【文章內(nèi)容簡介】 用“ HY5WS”氧化 鋅避雷器。 電流互感器的選擇 電流互感器原理 電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其一次繞組的匝數(shù) (N1)較少，直接串聯(lián)于電源 線路中，一次負(fù)荷電流 ( )通過一次繞組時，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流 ( )；二次繞組的匝數(shù) (N2)較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷 (Z)串聯(lián)形成閉合回路，見圖 22所示。 圖 2— 2 電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖 由于一次 繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)， I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比： 。電流互感器實際運行中負(fù)荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當(dāng)于一個短路運行的變壓器。 電流互感器選擇的原則 (1)額定電壓的確定 電流互感器的額定電壓 Un應(yīng)與被測線路的電壓 Ul相適應(yīng)，即： Un 大于等于Ul。 (2)額定變比的確定 13 通 常根據(jù)電流互感器所接一次負(fù)荷來確定額定一次電流 i1，即 i1=Pl/UncosX 電流互感器使用注意事項 (1)應(yīng)避免繼電保護(hù)和電能計量用的電流互感器并用，否則因繼電保護(hù)的要求而致使電流互感器的變比過大，影響電能計量的準(zhǔn)確度，對于計費用戶，應(yīng)設(shè)置專用的計量電流互感器或選用有繞組的電流互感器。 (2)電流互感器一次繞組和被測線路串聯(lián)，二次繞組和電測儀表串聯(lián)，接線時必須注意電流互感器的極性。當(dāng)電流互感器內(nèi)部線圈引出接線錯位置，端鈕標(biāo)志錯誤時，都屬于極性反接，只有極性連接正確，才能準(zhǔn)確計量。 (3)序及 電流相別應(yīng)正確。如在三相三線有功電能表的 24 種組合接線中，只有第一元件接入 u,i 和第二元件接入 u， i 時，電能計量才正確，其他都是錯誤的。 (4)電流互感器的二次測部允許開路，否則將產(chǎn)生高電壓，危及設(shè)備和工作人員的安全，同時因鐵芯過熱，有燒毀的可能。因此，在二次回路上工作時，應(yīng)將電流互感器二次測短路。 (5)電流互感器二次測應(yīng)有一端可靠接地，而且接地點只有一個。以防止一，二次絕緣擊穿時，造成對人身和設(shè)備的損壞。 (6)二次回路的連接導(dǎo)線應(yīng)采用銅質(zhì)單芯絕緣線，嚴(yán)禁使用鋁線且中間不得有接頭。 (7)當(dāng)負(fù)荷變化范 圍大，實際負(fù)荷電流小于 30%時，應(yīng)采用二次繞組具有抽頭的多變比電流互感器或 ， 級電流互感器 電流互感器的 特點 (1)產(chǎn)品用途 電流互感器是把一次系統(tǒng)的大電流按比例轉(zhuǎn)換為小電流，提供給二次側(cè)的繼電保護(hù)監(jiān)控裝置和測量、計量表計用的電流，并將二次系統(tǒng)與高壓隔離。在二次側(cè)有一點可靠接地后，無開路情況時，可有效地保證人身和二次電氣設(shè)備的安全。 (2)產(chǎn)品特征 1)一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少；故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)； 2)電流互感器二次 繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。 供電主回路 的 計 算 供電時間 夏季：供電時間 20： 00—— 6: 00 計 10小時 冬季：供電時間 18： 00—— 8： 00 計 14小時 設(shè)備容量計算 (1)白熾燈，鹵鎢燈的設(shè)備容量，就是燈泡上標(biāo)出的額定功率。 (2)熒光燈考慮鎮(zhèn)流器的功耗，額定容量應(yīng)為燈泡上標(biāo)出的 倍。 (3)高壓汞燈考慮鎮(zhèn)流器的功耗，其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡上標(biāo)出的 倍。 14 (4)高壓鈉燈， 金屬鹵化物燈應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器的功耗，其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡上標(biāo)出的 倍。 