)入下一輪的啟動(dòng)。利用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的溫度、電阻和延時(shí)特性，增加了T1+T2緩沖時(shí)間，使得負(fù)載電阻R有額外的冷卻時(shí)間，保證R不會(huì)被過熱擊毀。另裝置內(nèi)部安裝雙刀雙擲繼電器回路對(duì)白電阻進(jìn)行定時(shí)巡檢，若消諧負(fù)載電阻過熱熔斷，則通過繼電器輸出裝置異常告警信號(hào)到公用測(cè)控屏，方便維護(hù)。 變電站內(nèi)發(fā)生諧振產(chǎn)生諧振電壓U0前饋控制的基本原理是測(cè)取進(jìn)入過程的干擾（包括外界干擾和設(shè)定值變化），并按其信號(hào)產(chǎn)生合適的控制作用去改變操縱變量，使受控變量維持在設(shè)定值上。其特點(diǎn)是在偏差量出現(xiàn)之前，直接給出預(yù)先已知的指令，讓控制器開始作用，這樣就可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)特性和跟蹤性能。

5 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲工作時(shí)序

本次回路設(shè)計(jì)時(shí)創(chuàng)新的使用了自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，既能起到對(duì)二次消諧負(fù)載電阻的保護(hù)，又能實(shí)現(xiàn)二次消諧回路出現(xiàn)故障后的告警，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是回路能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因此本文對(duì)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的特性進(jìn)行了試驗(yàn)與分析，如下圖所示：

t0：保險(xiǎn)絲過流保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間 t1：保護(hù)啟動(dòng)后冷卻時(shí)間（快速冷卻） t2：保險(xiǎn)絲完成冷卻開始重新工作（緩慢恢復(fù)）

6 PCB電路板制作與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

6.1 PCB電路板制作

筆者根據(jù)新二次消諧回路基本原理圖繪制了PCB原理圖及電路板的制作，制作后電路如圖所示：

6.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

筆者對(duì)制作完成的二次消諧回路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，一是模擬諧振故障，看二次消諧負(fù)載電阻是否熔斷，二是拔掉二次消諧負(fù)載電阻，看裝置是否輸出告警信號(hào)，測(cè)試結(jié)果表所示：

7 結(jié)論

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明作者設(shè)計(jì)的新二次回路消諧回路自主創(chuàng)新，使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，給二次消諧負(fù)載電阻增加了保護(hù)功能，并實(shí)現(xiàn)了在消諧負(fù)載電阻熔斷情況下的告警功能，成功的解決了二次消諧裝置告警準(zhǔn)去率低的問題，并在2020到2021年逐步在系統(tǒng)內(nèi)變電站推廣使用，極大的降低了變電站的安全風(fēng)險(xiǎn)，取得了良好的效果，極具推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王帆.一、二次消諧裝置原理分析探討[J].硅谷，2014，7（19）

[2] 劉明明，許紅燕.二次消諧裝置動(dòng)作信號(hào)回路的改進(jìn)完善[J].電世界，2020，61（02）.