變壓器有載開(kāi)關(guān)自動(dòng)調壓控制系統

　　電壓質(zhì)量是檢驗電能質(zhì)量的一個(gè)重要標志，對國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的提高有著(zhù)密切的關(guān)系，電壓的波動(dòng)范圍直接影響著(zhù)用電設備的使用效率、工作性能及使用壽命。為了保證電壓質(zhì)量，國家對各級電網(wǎng)電壓的允許波動(dòng)范圍都有著(zhù)明確的規定，電壓合格率已作為電力部門(mén)達標和創(chuàng )**的主要考核指標。由于我國電源儲備容量小，電網(wǎng)結構薄弱，電壓波動(dòng)范圍受負荷影響較大。采用有載調壓變壓器，根據電壓的要求，對有載分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)調節，從而保證電壓自動(dòng)保持在合格范圍內是提高電壓質(zhì)量的一個(gè)重要措施。目前，大部分有載調壓變壓器仍采用人工手動(dòng)調節，由于人工手動(dòng)調節存在著(zhù)調整不及時(shí)，調節存在偏差以及易發(fā)生誤調節等現象，難以保證電壓的質(zhì)量。國產(chǎn)的自動(dòng)調壓控制器普遍存在著(zhù)智能化程度低，測量精度差，產(chǎn)品質(zhì)量低，可靠性較低的現象，難以滿(mǎn)足現場(chǎng)的實(shí)際需要。國外進(jìn)口的自控器，盡管在性能和質(zhì)量上能基本滿(mǎn)足要求，但由于其參數及說(shuō)明書(shū)均用外文說(shuō)明，顯示部分仍采用數碼管顯示，這給現場(chǎng)運行人員的運行和維護帶來(lái)很大困難，致使一些進(jìn)口控制器長(cháng)期得不到使用，影響了電壓質(zhì)量的提高。為此，我們根據現場(chǎng)的實(shí)際需要，在吸收消化國外技術(shù)的基礎上，研制了一套比國外進(jìn)口設備更先進(jìn)，適合于我國現場(chǎng)實(shí)際需要的變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統。

基本原理

變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統基本原理框圖如圖1所示。

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被控制變壓器的TA二次電流，該電流的額定值為5 A，所以輔助TA的一次額定電流設計為5 A。為了把電流信號轉換為適合計算機處理的電壓信號，輔助TA二次側并一20Ω電阻。為了提高測量精度，防止飽和，輔助TA二次側應取較低的電壓，本設計取輔助TA二次側電壓為1 V。輔助TA的實(shí)際設計參數為

I１=5 A，P=60 mW，

N１=9，N2=810，

Φ１=1.5～2 mm，Φ2=0.21 mm

其中N1，N2為一、二次匝數；Φ1，Φ2為一、二次線(xiàn)徑。

1.1.2輔助TV

輔助TV一次輸入電壓取自母線(xiàn)TV二次電壓，所以輔助TV的一次額定電壓為100 V。為防止電壓過(guò)高時(shí)造成輔助TV的飽和而影響其測量精度，且該控制裝置不考慮50 V以下的測量精度，輔助TV的一次額定電壓設計為130 V。輔助TV的實(shí)際設計參數為

U１=130 V，P=6 mW，

N1=3 600,N2=200,

Φ１=0.1(0.13)mm，Φ2=0.21(0.13)mm

1.2整流濾波

對電壓形成部分送來(lái)的信號進(jìn)行A/D轉換時(shí)，通常有兩種處理方法，即交流采樣和直流采樣。前者的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，反應速度較快，其缺點(diǎn)是抗干擾性能差，軟件較為復雜；而后者恰與其相反，通常在反應速度要求不是太快的情況下，采用直流采樣。本設計中采用直流采樣，其整流電路采用由精密運放構成的優(yōu)良值整流電路。

1.3多路轉換開(kāi)關(guān)

多路轉換開(kāi)關(guān)采用AD7501。AD7501是具有8路模擬輸入的8選1高速模擬轉換開(kāi)關(guān)，本裝置只有4路輸入信號，完全滿(mǎn)足要求，且留有擴展的余地。

1.4 A/D轉換

根據本裝置對測量精度的要求，選擇8位AD，精度稍差一點(diǎn)；選用10位AD，精度可滿(mǎn)足要求，但10位AD不如12位AD使用普遍，所以設計中選用12位AD芯片AD574作為轉換芯片。AD574轉換速度為25μs，在本設計中電流、電壓的純A/D轉換精度為0.05%，其轉換速度和精度都滿(mǎn)足要求，且有很大的裕度。

1.5 CPU芯片

本系統為中小控制系統，對速度要求不高，采用比較成熟的51系列單片機具有較好的抗干擾性能，故設計中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，設計中采用使用較為普遍的8 k字節EPROM2764，容量滿(mǎn)足要求，且易于選購。

1.7自動(dòng)復位電路

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)，可能出現的死鎖或飛跑現象，設有由單穩觸發(fā)電路構成的硬件自動(dòng)復位電路，在程序受到某種干擾而停止運行時(shí)，硬件自動(dòng)復位電路會(huì )使裝置自動(dòng)復位，重新正常運行。

1.8 E２PROM

為使定值能夠長(cháng)久保存和隨時(shí)更改，設計中采用了電可擦除存儲器，考慮到定值長(cháng)度不會(huì )超過(guò)1 k字節，設計中選用了2 k字節的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)對各種參數進(jìn)行整定，且保證不會(huì )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(shí)時(shí)參數、定值參數，定值參數在線(xiàn)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(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)量信號通過(guò)光電隔離送入計算機，根據送入的開(kāi)關(guān)量判斷兩臺變壓器的有載分接開(kāi)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(xiàn)，這樣做，引線(xiàn)及電路較復雜。我們采用的方式是將分接頭位置連線(xiàn)就地連接，只引兩條信號線(xiàn)到裝置。這樣做，引線(xiàn)及電路大為簡(jiǎn)化，如圖2所示

1.11軟件程序

軟件程序采用51指令編寫(xiě)，長(cháng)度約為6 k字節，程序采用模塊化結構，程序框圖如圖3所示。

2動(dòng)作過(guò)程

(1)若電壓在合格范圍內，裝置不調節。

(2)當電壓超過(guò)電壓上限，且電流小于過(guò)流閉鎖定值，經(jīng)過(guò)延時(shí)相應的變壓器向下調節一個(gè)分接頭。

(3)當電壓低于電壓下限，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)相應的變壓器向上調節一個(gè)分接頭。

2.2并列運行方式

(1)若電壓在合格范圍內，裝置不調節。

(2)當兩臺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)，兩臺變壓器均同時(shí)向上調節一個(gè)分接頭。

(3)當兩臺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)兩臺變壓器均同時(shí)向上調節一個(gè)分接頭。

為防止電壓振蕩時(shí)頻繁調節，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)參數和定值。使用操作簡(jiǎn)便，運行監視直觀(guān)，使自動(dòng)有載調壓在現場(chǎng)推廣使用成為可能。

(2)智能化程度高，可用數字鍵在線(xiàn)修改定值，修改定值期間不影響控制系統正常運行。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)給現場(chǎng)工作人員帶來(lái)的煩惱。

(3)可靠性高，控制系統采用三組獨立的電源，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(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輸出口的操作和輸出口驅動(dòng)回路并聯(lián)抗干擾電容的方法。

(4)測量精度高，控制系統分別采用了集成運放構成的精密整流電路和12位A/D模數轉換，提高了測量精度，保證了控制系統的準確調節。