10kV線路SVR饋線自動調(diào)壓器

　　SVR饋線自動調(diào)壓器共有三部分構成：三相自耦式變壓器 ,三相有載分接開關和智能控制器。

　　自耦式變壓器整個線圈分為三部分：串勵線圈、并勵線圈，控制線圈。其中，串勵線圈是一個有多個抽頭的繞組，這些抽頭通過有載分接開關的不同接點串聯(lián)在輸入輸出之間，改變分接位置,從而改變自耦變壓器變比，達到調(diào)整電壓的目的;三相并勵線圈為自耦變壓器的公共繞組，產(chǎn)生傳遞能量的磁場; 控制線圈為控制器提供工作電源和采樣信號。

　　三相有載分接開關是可在帶負載的情況下轉換接點的開關。在自動調(diào)壓器中，串聯(lián)繞組的抽頭接在分接開關的不同接點上，可以通過轉換接點調(diào)節(jié)變壓器變比來改變其輸出電壓。考慮分接開關壽命和用戶調(diào)壓精度要求,一般常用的有載分接開關的檔位為7、9檔兩種。

控制器是整個裝置的智能部分,它采集輸出的電壓信號與設定值進行比較,然后發(fā)出指令控制有載分接開關,進行調(diào)壓操作.

1.2. 自耦變壓器的容量分析

　　自耦變壓器是由三柱式鐵心，三相公共線圈，三相串聯(lián)線圈(調(diào)壓線圈)組成，采用分級絕緣，公共線圈在里側，串聯(lián)線圈在外側。其原理接線如圖(2)所示,X為自耦變壓器中性點,接電源一側為一次側(端子 A 、X)輸出電能一側為二次側(端子a、X),A—a 稱為串聯(lián)線圈匝數(shù)用 表示;a —X 稱為公共線圈匝數(shù)，用 W2表示。

可知一次側與二次側變比為：

　　k=( W1+W2)/W2 = U1/U2 (1)

　　自耦變壓器由一次側傳輸?shù)蕉蝹鹊娜咳萘糠Q為通過容量,當忽略變壓器損耗時通過容量即為變壓器的額定容量(本文以后提到容量為通過容量 用S表示)。

　　S= U1L1 ≈ U2L2 =U2L1 + U2La (2)

　　(2)式中第一項 是由電源直接傳導到副邊的能量叫“傳導容量“以 表示，式中第二項 是由電磁感應傳導到副邊的能量叫“電磁容量“以 表示，則 S= Saa + Sax (3)

　　由(1)(2)(3)可得出電磁容量：

　　Sax=(1-1/k)S ( 4 )

　　由(4)式可知通過容量中有(1-1/k)是由電磁感應作用傳遞的，1/k部分是由直接電傳導作用而傳遞的。因為在設計變壓器時，變壓器的結構、尺寸、重量等主要是由電磁容量決定的所以常把自耦變壓器公共繞組的電磁容量叫做“制造容量“ “計算容量”或“結構容量“

　　在一定通過容量下，自耦變壓器變比k越接近1直接傳導容量所占比重越大，電磁容量和結構尺寸越小，經(jīng)濟效益越明顯，對于10KV饋線自動調(diào)壓器來說，調(diào)壓范圍為0~20%時，最大制造容量為 =(1-1/1.2)S=0.167S(即制造容量為0.167倍的通過容量)。因為制造容量很小，與容量相同的電力變壓器進行比較，自耦變壓器耗材少、體積小、損耗低、效率高。

2智能控制器：

　　控制器是整個有載調(diào)壓變壓器的核心部分，它決定有載調(diào)壓裝置自動化,智能化以及調(diào)節(jié)精度高低。它主要對饋線電壓，電流等參數(shù)進行檢測，控制有載分接開關的動作，使饋線電壓達到預定值。

　　智能控制器從變壓器輸出側采集電壓信號，然后將采樣值與設定的基準電壓進行比較。如果采集到的電壓信號大于基準電壓，并且信號電壓和基準電壓之間的差值達到一定數(shù)值(允許范圍)，經(jīng)一定延時后，發(fā)出控制命令，通過繼電器驅動分接開關的電機，降低分接開關檔位(降低輸出電壓);反之，如果采集到的電壓信號小于基準電壓，控制器經(jīng)過延時后發(fā)出控制信號，通過繼電器驅動分接開關的電機，從而升高分接開關檔位(升高輸出電壓)。

