CN112630642B - 一种用于变压器有载分接开关切换的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于变压器有载分接开关切换的系统及方法，属于变压器有载分接开关试验技术领域。本发明系统，包括：试验控制模块，所述试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成；励磁涌流产生模块，所述励磁涌流产生模块，接收电源控制信号和合闸信号；分接开关切换试验模块，所述分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号。本发明为研究不同励磁涌流影响下有载分接开关的切换特性提供试验条件。

Description

一种用于变压器有载分接开关切换的系统及方法
技术领域
本发明涉及变压器有载分接开关试验技术领域，并且更具体地，涉及一种用于变压器有载分接开关切换的系统及方法。
背景技术
电网工程投运前或年度检修后，特高压变电站或换流站进行站内调试，调试过程包含多次重复投入空载变压器操作，变压器铁心剩磁的存在会加剧铁心的饱和程度，引起励磁涌流。
某些合闸角度下产生的励磁涌流波形存在半波偏振现象，即不存在过零点，这种情况下，若变压器调压绕组连接的分接开关切换开关动作，较大的励磁涌流可能导致分接开关内部动作电弧无法熄灭，进而对分接开关动作时序、切换特性产生影响。另一方面，励磁涌流里含有大量谐波分量，谐波对分接开关动作的影响尚不清楚。
分接开关位于变压器或换流变内部，是电网系统中调整系统电压的关键部件。分接开关的机械结构精密且复杂，每次调压动作时间精确到毫秒级，且动作时序固定。一旦时序出错，将引起开关内部短路，导致开关损坏、变压器油劣化、保护系统动作，重则分接开关油室内部温度瞬间升高，产生大量可燃气体、瞬间产生巨大压力，导致油室机械结构破坏，分接开关和变压器爆炸起火。
不同合闸角度产生的不同大小励磁涌流对分接开关动作的影响有待研究，需要设计特殊的试验系统模拟变压器励磁涌流下有载分接开关切换试验。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于变压器有载分接开关切换的系统，所述系统包括：
试验控制模块，所述试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成；
励磁涌流产生模块，所述励磁涌流产生模块，接收电源控制信号和合闸信号；
所述励磁涌流产生模块，包括：
电源系统单元，所述电源系统单元为电源侧主开关单元的投入或退出电源提供电源；
电源侧主开关单元，所述电源侧主开关单元根据电源控制信号，控制投入或退出电源；
试验变压器单元，所述试验变压器单元接入所述电源系统单元提供的电源电压，并针对电源电压进行变压处理；
测量单元，所述测量单元对所述变压处理后的电源电压进行测量，并生成电源电压相位信号，反馈至试验控制模块；
选相合闸单元，电源侧主开关单元选相合闸单元所述根据合闸信号，控制所述选相合闸单元合闸或开闸；
主回路开关单元，所述主回路开关单元为受控开关，串联在试验变压器单元的二次绕组与模拟变压器单元间，在选相合闸单元的驱动信号作用下打开或闭合；
模拟变压器单元，所述模拟变压器单元为自耦变压器，当模拟变压器单元的上部绕组产生电压时，下部绕组同时产生电压，产生的电压流入分接开关切换试验模块。
分接开关切换试验模块，所述分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号；
所述分接开关切换试验模块，包括：
穿墙套管单元、所述穿墙套管单元用于将外部电压线路引入分接开关试验隔间；
分接开关试验隔间，所述分接开关试验隔间，内置有分接开关波形测量单元、灭火单元，监控单元、分接开关专用试验油箱单元、分接开关试品单元、分接开关短路限流单元和熔断器单元；
所述分接开关波形测量单元测量通过分接开关试品单元的电流和两端电压的波形，并根据所述电流和两端电压的波形生成反馈信号，反馈至试验控制模块；
所述灭火单元根据动作信号，控制控制分接开关切换试验模块的灭火单元执行灭火动作。
所述监控模块，用于监控分接开关试验隔间内的运行状况，将运行状况以监控图像的形式，反馈至试验控制模块；
所述分接开关专用试验油箱单元，内部放置分接开关并充满变压器油，进行分接开关切换试验；