以下為短路電流的計算 例：由于光源電器選擇 100W 的高壓鈉燈，則一個 220V/15A的回路所控制的燈數(shù)為 N N=P/P e 導(dǎo)線的選擇 中性線截面選擇 (1)按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，要求導(dǎo)線的允許截流量 I al不小于通過的計算電流 I30，即 ： I al大于等于 I30= (2)三相四線制中的 N 線要求通過不平衡電流或零序電流，一般的三相四線制的中性線 A0 應(yīng)不小于相線截面 A4 的 50% A0 大于等于 *A4=*25= 有三相四線制線路引出的兩相線路和單相線路，由于其中性線電流與相線電流相等，因此其中性線截面 A0 應(yīng)與相線截面 A4 相同，即 ： A0 =A4=25 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 導(dǎo)線或電纜的截面越大，電能損耗越小，但是線路投資，維修管理費用和有色金屬消耗量要增加。因此從經(jīng)濟(jì)方面考慮，導(dǎo)線應(yīng)選擇一個比較合理的截面，即便得電能損耗小，又不至過分增加線路投資，維修管理費用和有色金屬的消耗量。從全面的經(jīng)濟(jì)效益來考慮，使得線路的年運 行費用接近最小有適當(dāng)考慮節(jié)約有色金屬的導(dǎo)線截面，此時有色金屬的截面為經(jīng)濟(jì)截面，用符號 Aec表示。我國根據(jù)有色金屬資源的情況，規(guī)定了現(xiàn)行導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度，如表 21所示。 表 21 線路類型 導(dǎo)線材料 3000h 以下 30005000h 5000h 架空 線路 鋁 銅 電纜 線路 鋁 銅 15 第三章 控制回路及數(shù)據(jù)采集與處理 光控回路 光控路燈（一） 這是一只 JCGKS 參數(shù)固態(tài)繼電器和一只光敏電阻器 RL 組成的路燈自動控制器。由于固態(tài)繼電器的固有特性，使照明燈泡能隨著自然光線的亮暗逐漸點亮，即使電路為軟啟動，從而限制了燈泡在開燈瞬間冷燈絲的沖擊電流，因此可延長燈泡的使用壽命。電路如圖 31 所示。 圖 31 光控路燈一 JCGKS 參數(shù)固態(tài)繼電器具有工作可靠，通斷速度快、工作頻率高、壽命長、正功率驅(qū)動、負(fù)功率驅(qū)動和含無源高電阻、無源低阻抗的零功率驅(qū)動等特性。在本例電路中，其 3 腳未用，只用了具有無源高電阻驅(qū)動功能的 2 腳、公共端 4 腳和輸出端 6 腳。 白天光敏電阻 RL 受到自然光線照射呈低電阻狀態(tài)， JCGKS 的輸出端 5/、 6腳相當(dāng)于開路，路燈 HL1~HL n 不亮。黃昏時由于天色變暗， RL阻值逐漸增大。當(dāng)達(dá)到某一定值時， JCGKS 迅速導(dǎo)通，但由于自然光線是逐漸變暗的，所以 RL阻值也是逐漸增大的， JCGKS 相繼逐漸導(dǎo)通，路燈逐漸變亮，一旦自然光很暗時， RL 呈高電阻狀態(tài)， JCGKS 全導(dǎo)通，路燈也就全亮了。 元器件的選擇： RL 選用亮電阻不大于 1 千歐姆，暗電阻不小于 1 兆歐姆的硫化鎘 光敏電阻 625A。 JCGKS 可根據(jù)所驅(qū)燈泡多少及功率大小來選擇，如驅(qū)動 1 只 60W 的燈泡，選用一只 1A/220V的即可，如驅(qū)動 10 只 60W 燈泡，則應(yīng) 16 選用 10A/220V的。 光控路燈（二） 若是路燈功率已超過 JCGKS 的額定功率時，可用交流接觸器 KM來控制，電路如圖 32 所示。 圖 32 光控路燈二 由于 KM 有三對大功率主觸頭和兩對輔助觸頭，所以可控制許多燈泡。 軟件 路燈程序設(shè)計 本次設(shè)計中通過光控和時控的結(jié)合來控制路燈的正常工作，其中時控部分選擇用軟件實現(xiàn)，時控部分主要實現(xiàn)對路燈的定時開 關(guān)燈，根據(jù)季節(jié)的不同路燈的開關(guān)燈時間也不同，在此將分兩個時間段來控制路燈的開關(guān)時間，將春冬作為一時間段，夏秋作為另一時間段，整個程序流程圖如圖 33 所示。 17 圖 33 時控路燈程序 流程圖 模擬量輸入及輸出電路簡述 變電站綜合自動化的微機系統(tǒng)所采集的路燈測控對象有電流、電壓、有功功率、無功功率等都屬于模擬量。模擬量的輸入電路在自動控制中有很重要的作用，自動裝置的動作速度和控制精度等都與該電路密切相關(guān)。模擬 量輸入電路的主要作用是隔離、規(guī)范輸入電壓即完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，以便與 CPU 接口完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。計算機輸出的信號是以數(shù)字的形式給出的，而有的執(zhí)行元件要求提供模擬電流或電壓，故必須采用模擬量輸出通道來實現(xiàn)。 A/D 變換的模擬量輸入電路 一個模擬量從測控對象的主回路到微機的內(nèi)存，中間要經(jīng)過多個轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和濾波環(huán)節(jié)。