CN105281628B - 一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩磁影响的选相控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器并计及其剩磁影响的选相控制方法，包括真空断路器、电流过零点检测电路、电压过零点检测电路以及控制电路，(a)分闸时，断路器B相首先在其电流过零时断开，B相断开后变压器A、C两相绕组内流过的电流大小相等方向相反，当这两相的电流过零点到来时，断路器A、C两相同时断开，并记录此时这两相电压在断开瞬间的相位角；(b)合闸时，当A、C两相的电压相位角与其上一次分闸电压相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸，然后当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸。本发明可从根本上有效抑制空载变压器合闸瞬间的励磁涌流。

Description

一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩 磁影响的选相控制方法
技术领域
本发明涉及一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩磁影响的选相控制方法，属于真空断路器领域。
背景技术
当空载变压器稳定运行时，励磁电流很小，通常只有额定电流的3％-8％。但是，当变压器处于空载合闸瞬间，会产生幅值远远高于额定电流的暂态电流。这种暂态电流被称为涌流。涌流的产生对电网造成一定的冲击，有时会导致上级继电保护装置误动作，影响电网的稳定运行。为了解决这个问题，可以采用选相控制技术精确控制断路器动作时电压的相位角，来有效降低涌流大小。控制真空断路器在预定的相位角合闸，使得变压器铁心内的磁通从合闸瞬间开始直接进入稳态，这就从根本上抑制涌流的产生。但是，由于变压器的剩磁难以精确测量，选相关合空载变压器存在一定的困难，较难达到选相控制的预期效果。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩磁影响的选相控制方法，解决变压器空载合闸涌流过大的问题
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩磁影响的选相控制方法，包括以下几个步骤：
(a)将变压器三相电压源分为A、B、C三相，其对应的真空断路器分为断路器A相、断路器B相、断路器C相；
(b)分闸时，断路器B相在B相电流过零时断开，此时变压器A、C两相的电流大小相等方向相反，当这两相的电流过零点到来时，断路器A、C两相同时断开，并记录此时这两相电压在断开瞬间的相位角；
(c)合闸时，当A相或C相的电压相位角与其前一次分闸时记录的电压相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸，然后当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸。
所述步骤b中断路器B相在B相电流过零时断开的方法：当真空断路器控制电路发出分闸指令后，电流过零点检测电路开始工作，检测B相电流的过零点，当B相电流过零点到来时，断路器B相断开。
所述步骤b中断路器A、C两相同时断开的方法：断路器B相断开后，A、C两相形成回路，电流过零点检测电路检测A相或C相的电流过零点，当检测到A相或C两相的电流过零点时，同时断开断路器A相、断路器C相。
所述步骤c中当A相或C相的电压相位角与其前一次分闸时记录的电压相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸的方法：当真空断路器控制电路发出合闸指令后，电压过零点检测电路开始工作，开始检测A相或C相电压，此时检测的电压信号与前一次分闸时所记录的A、C相断开的电压相位角为同一相电压信号，当电压信号的过零点到来时，在经过第一次延时时间后，闭合断路器A、C两相，使得A、C两相合闸时的电压角与上一次分闸时的电压相位角相同。
所述步骤c中当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸的方法：断路器A、C两相闭合后，电压过零点检测电路检测B相电压过零点，当B相电压过零点到来时，在经过第二次延时时间后，闭合断路器B相。
所述第一次延时时间在0-20ms，第二次延时时间一般为5ms。
一种变压器，所述变压器为三相三柱式变压器，其中，原边采用星形中性点不接地的接线方式，其副边的接线方式为三角形连接、星形中性点不接地连接、星形中性点非有效接地或者星形中性点直接接地；三相分为A相线圈、B相线圈、C相线圈；还包括真空断路器、电流过零点检测电路、电压过零点检测电路、电压电流信号采样电路以及控制电路，真空断路器分为断路器A相、断路器B相、断路器C相，其中：
所述电流过零点检测电路用于根据控制电路发送的第一分闸电流过零点检测指令，检测B相线圈电流过零点，并将此B相线圈电流过零点反馈给控制电路；用于根据控制电路发送的第二分闸电流过零点检测指令，检测A相线圈或C相线圈电流过零点，并将此A相线圈或C相线圈电流过零点反馈给控制电路；
