基于晶闸管的PT阻断方法及装置

〖技术领域〗

本发明涉及输变电相关技术领域，具体涉及一种用于电力直流试送时阻断PT(电压互感器，Potential transformer，简称PT)接地的方法及装置。

〖背景技术〗

图1所示为传统PT的连接方式，其中PT一次侧三相分别与主线路三相连接，中性点直接短接到地。当对电力线路通过直流试送进行故障检测时(如绝缘摇表、直流试送仪等，简称直流仪表，下同)，在线的PT由于中性点接地，其隔交通直的电感特性将试送的直流电压直接短接到地，让直流仪表无法正常升压进行检测。传统办法是在检测前先断开PT，然后再试送直流电压，故障修复后再恢复PT的连接，不仅工作繁琐，而且效率极低。

如图2所示，现有方法是在PT与主线之间串接PT阻断器，每相一个，三相则需要三个，这种方式造价比较高。此外，电容特性使PT阻断器并不能直接串接到中性点与地之间，即图3所示的方式不能实施，一则是因为PT阻断器的电容特性容易导致谐振，造成更大故障出现；二则在三相不平衡时，由于浮地，导致中性点零序电流无法被检测到，监控系统无法及时做出反应。因此，需要研发更好的PT阻断技术。

〖发明内容〗

本发明提供一种基于晶闸管的PT阻断方法及装置，旨在节省阻断器的数量，同时规避出现谐振以及不平衡时零序电流的漏检。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种基于晶闸管的PT阻断方法，其特征在于，该方法包括：通过一超高压晶闸管控制PT一次侧中性点与地之间的通或断，同时根据PT二次侧是否有输出电压对应控制所述超高压晶闸管的导通或截止。

作为具体的技术方案，所述超高压晶闸管的导通或截止的具体控制方法为：当线路正常工作时，PT二次侧输出电压，此时控制所述超高压晶闸管导通，使PT一次侧中性点接地；当线路出现异常断电时，PT二次侧没有电压输出，此时控制所述超高压晶闸管截止，PT一次侧中性点变浮地。

一种基于晶闸管的PT阻断装置，其特征在于，包括控制模块及超高压晶闸管；所述超高压晶闸管阳极连接PT一次侧中性点，阴极连接地；所述控制模块的电压检测端连接PT二次侧，控制端连接超高压晶闸管控制极。

作为具体的技术方案，所述PT二次侧的输出电压即作为控制模块的工作电源又作为控制模块的检测信号。

作为具体的技术方案，所述PT二次侧的输出电压是一个供控制模块单独检测的信号，控制模块具有独立的工作电源。

作为具体的技术方案，所述控制模块包括电源电路、单片机及晶闸管触发电路；电源电路接收所述PT二次侧的输出电压，并转换为供单片机及晶闸管触发电路使用的工作电压；单片机工作时生成触发脉冲并发送给晶闸管触发电路，晶闸管触发电路根据所述触发脉冲触发所述高压晶闸管导通。

作为具体的技术方案，所述电源电路包括两级降压电路，用于将PT二次侧输出电压经整流后的DC12V电压分别降压输出DC5V和DC3.3V电压。

作为具体的技术方案，所述单片机采用STM8S207C8T6型芯片，采用DC3.3V电压供电，单片机的CTL脚输出所述触发脉冲。

作为具体的技术方案，所述晶闸管触发电路包括三极管Q1、场效应管N4，三极管Q1阳极经电阻R5、电阻R6连接DC12V电压，阴极极低，控制极经电阻R8连接单片机的CTL脚；电阻R5、电阻R6的节点经电阻R7接地；场效应管N4采用AO4800型芯片，G1脚经电阻R5、R6连接DC12V电压，G1脚和G2脚均与三极管Q1阳极连接；场效应管N4的两个D1脚及两个D2脚彼此连接后，一方面经电阻R9连接DC5V电压，另一方面连接超高压晶闸管的控制极。

作为具体的技术方案，所述晶闸管触发电路还包括电容C9及电阻R10，电阻R10一端连接超高压晶闸管的阳极，另一端连接电容C9一端，电容C9另一端连接超高压晶闸管的阴极。

本发明的有益效果在于：采用了超高压晶闸管阻断方式，当线路出现故障停电时，PT二次侧没有电压输出，晶闸管截止，PT中性点与地断开，此时便有利于通过直流试送方式进行排障。本发明使用的阻断器数量少，每个PT只需一个阻断器(即上文所述的超高压晶闸管)，同时不会给线路带来额外的容性，不易产生谐振；最后不会影响三相不平衡时的零序电流的检测。本发明方案不仅性价比高，而且没有任何副作用，本发明解决了输变电领域的一大难题。