　　由于自動調(diào)壓器運行在10KV高壓電網(wǎng)中，一旦發(fā)生故障所帶來的危害和損失是巨大的。為保護有載分接開關使用壽命，控制器設有欠壓、過流保護。當線路電壓低于”欠壓”或 調(diào)壓器”過流“時，控制器閉鎖，不再發(fā)出調(diào)壓指令。同時設有上、下限位保護，防止各種可能情況下出現(xiàn)誤動作。為方便各項參數(shù)的設定和讀取，控制器設置了鍵盤。同時配備了完善的RS485通信接口，具有遙控、遙調(diào)、遙測、遙信功能。

2.1控制器硬件設計

2.1.1中央處理單元：

中央處理單元(單片機AT89C52)是整個控制器的核心，內(nèi)部有256B RAM 和8K EPROM。一方面將系統(tǒng)電壓、電流和分接開關檔位信號進行顯示;另一方面，將采樣信號與設定值進行比較，判斷是否符合調(diào)壓條件，條件符合，然后向驅動電路發(fā)出調(diào)壓命令;否則不發(fā)出調(diào)壓命令。

2.1.2信號調(diào)理及采樣電路：

電壓、電流檢測電路提供的信號數(shù)值和輸入范圍與A/D轉換芯片,不匹配需要進行調(diào)整和變換。信號調(diào)理電路，就是把檢測到的電壓、電流、雙極性信號變?yōu)閱螛O性0~5V信號。再進行A/D轉換。

2.1.3驅動電路：

　　當單片機發(fā)出上升指令時，產(chǎn)生一組高、低電平信號,導致一組光耦導通，經(jīng)過電流放大，驅動繼電器動作，產(chǎn)生正相電壓，分接開關向上調(diào)壓;當單片機發(fā)出下降指令時，產(chǎn)生一組高、低電平信號，導致另一組光耦導通,經(jīng)過電流放大，驅動繼電器動作產(chǎn)生反相電壓，分接開關向下調(diào)壓.

其它電路如檔位采樣及編碼電路、顯示電路、時鐘電路、通信電路等都是常用電路這里就不一一詳述了。

2控制器的軟件設計：

軟件系統(tǒng)采用C語言編寫而成，C具有良好的可讀性、可移植性。軟件系統(tǒng)主要包括五大模塊：主程序模塊、顯示模塊、A/D轉換模塊、數(shù)字濾波模塊、鍵盤掃描模塊。

2.2.1主程序模塊：

主程序的主要作用首先使整個控制系統(tǒng)初始化，包括主程序初始化、串口初始化、定時器中斷初始化、看門狗初始化以及A/D轉換初始化，初始化完成后，進入正常數(shù)據(jù)采集。然后對采集到數(shù)據(jù)進行顯示、處理，通過控制算法，發(fā)出控制指令，在此過程中主程序始終響應其它控制子程序的中斷請求，如果有中斷請求，按照中斷優(yōu)先級高低，轉入相應處理程序。主程序流程圖如圖(4)。

2.2.2 顯示模塊

　　顯示子程序功能組要完成系統(tǒng)定值、實時值顯示以及工作狀態(tài)顯示，系統(tǒng)每秒鐘調(diào)用一次顯示模塊顯示系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)。

2.2.3鍵盤掃描模塊

　　鍵盤掃描采用查詢方式,每20ms掃描一次。鍵盤采用軟件去抖動的方法來消除由于按鍵抖動帶來影響，軟件每次檢測到有鍵按下時執(zhí)行一段10～20ms延時程序再確認該鍵電平是否有效。

　2.2.4 A/D轉換模塊

　　根據(jù)整個系統(tǒng)要求選用8位的A/D轉換芯片,轉換精度1/256 ,將調(diào)理后的模擬信號,轉換成單片機可以處理的數(shù)字信號。

　2.2.5 數(shù)字濾波模塊

　　每個周期采樣12點進行傅立葉變換,將變換后結果進行中值平均濾波,作為該秒的實時值。

結束語

　　10KV饋線自動調(diào)壓器不僅能有效改善電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，而且能夠降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。10KV饋線自動調(diào)壓器以其高度的安全性、可靠性、經(jīng)濟性、實用性在農(nóng)村電網(wǎng)中應用越來越廣泛，是解決農(nóng)村電網(wǎng)電壓偏差問題不可或缺設備之一。