所述电压过零点检测电路用于根据控制电路发送的合闸电压过零点检测指令，检测电源A相或电源C相的电压过零点，并将该信号推送给控制电路；用于根据控制电路发送的合闸电压过零点检测指令，电压过零点检测电路检测电源B相的电压过零点，并将该信号推送给控制电路；
所述电压电流信号采样电路用于获得A相线圈或C相线圈的电压电流采样信息；
所述控制电路根据分闸指令，向电流过零点检测电路推送第一分闸电流过零点检测指令；并接收该第一分闸检测指令所检测的B相线圈电流过零点，当B相线圈电流过零点到来时，控制断路器B相断开；然后向电流过零点检测电路推送第二分闸电流过零点检测指令，并接收该第二分闸检测指令所检测的A相线圈或C相线圈电流过零点，当A相线圈或C相线圈电流过零点到来时，控制断路器A相、断路器C相同时断开，同时根据电压电流信号采样电路获得的采样信息得到A相线圈或C相线圈的电压在断开瞬间的相位角，并将该相位角记录；
所述控制电路根据合闸指令，向电压过零点检测电路发送电压过零点检测指令；接收根据该指令所检测到的A相线圈或C相线圈的电压过零点，当电压检测电路检测到电压过零点时，经过第一次延时时间后，控制断路器A、C两相同时合闸，使得A、C两相合闸时的电压角与上一次分闸时的电压相位角相同；断路器A、C两相同时合闸后，向电压过零点检测电路发送合闸电压过零点检测指令，接收电压过零点检测电路检测到的电源B相过零点，当电压过零点检测电路检测反馈的电源B相电压过零点到来时，经过第二次延时时间后，控制断路器B相合闸。
优选的：所述第一次延时时间在0-20ms，第二次延时时间一般为5ms。
本发明提供的原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩磁影响的选相控制方法，相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器退出运行后剩磁的特点，选择合理的相位角，将每一次分闸后空载变压器的剩磁控制在一个较为固定的状态，从而为空载变压器的合闸相位角的选取提供便利。这种分合闸配合控制方法可以从根本上有效抑制空载变压器合闸瞬间的励磁涌流。
附图说明
图1为本发明所采用的空载变压器的一种接线方式示意图；
图2为本发明分合闸控制策略示意图。
图中，Ua、Ub、Uc分别为三相电压源，ra、rb、rc分别为变压器三相绕组的等效电阻，La、Lb、Lc分别为变压器三相绕组的等效电感。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器及其剩磁影响的选相控制方法，在空载变压器投入电网运行时产生励磁涌流的根本原因是变压器铁心内磁通的变化，因此，变压器的剩磁对涌流的大小有着较大影响。为了从根本上抑制变压器的励磁涌流，就必须了解空载变压器退出运行后的剩磁状况。空载变压器退出运行时，变压器剩磁难以确定。本发明通过选相分闸，将变压器每一次分闸后的剩磁状态控制在一个相对固定的状态，便于定性了解变压器的剩磁状态，从而选择相应的合闸策略，有效抑制空载变压器投入运行时的励磁涌流，如图1、2所示，包括以下几个步骤：
(a)将变压器三相电压源分为A、B、C三相，其对应的真空断路器分为断路器A相、断路器B相、断路器C相；
(b)分闸时，断路器B相在B相电流过零时断开，此时变压器A、C两相的电流大小相等方向相反，当这两相的电流过零点到来时，断路器A、C两相同时断开，并记录此时这两相电压在断开瞬间的相位角；
所述步骤b中断路器B相在B相电流过零时断开的方法：当真空断路器控制电路发出分闸指令后，电流过零点检测电路开始工作，检测B相电流的过零点，当B相电流过零点到来时，断路器B相断开。
所述步骤b中断路器A、C两相同时断开的方法：断路器B相断开后，A、C两相形成回路，电流过零点检测电路检测A相或C两相的电流过零点，当检测到A相或C两相的电流过零点时，同时断开断路器A相、断路器C相。
(c)合闸时，当A相或C相的电压相位角与其前一次分闸时记录的相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸，然后当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸。
所述步骤c中当A相或C相的电压相位角与其前一次分闸时记录的相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸的方法：当真空断路器控制电路发出合闸指令后，电压过零点检测电路开始工作，开始检测A相或C相电压，此时检测的电压信号与前一次分闸时所记录的A、C相断开的电压相位角为同一相电压信号，当电压信号的过零点到来时，在经过第一次延时时间后，一般第一次延时时间在0-20ms，闭合断路器A、C两相，使得A、C两相合闸时的电压角与上一次分闸时的电压相位角相同。
所述步骤c中当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸的方法：断路器A、C两相闭合后，电压过零点检测电路检测B相电压过零点，当B相电压过零点到来时，在经过第二次延时时间后，一般第二次延时时间为5ms，闭合断路器B相。
