CN110940869A - 一种变压器选相投切控制装置动模试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器选相投切控制装置动模试验系统，属于电力系统物理仿真模拟及试验技术领域。本发明系统包括：等值发电机组物理模拟单元，用于连接至模拟的等值电网，提供电压和电流，并输出功率；变压器物理模拟单元，用于对所述电压和电流变换等级，并传输至电压/电流互感器物理模拟单元；负荷物理模拟单元用于消耗所述输出功率；开关单元用于接收选相控制装置单元输出的合闸信号，执行开关单元的关断；选相控制装置单元根据预合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形控制变压器选相投切。本发明动态模拟试验能够模拟实际变压器励磁涌流特性，可对变压器选相投切技术进行有效验证。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统物理仿真模拟及试验技术领域，并且更具体地，涉及一种变压器选相投切控制装置动模试验系统。
背景技术
变压器是电力系统中最重要的设备之一，其安全运行对电网来说是非常重要的。
由于变压器是感性负载，在切除中将出现截流过电压铁芯材料的磁滞效应将导致其合闸时产生巨大的励磁涌流。这些电磁暂态现象将对电网的安全运行产生很大的安全隐患，比如保护装置误动作、变压器绕组绝缘损坏、寿命减少、维修费用增加等。特高压变压器额定容量更大，励磁涌流幅值更高，其对电网的不利影响更趋严重。特高压变压器选相投切控制技术能够从根本上解决这些电磁暂态现象所造成的影响。
动态模拟试验作为对电力系统新型控制保护设备进行试验验证的必备手段，通过建立可准确模拟空载变压器的截流过电压、剩磁和励磁涌流的动模模型，设计科学的选相投切控制装置的试验方案，可对变压器选相投切技术进行有效验证。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种变压器选相投切控制装置动模试验系统，包括：
等值发电机组物理模拟单元，用于连接至模拟的等值电网，提供电压和电流，并输出功率；
变压器物理模拟单元，用于对所述电压和电流变换等级，并传输至电压/电流互感器物理模拟单元；
负荷物理模拟单元用于消耗所述输出功率；
开关单元用于接收选相控制装置单元输出的合闸信号，执行开关单元的关断；
选相控制装置单元根据预合闸信号、合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形控制变压器选相投切。
可选的，系统还包括用于模拟等值电网的无穷大系统物理模拟单元；以及用于模拟变换等级后的电压和电流信号的模拟电压/电流互感器物理模拟单元组；
所述变压器物理模拟单元的低压侧、中压侧和高压侧分别通过电流互感器物理模拟单元组中电流互感器物理模拟单元及开关单元与负荷物理模拟单元相连接、等值发电机组物理模拟单元和母线的一端相连接；
所述母线的另一端通过所述电流互感器物理模拟单元组中的两个电流互感器物理模拟单元及开关单元分别与输电线路物理模拟单元和无穷大系统物理模拟单元相连接；
所述输电线路物理模拟单元通过所述电流互感器物理模拟单元组中的其余一个电流互感器物理模拟单元及开关单元与等值发电机组物理模拟单元相连接。
可选的，选相控制装置单元，包括，录波器，用于根据所述预合闸信号、合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形和输出功率，生成录波文件。
可选的，负荷物理模拟单元包括电容模拟单元和电抗模拟单元；
所述电容模拟单元，模拟电容器；
所述电抗模拟单元，模拟电抗器。
可选的，等值发电机物理模拟单元为隐极机。
可选的，电流互感器物理模拟单元配有对应的电压互感器物理模拟单元，并联安装于电流互感器物理模拟单元所处位置。
可选的，变压器物理模拟单元低压侧、中压侧和高压侧所连接的电压/电流互感器物理模拟单元组均可输出电压/电流模拟信号至录波器单元和选相控制装置单元。
本发明还提供一种变压器选相投切控制装置动模试验方法，包括：
选相控制装置单元控制变压器物理模拟单元模拟的不同负荷运行工况；
选相控制装置单元控制断开变压器物理模拟单元高压侧、中压侧或低压侧开关单元；
选相控制装置单元控制选相控制装置单元控制关合变压器物理模拟单元高压侧、中压侧或低压侧开关单元。
可选的，方法还包括：
