[发明专利]一种并联电容器过电流过电压抑制系统

权利要求书

1.一种并联电容器过电流过电压抑制系统，其特征在于，包括：电流互感器、电压互感器、信号调理模块、控制芯片、驱动电路、电源模块、通讯模块、真空断路器、G-R装置、电抗器、电容器、上位机；

所述电流互感器、电压互感器依次与电网连接；所述信号调理模块与所述的电流互感器、电压互感器依次连接；所述信号调理模块与所述控制芯片连接；所述控制芯片与所述驱动电路连接；所述驱动电路与所述真空断路器连接；所述控制芯片与所述通讯模块连接；所述通讯模块与上位机连接；所述电源模块分别与所述的控制芯片和驱动电路连接；所述真空断路器与所述电抗器连接；所述电抗器与所述电容器连接；所述电抗器与G-R装置并联连接；所述G-R装置由大功率阻尼电阻、空气间隙构成；所述大功率阻尼电阻与所述空气间隙连接；

一种根据所述的并联电容器过电流过电压抑制系统进行并联电容器过电流过电压抑制方法，包括以下步骤：

步骤1：电流互感器获取电网电流信号；所述电压互感器获取电网电压信号；

步骤2：信号调理模块将电网电流信号转换成数字电流信号，将电网电压信号转换成数字电压信号；

步骤3：控制芯片计算合闸时间，通过合闸时间计算等待时间；

步骤4：控制芯片对信号调理模块传输过来的数字电压信号进行过零检测；

步骤5：控制芯片在电压信号过零时开始计时，到达等待时间t_c后，向驱动电路发送一个脉冲信号，驱动电路驱动真空断路器合闸；

控制芯片先计算合闸时间，计算公式为：

其中，θ为给定的合闸相角；

通过合闸时间计算等待时间再计算等待时间计算公式为：

t_c＝nt₁+t_d-t₂-t₃

其中，t_c为发送触发信号等待时间，n为自然数，t₁＝20ms为自然周期等待时间，t_d目标控制相位合闸相角折合时间，t₂为合闸机构延时，t₃为程序处理时间，t_c≥0；

步骤6：在真空断路器合闸后，若依然存在过电流、过电压，则空气间隙被击穿，大功率阻尼电阻与电抗器形成通路，消耗电容器和电抗器电磁振荡的能量，进一步抑制过电流、过电压，直至消除过电流、过电压后退出。

2.根据权利要求1所述的并联电容器过电流过电压抑制系统，其特征在于：所述电流互感器采用电磁式电流互感器，用于将电网高压侧与抑制系统低压侧隔离，并获取电网电流信号，将电网电流信号传输给所述信号调理模块；

所述电压互感器采用电磁式电压互感器，用于将电网高压侧与抑制系统低压侧隔离，并获取电网电压信号，将电网电压信号传输给所述信号调理模块；

所述信号调理模块用于将电网电流信号进行放大和滤波预处理，并将预处理后的模拟电流信号进行模数转换得到电网电流数字信号，传输给所述控制芯片；

所述信号调理模块用于将电网电压信号进行放大和滤波预处理，并将预处理后的模拟电压信号进行模数转换得到电网电压数字信号，传输给所述控制芯片。

3.根据权利要求1所述的并联电容器过电流过电压抑制系统，其特征在于：所述控制芯片，与所述驱动电路的输入端连接，用于根据合闸相角计算合闸时间，并计算合闸等待时间；

所述控制芯片还需要对电网电压数字信号进行过零检测，并在该时刻后开始计时，到达等待时间后，向所述驱动电路输出合闸脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的并联电容器过电流过电压抑制系统，其特征在于：所述驱动电路在接收到控制芯片的合闸脉冲信号后，驱动真空断路器合闸；

所述通讯模块用于将控制芯片是否输出脉冲触发信号作为真空断路器是否合闸依据，将真空断路器分合闸状态通过RS485电缆传输给远方上位机，即时反馈现场真空断路器分合状态；

所述上位机用于根据通讯模块传输的信息显示真空断路器分合闸状态；

所述电源模块用于给所述控制芯片和所述驱动电路提供电源支撑；

所述通讯模块采用RS485协议。

5.根据权利要求1所述的并联电容器过电流过电压抑制系统，其特征在于：所述G-R装置包括空气间隙和大功率阻尼电阻，当空气间隙两端电压超过其击穿电压，该结构相当于导线，处于导通状态，用于控制大功率阻尼电阻的投切；所述大功率阻尼电阻用于消耗电磁振荡的能量，抑制过电流和过电压。