所述分接开关试品单元，根据切换开关控制信号，控制分接开关试品单元切换开关；
所述分接开关短路限流单元，用于限制所在回路短路时的短路电流；
所述熔断器单元，用于所述主回路发生短路时，将系统回路熔断。
可选的，反馈信息，包括：电源电压相位信号、反馈信号和监控图像。
可选的，动作信号，根据所述系统发生起火情况生成。
可选的，试验变压器单元二次绕组的一端，依次串联选相合闸单元、主回路开关单元、模拟变压器单元、分接开关试验品单元和试验变压器单元二次绕组另一端，构成所述系统的主回路。
可选的，试验控制模块在有载分接开关切换前，向电源侧主开关单元发出闭合信号，控制电源侧主开关单元闭合，试验变压器单元一次绕组所在主回路产生励磁涌流后，试验控制模块根据测量单元返回的电压相位信号，在预设的相位处向选相合闸单元发出合闸信号。
可选的，选相合闸单元，收到合闸信号后控制主回路开关单元闭合，主回路中产生励磁涌流，励磁涌流通过分接开关试品单元。
可选的，励磁涌流，依次流经试验变压器单元的二次绕组、选相合闸单元、主回路开关单元、模拟变压器单元的上部绕组、分接开关试品单元B分接触头和试验变压器单元二次绕组。
可选的，主回路开关单元闭合时，分接开关试品单元流过励磁涌流，同时分接开关试品单元的分接触头A和B之间承受模拟变压器单元下部绕组的电压。
可选的，主回路开关单元闭合后，控制分接开关试品单元切换开关动作，动触头由分接触头B切换到分接触头A。
本发明还提出了一种用于变压器有载分接开关切换的方法，包括：
控制试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号；
控制励磁涌流产生模块接收电源控制信号和合闸信号；
控制分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号；
根据电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，控制试验控制模块接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成。
本发明可在实验室条件下模拟变压器空载合闸励磁涌流时有载分接开关切换工况，为研究不同励磁涌流影响下有载分接开关的切换特性提供试验条件，并且本发明设置了单独的分接开关试验隔间，将电源部分与分接开关试验部分隔离，并在试验隔间中加装监控、灭火设备，在试验回路中加装熔断器，为励磁涌流下的分接开关切换试验提供有效的防护和隔离。
附图说明
图1为本发明一种用于变压器有载分接开关切换的系统结构图；
图2为本发明一种用于变压器有载分接开关切换的系统原理图；
图3为本发明一种用于变压器有载分接开关切换的方法流程图；
其中，1-试验控制模块、2-电源系统单元、3-电源侧主开关单元、4-试验变压器单元、5-测量单元、6-选相合闸单元、7-主回路开关单元、8-模拟变压器单元、9-穿墙套管单元、10-分接开关试验隔间、11-分接开关波形测量单元、12-灭火单元、13-监控单元、14-分接开关专用试验油箱单元、15-分接开关试品单元、16-分接开关短路限流单元和17-熔断器单元。
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。
本发明提出了一种用于变压器有载分接开关切换的系统，如图1所示，图1所示系统适用于单相变压器，同时本系统还适用于三相变压器，接线图如图2所示，本发明系统包括：
试验控制模块，所述试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成；
励磁涌流产生模块，所述励磁涌流产生模块，接收电源控制信号和合闸信号；
所述励磁涌流产生模块，包括：
电源系统单元，所述电源系统单元为电源侧主开关单元的投入或退出电源提供电源；
电源侧主开关单元，所述电源侧主开关单元根据电源控制信号，控制投入或退出电源；
试验变压器单元，所述试验变压器单元接入所述电源系统单元提供的电源电压，并针对电源电压进行变压处理；
测量单元，所述测量单元对所述变压处理后的电源电压进行测量，并生成电源电压相位信号，反馈至试验控制模块；
选相合闸单元，电源侧主开关单元选相合闸单元所述根据合闸信号，控制所述选相合闸单元合闸或开闸；