典型的模擬量輸入電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖 34 所示，主要包括電壓形成電路、低通濾波電路、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及 A/D 變換芯片五部分。 18 圖 34 逐次逼近型模擬量輸入電路框圖 （一）電壓形成電路 自動化裝置常從電流互感器（ TA）和電壓互感器（ TV）取得信息，但這些互感器的二次測電流或電壓量不能適應(yīng)模數(shù)變換的輸入范圍要求，故需對它們進(jìn)行變換，其原理圖如圖 35 所示。 一般采用中間變換器將由一次設(shè)備電壓互感器二次側(cè)引來的電壓進(jìn)一步降低，將一次設(shè)備電流互感器二次側(cè)引來的電流進(jìn)一步降壓并變成交流電壓。在經(jīng)低通濾波及雙向限幅電路將經(jīng)中間變換器降低或轉(zhuǎn)換后的電壓變換成后面環(huán)節(jié)中 A/D 變換芯片所允許的電壓。 19 圖 35 模擬量輸入電壓變換原理圖 電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個重 要的作用是將一次設(shè)備的 TA 、 TV 的二次回路與微機 A/D 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。圖中的穩(wěn)壓管組成的雙向限幅，使后面環(huán)節(jié)的采樣保持器、 A/D 變換芯片的輸入電壓限制在鋒 — 鋒值 +10v（或 +5v）以內(nèi)。 (二 ) 低通濾波器與采樣定理 1. 連續(xù)時間信號的采樣。采樣是將一個連續(xù)的時間信 號 ⅹ（ t）變成離散的ⅹ ′ （ｔ），采樣過程可用圖 36所示。 20 圖 36 采樣過程示意圖 采樣時間間隔由采樣控制脈沖ｓ（ｔ）來控制，相鄰兩個采樣時刻的時間間隔稱為采樣周期，通常采用Ｔ ｓ 表示。采樣是沒隔Ｔ 就取一次模擬信號的即時幅值，顯然他在各個采樣點上（ 0，Ｔ ｓ ， 2Tｓ ，??）的幅值與輸入的連續(xù)信號ⅹ（ t）的即時幅值是相同的。在自動化裝置中，對電壓、電流量的采樣是以等采樣周期間隔來表示的。采樣周期Ｔ ｓ 的倒數(shù)就是采樣頻率 fｓ 。即 fs=1/Ts 輸入模擬信號 ⅹ（ t） 經(jīng)過理想采樣變成 ⅹ ′ （ｔ） 后可以用下式表示，即 ⅹ ′ （ｔ） = ⅹ （ｔ） |ｔ =ｎ Ts 在自動化裝置中，被采樣的 ⅹ（ t） 信號主要是工頻 50Hz 的信號，通常以工頻每個周期的采 樣點數(shù)來間接定義采樣周期 Ｔ ｓ 或采樣頻率 fs。 。采樣是否成功，主要表現(xiàn)在采樣信號 ⅹ ′ （ｔ）能否真實地反映出原始的來年續(xù)時間信號中所包含的中重要信息。 設(shè)被采樣的信號ⅹ（ｔ）的頻率為 f0,其波形如圖 37（ a） 所示。對其進(jìn)行采樣，圖 37 (b)是對ⅹ（ｔ）每周采一點，即 fs=f0,采樣后所看到的為一直流量（見虛線）；圖 37 (c)中，當(dāng) fs 略大于 f0 時（這里 fs= ） ,采樣后所看到的是一個差拍低頻信號；又由圖 37 (d)可見，當(dāng) fs =2f0 時，采樣所看到的信號更加真實地代 表了輸入信號ⅹ（ｔ）。為了使信號被采樣后不失真還原，采樣頻率必須不小于 2倍的輸入信號的最高頻率。 21 圖 37 采樣頻率選擇示意圖 （三）低通濾波器的設(shè)置 電力系統(tǒng)在故障的暫態(tài)期間，電壓和電流含有較高的頻率成分，如果要對所有的高次諧波成分不失真的采樣，那么其采樣頻率就要取得很高，這就對硬件速度提出了很高的要求，是成本增高，這是不現(xiàn)實的。可以采樣之前將最高信號頻率分量限制在一定頻帶內(nèi)，即限制輸入信號的最高頻率，以降低采樣頻率 fs，一方面降低了對硬件的速度要求，另一方面對所需的最高頻率信號的采樣 不至于發(fā)生失真。 模擬低通濾波器的幅頻特性的最大截至頻率，必須根據(jù)采樣頻率 fs 的取值來確定。 （四）采樣保持器 連續(xù)時間信號的采樣及保持是指在采樣時刻上，把輸入模擬信號的瞬時值記錄下來，并按所需要求準(zhǔn)確地保持一段時間，供模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 使用。對于采用逐次比較式模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 的工作需要一定的轉(zhuǎn)換時間，因此需要使用采樣保持器。圖 38 是一典型的采樣保持器 LF398的電路原理圖。 22 圖 38 采樣保持器電路原理圖 該電路主要由兩個高性能的運算放大器 A1 和構(gòu)成跟隨器的 A2 組成，利用保持電容 CＨ 和電子控制的采樣開關(guān)來完成對模擬輸入信號的采樣保持功能。 當(dāng)采樣開關(guān) S 閉合時，電容 CＨ 兩端的電壓將隨模擬輸入信號的變換而變化， 這是該電路處于自然采樣階段。在接受來自微型機發(fā)來的控制信號后，控制開關(guān) S 瞬間被打開，此刻輸入模擬信號的電壓值被電容 CＨ 記憶下來。由于輸入跟隨器的輸入阻抗很大，保持電容 CＨ 上的電壓能保持一段時間。在保持結(jié)束后，控制開關(guān) S重新閉合，進(jìn)入下一輪的采樣保持階段。但由于電容 CＨ 上事先有一定的電荷，因此從開關(guān)閉合到