阅读说明：本技术 一种高性能相控断路器基波检测装置 (High-performance phase-controlled circuit breaker fundamental wave detection device ) 是由 刘军 盛晓云 刘润东 李红梅 李孝尊 邱新刚 何辉 周亚男 仝海涛 朱德斌 宋云 于 2018-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高性能相控断路器基波检测装置,该装置由电压互感器、信号调理器、模数转换器、调制积分观测器、数模转换器顺序电连接组成,首先采用电压互感器对电网电压信号进行转换,将高压信号转换为低压信号；然后通过信号调理器及模数转换器进一步将低压信号转换为可供检测的数字信号,并将数字信号送入调制积分观测器中；最后将电网电压的基波数字信号经数模转换电路转换为模拟量,该装置可在电网电压富含噪声、奇次谐波且电网电压基波频率变化的恶劣工况下实现对电网电压基波的准确提取,其结构简单,抗干扰能力强,检测准确度高,信号延迟小,有利于提高相控断路器的整体性能。(The invention provides a high-performance phase-controlled circuit breaker fundamental wave detection device, which is formed by sequentially and electrically connecting a voltage transformer, a signal conditioner, an analog-to-digital converter, a modulation integral observer and a digital-to-analog converter, wherein firstly, the voltage transformer is adopted to convert a power grid voltage signal and convert a high-voltage signal into a low-voltage signal; then, the low-voltage signal is further converted into a digital signal for detection through a signal conditioner and an analog-to-digital converter, and the digital signal is sent into a modulation integral observer; and finally, the fundamental wave digital signal of the power grid voltage is converted into analog quantity through a digital-to-analog conversion circuit, the device can accurately extract the fundamental wave of the power grid voltage under the severe working conditions that the power grid voltage is rich in noise and odd harmonic waves and the frequency of the fundamental wave of the power grid voltage changes, and the device is simple in structure, strong in anti-interference capability, high in detection accuracy and small in signal delay, and is favorable for improving the overall performance of the phase control circuit breaker.)

一种高性能相控断路器基波检测装置

技术领域

本发明属于断路器技术领域，尤其涉及一种高性能相控断路器基波检测装置。

背景技术

现代高压电力系统中为维持系统稳定运行，常采取手动或自动方式对电气设备予以投切，在投切过程中将不可避免地产生暂态涌流与操作过电压，直接危害电力系统设备与操作安全。为此，通过将相控技术应用于断路器领域，产生了相控断路器产品，其本质是在电网电压、电网电流的最佳相位处进行断路器分合闸操作，减小电气设备投切过程中的暂态涌流与操作过电压，提高断路器开断能力与设备使用寿命，增加断路器开断的可靠性且有效降低了电力系统维护费用。电力系统电网电压基波的准确检测是相控断路器实现相控开断的关键，但是电力系统中电网电压含有大量噪声与奇次谐波，给电网电压基波的准确检测带来巨大技术挑战。

目前，相控断路器广泛采用基于有限冲击响应的滤波装置对电网电压和电流的基波信号进行提取，但其输出信号的存在延迟，无法有效滤除谐波及噪声，对电网电压基波频率变化较为敏感，对相控断路器的稳定运行造成不利影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有解决方案中存在的不足，提出一种高性能相控断路器基波检测装置。该装置结构简单，对于电网电压中富含的奇次谐波及噪声均有较好的抑制作用，同时抗电网电压基波频率变化能力较强，对相控断路器整体性能的提升起到良好的作用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种高性能相控断路器基波检测装置,该装置由电压互感器、信号调理器、模数转换器、调制积分观测器、数模转换器顺序电连接组成，首先采用电压互感器对电网电压信号进行转换，将高压信号转换为低压信号；然后通过信号调理器及模数转换器进一步将低压信号转换为可供检测的数字信号，并将数字信号送入调制积分观测器中；调制积分观测器综合信号调理器及模数转换器输出的信号，提取出电网电压的基波数字信号；最后将电网电压的基波数字信号经数模转换电路转换为模拟量，为相控断路器的分合闸提供依据。

还包括锁相环相位检测器，锁相环相位检测器电连接在模数转换器与调制积分观测器之间的电路上，锁相环相位检测器对电压互感器输出的低压信号进行实时检测，得到低压信号的实时相位，并将实时相位送入调制积分观测器中；调制积分观测器综合信号调理及模数转换器、锁相环相位检测器输出的信号，提取出电网电压的基波数字信号。

与现有的相控断路器基波检测装置相比较，本发明有益效果体现在：

（1）该装置结构简单，成本较低，易于实现；

（2）该装置对于富含奇次谐波和噪声的电网电压信号有较强的鲁棒性，较现有方法输出信号精度更高，且不存在相位延迟，可应用用各种复杂工况；

（3）抗电网电压基波频率变化能力强，较现有装置在基波频率变化情况下，相控断路器基波检测装置输出的电网电压基波信号误差显著减小；

（4）该装置对电网电压基波信号的提取速度快，为相控断路器及时做出分合闸动作提供了可靠保障；

（5）该装置可在电网电压富含噪声、奇次谐波且电网电压基波频率变化的恶劣工况下实现对电网电压基波的准确提取，其结构简单，抗干扰能力强，检测准确度高，信号延迟小，有利于提高相控断路器的整体性能。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示的一种高性能相控断路器基波检测装置,该装置由电压互感器、信号调理器、模数转换器、锁相环相位检测器、调制积分观测器、数模转换器组成，首先采用电压互感器对电网电压信号进行转换，将高压信号转换为低压信号；然后通过信号调理器及模数转换器调理及模数转换电路进一步将低压信号转换为可供检测的数字信号，并将数字信号送入调制积分观测器中；同时，为提高该装置应对电网基波频率变化的能力，设置锁相环相位检测器，对电压互感器输出的低压信号进行实时检测，得到低压信号的实时相位，并将实时相位送入调制积分观测器中；调制积分观测器综合信号调理及模数转换电路、锁相环相位检测电路输出的信号，提取出电网电压的基波数字信号；最后将电网电压的基波数字信号经数模转换电路转换为模拟量，为相控断路器的分合闸提供依据。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。