变压器有载自动调压控制系统

0　引言
　　电压质量是检验电能质量的一个重要标志，对国民经济发展和人民生活的提高有着密切的关系，电压的波动范围直接影响着用电设备的使用效率、工作性能及使用寿命。为了保证电压质量，国家对各级电网电压的允许波动范围都有着明确的规定，电压合格率已作为电力部门达标和创一流的主要考核指标。由于我国电源储备容量小，电网结构薄弱，电压波动范围受负荷影响较大。采用有载调压变压器，根据电压的要求，对有载分接开关进行自动调节，从而保证电压自动保持在合格范围内是提高电压质量的一个重要措施。目前，大部分有载调压变压器仍采用人工手动调节，由于人工手动调节存在着调整不及时，调节存在偏差以及易发生误调节等现象，难以保证电压的质量。国产的自动调压控制器普遍存在着智能化程度低，测量精度差，产品质量低，可靠性较低的现象，难以满足现场的实际需要。国外进口的自控器，尽管在性能和质量上能基本满足要求，但由于其参数及说明书均用外文说明，显示部分仍采用数码管显示，这给现场运行人员的运行和维护带来很大困难，致使一些进口控制器长期得不到使用，影响了电压质量的提高。为此，我们根据现场的实际需要，在吸收消化国外技术的基础上，研制了一套比国外进口设备更先进，适合于我国现场实际需要的变压器有载自动调压控制系统。
1　基本原理
　　变压器有载自动调压控制系统基本原理框图如图1所示。

图1　变压器有载自动调压控制系统基本原理框图

1.1　电压形成部分
1.1.1　辅助TA
　　辅助TA的一次输入信号取自被控制变压器的TA二次电流，该电流的额定值为5 A，所以辅助TA的一次额定电流设计为5 A。为了把电流信号转换为适合计算机处理的电压信号，辅助TA二次侧并一20 Ω电阻。为了提高测量精度，防止饱和，辅助TA二次侧应取较低的电压，本设计取辅助TA二次侧电压为1 V。辅助TA的实际设计参数为

I１=5 A，P=60 mW，
N１=9，N2=810，
Φ１=1.5～2 mm，Φ2=0.21 mm

其中N1，N2为一、二次匝数；Φ1，Φ2为一、二次线径。
1.1.2　辅助TV
　　辅助TV一次输入电压取自母线TV二次电压，所以辅助TV的一次额定电压为100 V。为防止电压过高时造成辅助TV的饱和而影响其测量精度，且该控制装置不考虑50 V以下的测量精度，辅助TV的一次额定电压设计为130 V。辅助TV的实际设计参数为

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　整流滤波
　　对电压形成部分送来的信号进行A/D转换时，通常有两种处理方法，即交流采样和直流采样。前者的优点是硬件电路简单，反应速度较快，其缺点是抗干扰性能差，软件较为复杂；而后者恰与其相反，通常在反应速度要求不是太快的情况下，采用直流采样。本设计中采用直流采样，其整流电路采用由精密运放构成的绝对值整流电路。
1.3　多路转换开关
　　多路转换开关采用AD7501。AD7501是具有8路模拟输入的8选1高速模拟转换开关，本装置只有4路输入信号，完全满足要求，且留有扩展的余地。
1.4　A/D转换
　　根据本装置对测量精度的要求，选择8位AD，精度稍差一点；选用10位AD，精度可满足要求，但10位AD不如12位AD使用普遍，所以设计中选用12位AD芯片AD574作为转换芯片。AD574转换速度为25 μs，在本设计中电流、电压的纯A/D转换精度为0.05%，其转换速度和精度都满足要求，且有很大的裕度。
1.5　CPU芯片
　　本系统为中小控制系统，对速度要求不高，采用比较成熟的51系列单片机具有较好的抗干扰性能，故设计中CPU采用51系列8031芯片。
1.6　程序存储器EPROM
　　软件程序估计约有6 k字节，设计中采用使用较为普遍的8 k字节EPROM2764，容量满足要求，且易于选购。
1.7　自动复位电路
　　 为了使控制装置适用于无人值守变电站，提高装置的抗干扰能力，防止程序在受到干扰时，可能出现的死锁或飞跑现象，设有由单稳触发电路构成的硬件自动复位电路，在程序受到某种干扰而停止运行时，硬件自动复位电路会使装置自动复位，重新正常运行。
1.8　E２PROM
　　为使定值能够永久保存和随时更改，设计中采用了电可擦除存储器，考虑到定值长度不会超过1 k字节，设计中选用了2 k字节的2816芯片。