选相控制装置单元下发预合闸信号，经计算后下发合闸信号至开关单元；
使用录波器单元记录的预合闸信号、合闸信号及压/电流互感器物理模拟单元二次侧输出的电压电流波形；
本发明通过选相控制装置单元调阅录波器单元中记录的录波文件，查看开关单元合闸后变压器励磁涌流大小，验证选相控制装置抑制变压器励磁涌流的效果。
本发明能够模拟实际变压器励磁涌流特性，能够验证选相投切装置抑制励磁涌流的性能。
本发明通过建立可准确模拟空载变压器的截流过电压、剩磁和励磁涌流的动模模型，流的实际效果的试验验证，对于特高压变压器选相投切控制装置的实际工程应用具有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明一种变压器选相投切控制装置动模试验系统结构图；
图2为本发明一种变压器选相投切控制装置动模试验系统实施例动模试验结构示意图；
图3为本发明一种变压器选相投切控制装置动模试验方法流程图；
图4为本发明一种变压器选相投切控制装置动模试验方法动模试验示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提供了一种变压器选相投切控制装置动模试验系统，如图1所示，包括：
等值发电机组物理模拟单元，用于连接至模拟的等值电网，提供电压和电流，并输出功率；
等值发电机物理模拟单元为隐极机；
变压器物理模拟单元，用于对所述电压和电流变换等级，并传输至电压/电流互感器物理模拟单元；
负荷物理模拟单元用于消耗所述输出功率；
负荷物理模拟单元包括电容模拟单元和电抗模拟单元；
所述电容模拟单元，模拟电容器；
所述电抗模拟单元，模拟电抗器；
开关单元用于接收选相控制装置单元输出的合闸信号，执行开关单元的关断；
选相控制装置单元根据预合闸信号、合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形控制变压器选相投切。
用于模拟等值电网的无穷大系统物理模拟单元；以及用于模拟变换等级后的电压和电流信号的模拟电压/电流互感器物理模拟单元组；
变压器物理模拟单元的低压侧、中压侧和高压侧分别通过电流互感器物理模拟单元组中电流互感器物理模拟单元及开关单元与负荷物理模拟单元相连接、等值发电机组物理模拟单元和母线的一端相连接；
母线的另一端通过所述电流互感器物理模拟单元组中的两个电流互感器物理模拟单元及开关单元分别与输电线路物理模拟单元和无穷大系统物理模拟单元相连接；
电流互感器物理模拟单元配有对应的电压互感器物理模拟单元，并联安装于电流互感器物理模拟单元所处位置。
输电线路物理模拟单元通过所述电流互感器物理模拟单元组中的其余一个电流互感器物理模拟单元及开关单元与等值发电机组物理模拟单元相连接。
录波器单元，用于根据所述预合闸信号、合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形、所述输出功率，生成录波文件。
变压器物理模拟单元低压侧、中压侧和高压侧所连接的电压/电流互感器物理模拟单元组均可输出电压/电流模拟信号至录波器单元和选相控制装置单元。
本发明还提供了一种变压器选相投切控制装置动模试验方法，结合图3和图4所示，包括：选相控制装置单元控制变压器物理模拟单元模拟的不同负荷运行工况；
选相控制装置单元控制断开变压器物理模拟单元高压侧、中压侧或低压侧开关单元；
选相控制装置单元控制选相控制装置单元控制关合变压器物理模拟单元高压侧、中压侧或低压侧开关单元。
可选的，方法还包括：
选相控制装置单元下发预合闸信号，经计算后下发合闸信号至开关单元；
使用录波器单元记录的预合闸信号、合闸信号及压/电流互感器物理模拟单元二次侧输出的电压电流波形；
通过选相控制装置单元调阅录波器单元中记录的录波文件，查看开关单元合闸后变压器励磁涌流大小，验证选相控制装置抑制变压器励磁涌流的效果。
下面结合图2对本发明技术方案的具体实施方式作进一步详细的说明。
图中：11G、12G和13G为等值发电机组物理模拟单元，TA1～9为电流互感器物理模拟单元组、TV 1～9为电压互感器物理模拟单元组，BKT1～10为开关单元，3W为无穷大系统物理模拟单元，L1和L2为输电线路物理模拟单元，T1为变压器物理模拟单元。