〖附图说明〗

图1为传统PT的连接方式的示意图。

图2为现有技术中将PT每相与主线之间串接PT阻断器的连接示意图。

图3为设想将PT中性点与地之间串接PT阻断器的连接示意图。

图4为本发明提供的基于晶闸管的PT阻断装置的示意图。

图5为本发明提供的基于晶闸管的PT阻断装置的控制模块中电源电路的原理图。

图6为本发明提供的基于晶闸管的PT阻断装置的控制模块中单片机的原理图。

图7为本发明提供的基于晶闸管的PT阻断装置的控制模块中晶闸管触发电路的原理图。

〖具体实施方式〗

结合图4所示，本实施例提供的基于晶闸管的PT阻断方法，包括：通过一超高压晶闸管将PT的中性点与地连接，同时根据PT二次侧是否有输出电压，对应控制所述超高压晶闸管导通或截止。

晶闸管俗称可控硅，即可控硅整流元件，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，能以毫安级电流控制大功率的机电设备，功率放大倍数高达几十万倍；具有反应极快，在微秒级内开通、关断、无触点运行、无火花、无噪音；效率高，成本低等特点。超高压晶闸管可以选用螺栓形、平板形和塑封形。

本实施例中，超高压晶闸管阳极连接PT的中性点，阴极连接地；同时设置一个控制模块，该控制模块的电压检测端连接PT二次侧，控制端连接超高压晶闸管控制极。

具体控制方法为：控制模块从PT二次侧检测是否有输出电压，当线路正常工作时，PT二次侧输出电压，控制模块控制超高压晶闸管导通，使PT一次侧中性点接地；当线路出现异常断电后，PT二次侧没有电压输出，控制模块没有检测到输出电压，控制模块控制超高压晶闸管截止，PT一次侧中性点变浮地。此时便有利于通过直流试送方式进行排障。

上文所述的控制模块从PT二次侧检测是否有输出电压，该输出电压即可以是一个被控制模块单独检测的信号，也可以是即作为控制模块的工作电源又作为被检测信号，本实施例为后者，即PT二次侧的存在输出电压时，控制模块工作同时认定为PT二次侧检测检测到输出电压，并控制模块控制超高压晶闸管导通。可以理解的是，在其他的实施方式中，控制模块可以有另外独立的工作电源，仅通过一个检测通道检测PT二次侧检测是否有输出电压。

本方法的最大优点是：使用的阻断器数量少，每个PT只需一个阻断器(即上文所述的超高压晶闸管)；同时不会给线路带来额外的容性，不易产生谐振；最后不会影响三相不平衡时的零序电流的检测。

控制模块及超高压晶闸管部分的具体电路参见图5-图7，控制模块包括电源电路、单片机及晶闸管触发电路。如图5所示，电源电路包括两级降压电路，用于将PT二次侧输出电压经整流后的DC12V电压，其中降压芯片N1和N2采用AMS1117型器件，分别降压输出DC5V和DC3.3V电压。如图6所示，单片机采用STM8S207C8T6型芯片，也可以采用类似功能的芯片。其中DC3.3V给单片机供电，使得单片机的CTL脚给出一个100mS的脉冲给晶闸管触发电路，以触发晶闸管导通，让PT中性点(图7中标示为ZXD)短路到地。

如图7所示，晶闸管触发电路包括三极管Q1、场效应管N4、电容C9及电阻R10。三极管Q1阳极经电阻R5、电阻R6连接DC12V电压，阴极极低，控制极经电阻R8连接单片机的CTL脚；电阻R5、电阻R6的节点经电阻R7接地。场效应管N4采用AO4800型芯片，G1脚经电阻R5、R6连接DC12V电压，G1脚和G2脚均与三极管Q1阳极连接；场效应管N4的两个D1脚及两个D2脚彼此连接后，一方面经电阻R9连接DC5V电压，另一方面连接超高压晶闸管D2的控制极。电阻R10一端连接超高压晶闸管D2的阳极，另一端连接电容C9一端，电容C9另一端连接超高压晶闸管D2的阴极。

其中，场效应管N4可充分释放晶闸管控制端的积蓄电荷，为下一次触发脉冲做好准备。R10、C9用于限制晶闸管两端电压变化过快，导致误触发导通，尤其在直流试送时特别重要。

以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。