主回路开关单元，所述主回路开关单元为受控开关，串联在试验变压器单元的二次绕组与模拟变压器单元间，在选相合闸单元的驱动信号作用下打开或闭合；
模拟变压器单元，所述模拟变压器单元为自耦变压器，当模拟变压器单元的上部绕组产生电压时，下部绕组同时产生电压，产生的电压流入分接开关切换试验模块。
分接开关切换试验模块，所述分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号；
所述分接开关切换试验模块，包括：
穿墙套管单元、所述穿墙套管单元用于将外部电压线路引入分接开关试验隔间；
分接开关试验隔间，所述分接开关试验隔间，内置有分接开关波形测量单元、灭火单元，监控单元、分接开关专用试验油箱单元、分接开关试品单元、分接开关短路限流单元和熔断器单元；
所述分接开关波形测量单元测量通过分接开关试品单元的电流和两端电压的波形，并根据所述电流和两端电压的波形生成反馈信号，反馈至试验控制模块；
所述灭火单元根据动作信号，控制分接开关切换试验模块的灭火单元执行灭火动作。
所述监控模块，用于监控分接开关试验隔间内的运行状况，将运行状况以监控图像的形式，反馈至试验控制模块；
所述分接开关专用试验油箱单元，内部放置分接开关并充满变压器油，进行分接开关切换试验；
所述分接开关试品单元，根据切换开关控制信号，控制分接开关试品单元切换开关；
所述分接开关短路限流单元，用于限制所在回路短路时的短路电流；
所述熔断器单元，用于所述主回路发生短路时，将系统回路熔断。
其中，反馈信息，包括：电源电压相位信号、反馈信号和监控图像。
其中，动作信号，根据所述系统发生起火情况生成。
其中，试验变压器单元二次绕组的一端，依次串联选相合闸单元、主回路开关单元、模拟变压器单元、分接开关试验品单元和试验变压器单元二次绕组另一端，构成所述系统的主回路。
其中，试验控制模块在有载分接开关切换前，向电源侧主开关单元发出闭合信号，控制电源侧主开关单元闭合，试验变压器单元一次绕组所在主回路产生励磁涌流后，试验控制模块根据测量单元返回的电压相位信号，在预设的相位处向选相合闸单元发出合闸信号。
其中，选相合闸单元，收到合闸信号后控制主回路开关单元闭合，主回路中产生励磁涌流，励磁涌流通过分接开关试品单元。
其中，励磁涌流，依次流经试验变压器单元的二次绕组、选相合闸单元、主回路开关单元、模拟变压器单元的上部绕组、分接开关试品单元B分接触头和试验变压器单元二次绕组。
其中，主回路开关单元闭合时，分接开关试品单元流过励磁涌流，同时分接开关试品单元的分接触头A和B之间承受模拟变压器单元下部绕组的电压。
其中，主回路开关单元闭合后，控制分接开关试品单元切换开关动作，动触头由分接触头B切换到分接触头A。
本发明还提出了一种用于变压器有载分接开关切换的方法，如图3所示，包括：
控制试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号；
控制励磁涌流产生模块接收电源控制信号和合闸信号；
控制分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号；
根据电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，控制试验控制模块接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成。
本发明可在实验室条件下模拟变压器空载合闸励磁涌流时有载分接开关切换工况，为研究不同励磁涌流影响下有载分接开关的切换特性提供试验条件，并且本发明设置了单独的分接开关试验隔间，将电源部分与分接开关试验部分隔离，并在试验隔间中加装监控、灭火设备，在试验回路中加装熔断器，为励磁涌流下的分接开关切换试验提供有效的防护和隔离。
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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于变压器有载分接开关切换的系统，所述系统包括：
试验控制模块，所述试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成；
励磁涌流产生模块，所述励磁涌流产生模块，接收电源控制信号和合闸信号；
所述励磁涌流产生模块，包括：