N厂经1000kV同塔双回输电线路与L侧系统相连。N厂装有11G和12G共2台发电机组，总装机容量为2100MW，模拟短路容量为6000MVA的N侧等值系统。L侧系统采用一个半接线方式，L侧母线另接入1000kV等值系统3W，其短路容量为22000MVA，变压器中压侧与连接14G发电机组，总装机容量为2100MW。低压侧35kV的母线上接有电容和电抗补偿，其中电抗补偿容量为125MVA；电容补偿电容量为90MVA。
线路为1000kV双回输电线路，长度为240km，线路参数见表1所示。
表1
特高压输电线路两侧均配置并联电抗器，其中性点经小电抗接地，电抗器额定容量为720MVar，额定电抗1680Ω，中性点小电抗的额定电抗700Ω。各发电机组参数如表2所示。
表2
在系统L侧建立了1000kV特高压变压器系统，其具体参数如表3所示。
表3
选相投切功能验证试验项目包括以下两个部分：
1)变压器轻载，低压侧带电抗切除后空充测试。
调节变压器功率到轻载，并在变压器低压侧投入电抗器；在此工况下，通过动模控制系统将断路器从0度角到180度角每隔18度角进行一次分闸操作，分闸后分别通过变压器投切装置进行一次变压器空充测试。
2)变压器重载，低压侧带电容切除后空充测试。
调节变压器功率到重载，并在变压器低压侧投入电容器；在此工况下，通过动模控制系统将断路器从0度角到180度角每隔18度角进行一次分闸操作，分闸后分别通过变压器投切装置进行一次变压器空充测试。
空充测试通过选相控制装置单元下发合闸信号，合上变压器高压侧或者中压侧开关；查看开关合闸后变压器励磁涌流大小，验证选相控制装置能否抑制变压器励磁涌流。
本发明能够模拟实际变压器励磁涌流特性，能够验证选相投切装置抑制励磁涌流的性能。
本发明通过建立可准确模拟空载变压器的截流过电压、剩磁和励磁涌流的动模模型，设计科学的选相投切控制装置抑制变压器励磁涌流的试验方案，实现通过物理仿真的方法来模拟选相投切控制技术在空载变压器投切中的应用，完成针对不同剩磁情况下的变压器选相投切装置抑制励磁涌流的实际效果的试验验证，对于特高压变压器选相投切控制装置的实际工程应用具有十分重要的意义。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种变压器选相投切控制装置动模试验系统，所述系统包括：
等值发电机组物理模拟单元，用于连接至模拟的等值电网，提供电压和电流，并输出功率；
变压器物理模拟单元，用于对所述电压和电流变换等级，并传输至电压/电流互感器物理模拟单元；
负荷物理模拟单元用于消耗所述输出功率；
开关单元用于接收选相控制装置单元输出的合闸信号，执行开关单元的关断；
选相控制装置单元根据预合闸信号、合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形控制变压器选相投切。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括用于模拟等值电网的无穷大系统物理模拟单元；以及用于模拟变换等级后的电压和电流信号的模拟电压/电流互感器物理模拟单元组；
所述变压器物理模拟单元的低压侧、中压侧和高压侧分别通过电流互感器物理模拟单元组中电流互感器物理模拟单元及开关单元与负荷物理模拟单元相连接、等值发电机组物理模拟单元和母线的一端相连接；
所述母线的另一端通过所述电流互感器物理模拟单元组中的两个电流互感器物理模拟单元及开关单元分别与输电线路物理模拟单元和无穷大系统物理模拟单元相连接；
所述输电线路物理模拟单元通过所述电流互感器物理模拟单元组中的其余一个电流互感器物理模拟单元及开关单元与等值发电机组物理模拟单元相连接。
3.根据权利要求1所述的系统，所述的选相控制装置单元，包括，录波器，用于根据所述预合闸信号、合闸信号、变换等级后的电压和电流信号波形和所述输出功率，生成录波文件。
4.根据权利要求1所述的系统，所述的负荷物理模拟单元包括电容模拟单元和电抗模拟单元；
所述电容模拟单元，模拟电容器；
所述电抗模拟单元，模拟电抗器。
5.根据权利要求1所述的系统，所述的等值发电机物理模拟单元为隐极机。
6.根据权利要求1所述的系统，所述的电流互感器物理模拟单元配有对应的电压互感器物理模拟单元，并联安装于电流互感器物理模拟单元所处位置。
7.根据权利要求1～6任一所述的系统，所述的变压器物理模拟单元低压侧、中压侧和高压侧所连接的电压/电流互感器物理模拟单元组均可输出电压/电流模拟信号至录波器单元和选相控制装置单元。
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