變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統

0　引言
　　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 )一流的主要考核指標。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。
1　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。

圖1　變壓器有載自動(dòng)調壓控制系統基本原理框圖

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二次側并一20 Ω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絕對值整流電路。
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25 μs，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
　　為使定值能夠永久保存和隨時(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。