电源系统单元，所述电源系统单元为电源侧主开关单元的投入或退出电源提供电源；
电源侧主开关单元，所述电源侧主开关单元根据电源控制信号，控制投入或退出电源；
试验变压器单元，所述试验变压器单元接入所述电源系统单元提供的电源电压，并针对电源电压进行变压处理；
测量单元，所述测量单元对所述变压处理后的电源电压进行测量，并生成电源电压相位信号，反馈至试验控制模块；
选相合闸单元，电源侧主开关单元选相合闸单元根据合闸信号，控制所述选相合闸单元合闸或开闸；
主回路开关单元，所述主回路开关单元为受控开关，串联在试验变压器单元的二次绕组与模拟变压器单元间，在选相合闸单元的驱动信号作用下打开或闭合；
模拟变压器单元，所述模拟变压器单元为自耦变压器，当模拟变压器单元的上部绕组产生电压时，下部绕组同时产生电压，产生的电压流入分接开关切换试验模块；
分接开关切换试验模块，所述分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号；
所述分接开关切换试验模块，包括：
穿墙套管单元、所述穿墙套管单元用于将外部电压线路引入分接开关试验隔间；
分接开关试验隔间，所述分接开关试验隔间，内置有分接开关波形测量单元、灭火单元，监控单元、分接开关专用试验油箱单元、分接开关试品单元、分接开关短路限流单元和熔断器单元；
所述分接开关波形测量单元测量通过分接开关试品单元的电流和两端电压的波形，并根据所述电流和两端电压的波形生成反馈信号，反馈至试验控制模块；
所述灭火单元根据动作信号，控制分接开关切换试验模块的灭火单元执行灭火动作；
所述监控单元，用于监控分接开关试验隔间内的运行状况，将运行状况以监控图像的形式，反馈至试验控制模块；
所述分接开关专用试验油箱单元，内部放置分接开关并充满变压器油，进行分接开关切换试验；
所述分接开关试品单元，根据切换开关控制信号，控制分接开关试品单元切换开关；
所述分接开关短路限流单元，用于限制所在回路短路时的短路电流；
所述熔断器单元，用于所述主回路发生短路时，将系统回路熔断。
2.根据权利要求1所述的系统，所述反馈信息，包括：电源电压相位信号、反馈信号和监控图像。
3.根据权利要求1所述的系统，所述动作信号，根据所述系统发生起火情况生成。
4.根据权利要求1所述的系统，所述试验变压器单元二次绕组的一端，依次串联选相合闸单元、主回路开关单元、模拟变压器单元、分接开关试验品单元和试验变压器单元二次绕组另一端，构成所述系统的主回路。
5.根据权利要求1所述的系统，所述试验控制模块在有载分接开关切换前，向电源侧主开关单元发出闭合信号，控制电源侧主开关单元闭合，试验变压器单元一次绕组所在主回路产生励磁涌流后，试验控制模块根据测量单元返回的电压相位信号，在预设的相位处向选相合闸单元发出合闸信号。
6.根据权利要求1所述的系统，所述选相合闸单元，收到合闸信号后控制主回路开关单元闭合，主回路中产生励磁涌流，励磁涌流通过分接开关试品单元。
7.根据权利要求6所述的系统，所述励磁涌流，依次流经试验变压器单元的二次绕组、选相合闸单元、主回路开关单元、模拟变压器单元的上部绕组、分接开关试品单元B分接触头和试验变压器单元二次绕组。
8.根据权利要求1所述的系统，所述主回路开关单元闭合时，分接开关试品单元流过励磁涌流，同时分接开关试品单元的分接触头A和B之间承受模拟变压器单元下部绕组的电压。
9.根据权利要求1所述的系统，所述主回路开关单元闭合后，控制分接开关试品单元切换开关动作，动触头由分接触头B切换到分接触头A。
10.一种使用权利要求1-9任意一种用于变压器有载分接开关切换的系统用于变压器有载分接开关切换的方法，所述方法包括：
控制试验控制模块生成并发出电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号；
控制励磁涌流产生模块接收电源控制信号和合闸信号；
控制分接开关切换试验模块接收切换开关控制信号和动作信号；
根据电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号，控制试验控制模块接收发出的电源控制信号、合闸信号、切换开关控制信号和动作信号的反馈信息，根据反馈信息确定变压器的有载分接开关切换是否完成。
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