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摘要：电压是电力供电系统中十分重要的指标。随着我国经济的发展，企业用电需要不断增加，对电力系统的稳定性提出了更高的要求。本文重点论述了自动高压分接开关的设计过程，比如现场控制电路的以及启动机构的整体设计、启动机构的工作原理、启动机构的方案选取等。
关键词：有载自动高压开关 电力电子器件 配电变压器
一、关键部件的选型
（一）PIC单片机的选型
PIC单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。在HMOS技术大发展的背景下，而英特尔PIC单片机在PLC单片机的基础上增加了许多功能，尤其就指令和运行速度而言，超过了INTEL8085的CPU和Z80的CPU，成为工业控制系统中较为理想的机种。利用MCS—51单片机结合电动衰减器组成的控制器来实现对分接开关的自动控制，配合累进式计算法来克服CPU储存介质进行大量数据读写的瓶颈。
（二）固态继电器选型
相比于传统继电器，固态继电器除了不需要触点来对开关进行控制之外，还具有更加强大的隔离功能，同时也具有输入功率小、控制功率小、噪声低、逻辑电路兼容性强、安装位置不受限、防止臭氧污染、防爆性能好、灵敏度高、电磁兼容性好以及工作频率高等优点，在运行过程中具有耐机械冲击、防潮防霉防腐等优点。
（三）ULN2003的选型
ULN2003A、ULN2000、ULN2800是由美国德克萨斯Instruments公司和Sprague公司共同研发的高压阵列电路。其中，ULN2000和ULN2800普遍应用于调整驱动和功率大的电路系统，具有电流增益高、温度范围宽、工作电压高以及负载能力强等优点。通常情况下，大功率电路需要具有足够的电流输出能力，可以驱动各种不同的类型的负载。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在功率驱动电路中，输出电路的承载力对电子设备出界有着十分重要的影响，在选型过程中一定要注意不同输入电路的电阻，比如ULN2003的电阻为2.7k，ULN2004的电阻为10.5k。
二、系统启动机构的设计
随着相关技术的发展以及新型材料的出现，电子器件的频率以及功率都得到了大幅度的提高，新型电子电力技术得到快速发展，比如最近出现的FCT场控晶闸管、Thyristor晶闸管、BJT双极型晶闸管、GTIBO门极可关断晶闸管、GTR功率双极性晶体管、JFET结场效应管、MOSFET像功率等，这些器件的出现大大提高了工作生产中电子电路开关的灵活性。为了提高电力系统的安全性与稳定性，需要在设计系统启动机构的过程中注意变压器的尖峰电流。比如一个电压为11×（1±5%）0.5kV的试验箱，其高压侧可以容纳12000V的额定电压，需要选用5A的固态继电器，为了进一步提高电力系统的安全性，可以选用25A的固态继电器，如果所承受的短路电流周期更加或者励磁涌流过大，则需要选择00A的固态继电器。在主接线方面，本系统通过继电器对侧变压器进行直接控制，对继电器与绕组进行调节以形成闭合回路，使闭合回路中产生电，当固态继电器限流低于环流电流时，保险丝或者继电器会自动断电。然而，电力系统需要尽量避免过路过载的状况。在主接线方面，固态继电器可以对电路中的各项执行元件进行控制，将不同中性点与绕组抽头相连接，构成电路线路的主体。
三、光电耦合器的选择
光电耦合器简称光耦，是以光为媒介的隔离器信号传输装置，它可以将输入、输出的电信号隔离起来，广泛运用于各种电路中。光电耦合器主要由光的发射、光的接收以及信号放大三个部分组成，光电耦合器将电信号转换为光信号并再次转换为电信号。光电耦合器中所包含的发光二极管在接收电信号后可以发出光线，光线的波长是由探测器指定的波长，可以激发探测器产生电流并将电流放大并输出，利用电信号单向传输的特点，光电耦合器可以将电流隔离开，提高电路的电绝缘能力和抗干扰能力。
光电耦合器具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、隔离噪音、工作温度宽等优点。光电耦合器内部所含有的电-光转换器件可以分为有硅光敏器件、光敏可控硅、光敏集成电路等，其中硅光敏器件又包含光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等。通常情况下，光敏二极管会与电信号放大器结合起来使用。
四、装机运行实验
装机运行实验是本系统试验的重点，此实验是为了检测系统启动后能否按预定的设计目标来运行、工作。并且是验证其在启动完成后与其他的小单元机构能否协助完成变压器的有载自动分接功能。一次侧、二次侧在配电变压器投入运行前均没有电压，此时控制单元不能工作，则所有的固态继电器均属关断。当变压器一次侧上电，则启动机构有电，便开始工作。工作时开始导通，变压器投入运行。则二次侧感应，输出电压，此时控制单元开始工作，便触发固态继电器三，致使其导通，驱动机构就此结束，退出工作,再通过调节输出的模拟电压的变化。
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论文作者:钟威
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/4
标签：继电器论文; 电路论文; 固态论文; 耦合器论文; 电信号论文; 电流论文; 变压器论文; 《电力设备》2016年第15期论文;