一种变压器，如图1所示，所述变压器为三相三柱式变压器，其中，原边采用星形中性点不接地的接线方式，其副边的接线方式为三角形连接、星形中性点不接地连接、星形中性点非有效接地或者星形中性点直接接地；三相分为A相线圈、B相线圈、C相线圈；还包括真空断路器、电流过零点检测电路、电压过零点检测电路、电压电流信号采样电路以及控制电路，真空断路器分为断路器A相、断路器B相、断路器C相，其中：
所述电流过零点检测电路用于根据控制电路发送的第一分闸电流过零点检测指令，检测B相线圈电流过零点，并将此B相线圈电流过零点反馈给控制电路；用于根据控制电路发送的第二分闸电流过零点检测指令，检测A相线圈或C相线圈电流过零点，并将此A相线圈或C相线圈电流过零点反馈给控制电路；
所述电压过零点检测电路用于根据控制电路发送的合闸电压过零点检测指令，检测电源A相或电源C相的电压过零点，并将该信号推送给控制电路；用于根据控制电路发送的合闸电压过零点检测指令，电压过零点检测电路检测电源B相的电压过零点，并将该信号推送给控制电路；
所述电压电流信号采样电路用于获得A相线圈或C相线圈的电压电流采样信息；
所述控制电路根据分闸指令，向电流过零点检测电路推送第一分闸电流过零点检测指令；并接收该第一分闸检测指令所检测的B相线圈电流过零点，当B相线圈电流过零点到来时，控制断路器B相断开；然后向电流过零点检测电路推送第二分闸电流过零点检测指令，并接收该第二分闸检测指令所检测的A相线圈或C相线圈电流过零点，当A相线圈或C相线圈电流过零点到来时，控制断路器A相、断路器C相同时断开；同时根据电压电流信号采样电路获得的采样信息得到A相线圈或C相线圈的电压在断开瞬间的相位角，并将该相位角记录；
所述控制电路根据合闸指令，向电压过零点检测电路发送合闸电压过零点检测指令；接收根据该指令所检测到的A相线圈或C相线圈的电压过零点，当电压过零点检测电路检测到电压过零点时，经过第一次延时时间后，一般第一次延时时间在0-20ms，控制断路器A、C两相同时合闸，使得A、C两相合闸时的电压角与上一次分闸时的电压相位角相同；断路器A、C两相同时合闸后，向电压过零点检测电路发送合闸电压过零点检测指令，接收电压过零点检测电路检测到的电源B相的电压过零点，当电压过零点检测电路检测反馈的电源B相的电压过零点到来时，经过第二次延时时间后，一般第二次延时时间为5ms，控制断路器B相合闸。
本发明的设计原理如下，包括选相分闸与选相合闸两个步骤：
(1)分闸过程
当真空断路器控制电路发出分闸指令后，电流过零点检测电路开始工作，并首先检测B相电流的过零点。当B相电流过零点到来时(图2中αb处)，断路器B相(CB B)首先断开；变压器B相线圈与电网断开后，A、C两相形成回路，变压器A、C两相绕组内流过的电流大小相等方向相反，因此电流过零点检测电流只需检测其中一相的电流过零点即可。当A、C两相电流过零点到来时(图2中αa(αc)处)，同时断开断路器A、C两相(CB A与CB C)，并记录此时A相(或C相)相电压的相位角。
(2)合闸过程
当真空断路器控制电路发出合闸指令后，电压过零点检测电路开始工作，并首先开始检测A相(或C相)电压，这里需要保证检测的电压信号与上一次分闸时所记录的A、C相断开的电压相位角为同一相电压信号。当电压信号的过零点到来时，经过一定延时时间后闭合断路器A、C两相，使得闭合时的相位角与上一次分闸时所记录的相位角一致，即αa＝βa、αc＝βc；然后检测B相电压过零点，当B相电压过零点到来时，再延时5ms闭合断路器B相(图2中βb处)，保证其合闸位置为B相电压的峰值处。
由上述可知，本发明公开的选相控制方法通过选相分闸将变压器每一次分闸后的剩磁控制在一个较为固定的状态，然后进行选相合闸。通过选相分闸的配合，可以定性了解变压器的剩磁状态，从而选择合理的合闸角来抑制涌流。具体的分合闸策略为：1)分闸时，断路器B相首先在其电流过零时断开，则断开后变压器A、C两相绕组中流过大小相等方向相反的电流，当这两相的电流过零点到来时，断路器A、C两相同时断开，并记录此时这两相电压在断开瞬间的相位角；2)合闸时，当A、C两相的电压相位角与其上一次分闸相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸，然后当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸。变压器的剩磁对变压器空载合闸时的励磁涌流大小有着直接的影响，但是在实际中变压器的剩磁状态难以精确测得，给空载变压器投入运行时的合闸相位角的选取及调整造成一定的困难。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器的剩磁影响的选相控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
(a)将变压器三相电压源分为A、B、C三相，其对应的真空断路器分为断路器A相、断路器B相、断路器C相；
(b)分闸时，断路器B相在B相电流过零时断开，此时变压器A、C两相的电流大小相等方向相反，当这两相的电流过零点到来时，断路器A、C两相同时断开，并记录此时这两相电压在断开瞬间的相位角；
