[发明专利]变压器自动选相控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力传输控制领域，特别地，涉及一种变压器自动选相控制方法。

背景技术

电力网是一个动态系统，供需变化与功率平衡问题要求电网各部分能够可靠、及时地投入或切除。开关的操作性能对电网的安全、稳定及经济运行至关重要。应用于投切容性负载(电容器组、空载输电线等)或感性负载(变压器、电抗器组、大容量电动机等)的开关，合分闸操作所带来的开关暂态过程会对配电系统产生各种干扰，引起过电压和过电流，甚至会传播到远端影响其他用户。

电力变压器是电力系统中运用最多且最重要的电力设备之一，在发电、输电和变电等环节中都起到十分重要的作用，其稳定的运行决定着电网的稳定运行。变压器由铁芯和线圈组成的，利用电磁感应原理，将电能通过磁能转化成电能的元器件。在传递能量的过程中，变压器会产生磁场，这样会在变压器的绕组中出现励磁电流。变压器在稳定运行时，励磁电流值一般都远小于其额定电流的十分之一。但是在变压器投入电力系统运行或者再次恢复供电时，由于随机合闸产生的磁通和变压器的剩磁都有可能使铁芯饱和，这是励磁涌流产生的根本原因。铁芯饱和的程度越高则励磁涌流的幅值越大。

励磁涌流在变压器中存在的冲击时间是很短的，但是变压器使用过程中多次充电及其应力对铁芯的影响是不可忽略的。大电流的冲击次数过多，可能会引起绕组的机械应力损伤，严重的会使绕组变形或者烧毁。对断路器的触头损伤也会很大。涌流中包含一定成分的直流分量和谐波分量，对电网电能污染。涌流波形存在间断角和尖顶，这种电流可能直接造成变压器差动继电保护装置的误动作。

当前电力系统提出了多种方法来抑制这种涌流，主要分为外部控制方法和内部控制方法。外部控制方法即是通过在变压器的外部采取适当措施抑制涌流，主要包括软启动、低压侧并联电容、变压器中性点串联电阻、断路器并联合闸电阻和选相开关技术。内部方法包括虚拟气息法和改变变压器绕组结构等。

变压器低压侧并联电容法，基于磁通饱和引起励磁涌流加之低压侧磁通的极性和高压侧相反的原理。并联电容可限制绕组内磁通的饱和，降低饱和点以达到削弱消除磁通的目的。电容值选取过大会对变压器的励磁有影响，选取过低则不能达到削弱的效果，所以该方法对电容值的选取要求很高。

内插电阻法是根据三相变压器励磁涌流的不平衡性提出的，用一个接地电阻连接于中性点处，该电阻可以分担加在铁芯上的电压承受不平衡的电流，从而削弱铁芯的饱和加速涌流的衰减时间。这种方法在变压器某一相先合闸另外两相后合闸时，能极大的削减涌流，但是在三相同时进行合闸操作时，却会使一相电流减少，其他两相却增加的现象。所以该方法还需进一步改进。

改变变压器的绕组法是通过改变一次侧或者二次侧绕组的分布方式，从而增加暂态过程或者励磁涌流的等效电感，实现削减涌流的作用。原边产生励磁涌流时，铁芯中的磁通是处于高不饱和状态的，这时铁芯磁导率很接近于真空磁导率，原边绕组相当于没有铁芯的空心线圈，磁通也向外延伸。假使将绕组从内向外移动，空心线圈的截面积会增大，随之其电感也会相应增大，涌流的大小是与等效电感值存在着反比关系，最终削减了涌流。在多个空载变压器的试验也验证了该方法的有效性。但是该方法对绕组的绝缘和对变压器的稳定运行都带来一些影响，使该方法也存在一定的局限。

发明内容

本发明提供了一种变压器自动选相控制方法，以解决现有的变压器在关合过程中产生截流过电压、励磁涌流导致干扰的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种变压器自动选相控制方法，方法包括：

实时检测电网的电压信号、电流信号，并进行参考电压零点、参考电流零点提取；

接收驱动变压器动作的动作指令，检测动作指令是合闸指令还是分闸指令；按动作指令检测用于控制变压器合闸/分闸的断路器触头的状态及驱动断路器的储能电容的电压值，判断是否符合动作要求；

若是则执行合闸/分闸操作；否则执行故障处理操作。

进一步地，执行合闸/分闸操作包括：

对于分闸指令，根据参考电流过零点设置第一同步延时，执行分闸操作；

对于合闸指令，根据参考电压过零点设置第二同步延时，执行合闸操作。

进一步地，第一同步延时使得变压器断开后的剩磁最小；

第二同步延时使得变压器的预感应磁通和其剩磁相等时合闸。

进一步地，对于三相变压器，执行合闸操作包括：

不检测剩磁控制策略，控制任一相在其磁通为零的相位合闸，并控制余下两相在四分之一工频周期后合闸；