(c)合闸时，当A相或C相的电压相位角与其前一次分闸时记录的电压相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸，然后当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸。
2.根据权利要求1所述的针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器的剩磁影响的选相控制方法，其特征在于：所述步骤b中断路器B相在B相电流过零时断开的方法：当真空断路器控制电路发出分闸指令后，电流过零点检测电路开始工作，检测B相电流的过零点，当B相电流过零点到来时，断路器B相断开。
3.根据权利要求1所述的针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器的剩磁影响的选相控制方法，其特征在于：所述步骤b中断路器A、C两相同时断开的方法：断路器B相断开后，A、C两相形成回路，电流过零点检测电路检测A相或C两相的电流过零点，当检测到A相或C两相的电流过零点时，同时断开断路器A相、C相。
4.根据权利要求1所述的针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器的剩磁影响的选相控制方法，其特征在于：所述步骤c中当A相和C相的电压相位角与其前一次分闸时记录的电压相位角相等时，断路器A、C两相同时合闸的方法：当真空断路器控制电路发出合闸指令后，电压过零点检测电路开始工作，开始检测A相或C相电压，此时检测的电压信号与前一次分闸时所记录的A、C相断开的电压相位角为同一相电压信号，当电压信号的过零点到来时，在经过第一次延时时间后，闭合断路器A、C两相，使得合闸时的A、C两相合闸角与上一次分闸时的电压分闸相位角相同。
5.根据权利要求4所述的针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器的剩磁影响的选相控制方法，其特征在于：所述步骤c中当B相电压达到峰值时，断路器B相合闸的方法：断路器A、C两相闭合后，电压过零点检测电路检测B相电压过零点，当B相电压过零点到来时，在经过第二次延时时间后，闭合断路器B相。
6.根据权利要求5所述的针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器的剩磁影响的选相控制方法，其特征在于：所述第一次延时时间在0-20ms，第二次延时时间一般为5ms。
7.一种针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器，其特征在于：所述变压器为三相三柱式变压器，其中，原边采用星形中性点不接地的接线方式，其副边的接线方式为三角形连接、星形中性点不接地连接、星形中性点非有效接地或者星形中性点直接接地；三相分为A相线圈、B相线圈、C相线圈；还包括真空断路器、电流过零点检测电路、电压过零点检测电路、电压电流信号采样电路以及控制电路，真空断路器分为断路器A相、断路器B相、断路器C相，其中：
所述电流过零点检测电路用于根据控制电路发送的第一分闸电流过零点检测指令，检测B相线圈电流过零点，并将此B相线圈电流过零点反馈给控制电路；用于根据控制电路发送的第二分闸电流过零点检测指令，检测A相线圈或C相线圈电流过零点，并将此A相线圈或C相线圈电流过零点反馈给控制电路；
所述电压过零点检测电路用于根据控制电路发送的合闸电压过零点检测指令，检测电源A相或电源C相的电压过零点，并将该信号推送给控制电路；用于根据控制电路发送的合闸电压过零点检测指令，电压过零点检测电路检测电源B相的电压过零点，并将该信号推送给控制电路；
所述电压电流信号采样电路用于获得A相线圈或C相线圈的电压电流采样信息；
所述控制电路根据分闸指令，向电流过零点检测电路推送第一分闸电流过零点检测指令；并接收该第一分闸检测指令所检测的B相线圈电流过零点，当B相线圈电流过零点到来时，控制断路器B相断开；然后向电流过零点检测电路推送第二分闸电流过零点检测指令，并接收该第二分闸检测指令所检测的A相线圈或C相线圈电流过零点，当A相线圈或C相线圈电流过零点到来时，控制断路器A相、断路器C相同时断开，同时根据电压电流信号采样电路获得的采样信息得到A相线圈或C相线圈的电压在断开瞬间的相位角，并将该相位角记录；
所述控制电路根据合闸指令，向电压过零点检测电路发送电压过零点检测指令；接收根据该指令所检测到的A相线圈或C相线圈的电压过零点，当电压检测电路检测到电压过零点时，经过第一次延时时间后，控制断路器A、C两相同时合闸，使得A、C两相合闸时的电压角与上一次分闸时的电压相位角相同；断路器A、C两相同时合闸后，向电压过零点检测电路发送合闸电压过零点检测指令，接收电压过零点检测电路检测到的电源B相过零点，当电压过零点检测电路检测反馈的电源B相电压过零点到来时，经过第二次延时时间后，控制断路器B相合闸。
8.根据权利要求7所述的针对原边采用星形不接地连接方式的空载变压器，其特征在于：所述第一次延时时间在0-20ms，第二次延时时间一般为5ms。
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