專利名稱：一種抑制勵磁涌流的自動投切式變壓器運行控制方法
技術領域：
本發明屬于變壓器設備保護和運行控制技術領域，涉及一種具有經濟運行自動投切式抑制勵磁涌流的變壓器運行控制方法，可對電力輸運中的變壓器起到運行保護作用。
背景技術：
目前，普遍使用的變壓器后備保護測控裝置，其保護功能主要包括三段定時限復壓閉鎖(方向)過流保護、三段(方向)零序電流保護、間隙零序保護、零序電壓保護、過負荷保護(有載調壓，通風啟動)、復合電壓、PT斷線報警、具有液晶顯示功能和正常的信息及操作均可通過鍵盤和液晶顯示來完成、通過現場總線接口與自動化系統實現遠方通訊、 通過外發脈沖直接驅動斷路器跳合閘線圈和實現對斷路器的跳合閘操作、具有防跳回路、 控制斷路器分合功能、可在線整定出口矩陣；其測控主要功能包括12路遙信開入采集、裝置遙信變位、事故遙信；正常斷路器遙控分、合閘操作；遙測采集量及計算P、Q、I (ΙΑ、IC、 12、la、lb、Ic、10、IOs)、U(UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、Ul、U2)、U0、F、Ο^Φ 等模擬量；事件SOE記錄；現有技術在控制斷路器分合閘時不具備抑制空載投切勵磁涌流的能力；同時， 不能基于變壓器經濟運行的原理進行變壓器的自動投切；電力變壓器在空載合閘投入電網時，由于變壓器鐵芯磁通的飽和及鐵芯材料的非線性特性，會產生幅值相當大的勵磁涌流， 導致變壓器差動保護誤動作，同時造成繞組變形而減少變壓器壽命；勵磁涌流含有多個諧波成分及直流分量，會降低電力系統供電質量，同時涌流中的高次諧波對連接到電力系統中的敏感電力電子器件有極強的破壞作用；歸結起來，現有的變壓器勵磁涌流的危害主要是可以引發變壓器的繼電保護裝置誤動，使變壓器的投運頻頻失敗；變壓器出線短路故障切除時所產生的電壓突增會誘發變壓器保護誤動，使變壓器各側負荷全部停電；A電站一臺變壓器空載接入電源產生的勵磁涌流，誘發鄰近其他B電站、C電站等正在運行的變壓器產生“和應涌流”(sympathetic inrush)而誤跳閘，造成大面積停電；數值很大的勵磁涌流會導致變壓器及斷路器因電動力過大受損；誘發操作過電壓，損壞電氣設備；勵磁涌流中的直流分量導致電流互感器磁路被過度磁化而大幅降低測量精度和繼電保護裝置的正確動作率；勵磁涌流中的大量諧波對電網電能質量造成嚴重的污染；造成電網電壓驟升或驟降，影響其他電氣設備正常工作。在現代電力系統中通常有兩個變壓器互為備用，為了使變壓器處于經濟運行的狀態，要根據負荷投切變壓器，在變壓器的自動投切過程中，會產生勵磁涌流，尤其當負荷變化很大，變壓器需要頻繁投切的場合，勵磁涌流的抑制就顯得尤為重要，為了節約運行成本和便于安裝，往往采用勵磁涌流抑制模塊集成在系統中，對硬件電路稍作改動，通過軟件實現該功能，但現有的這些技術所公開的內容還不成熟，實踐中還缺少許多軟硬件的進一步改進和支持。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種具有抑制勵磁涌流功能的自動投切式變壓器運行控制方法，基于負荷的變壓器自動投切，實現變壓器的經濟運行和安全保護。為了實現上述目的，本發明通過控制電力輸運系統的斷路器分合閘電壓相角實現偏磁與剩磁相互抵消，抑制變壓器空載勵磁涌流并實現自動投切，采用反饋機制增加電力輸運系統的控制精確度和可靠性，使電力輸運系統自動跟蹤并適應斷路器因老化或環境變化而產生的分合閘時間的變化；其具體步驟包括(1)選擇或安裝好電力輸運系統中包括硬件和軟件組成的變壓器控制系統，然后啟動電力輸運系統的變壓器控制系統，設定或修改合閘提前量T，以秒計；(2)變壓器控制系統對電力輸運線路中的電壓和電流量值進行測量并記錄；(3)依據所測量的線路中的電壓和電流量值計算出負荷功率值；(4)根據計算得到的負荷功率值判定自動投切結果，如不需自動投切，則返回步驟 (2)后繼續重復運行；如需要自動投切，則依次閉合低壓側的各聯絡開關；(5)使變壓器控制系統自動記錄線路電流量值為零時電壓的相角Φ1，同時測量線路電壓和電流量值，再計算其線路的運行負荷功率值；(6)依據步驟(5)的負荷功率值，判斷是否應該自動投切，如果不需自動投切則返回步驟(5)；如需自動投切，則按照分閘相角Φ 1值閉合變壓器高壓側開關，同時測量合閘瞬間電壓的相角Φ2 ；(7)變壓器控制系統自行判斷Φ1與Φ2值，如ΦΙ Φ Φ2，變壓器控制系統運行返回初始步驟⑴重復進行；如果ΦΙ = Φ2值，則閉合變壓器低壓側開關，再斷開變壓器低壓側聯絡開關，實現保護與控制功效。本發明的運行實現裝置以開入板為核心，包括開關量輸入處理電路，開關量輸入處理電路完成對12路開關量采集的預處理；其開入量包括開關位置、彈簧未儲能、控制回路斷線、遠方操作閉鎖、閉鎖重合閘以及備用開入；SAMPLE采樣板插件包括互感器板和信號調理板，完成對被保護線路的交流電壓和電流的傳感，調理和放大處理，將電力互感器的交流信號轉換成符合AD轉換模塊輸入范圍(0-3V)的電壓信號，最終由AD轉換模塊完成數模轉換；電源板包括電源電路，電源電路為裝置系統提供低壓直流電源開關量輸入輸出用+24V電源，CPU和顯示板用+5V電源；通訊模塊集成在DSP控制板中，實現各個裝置之間，以及裝置與控制平臺之間數據的通訊，便于整個系統的控制運行與管理；控制裝置系統中的CPU采用32位DSP數字信號處理器TMSM811作為核心部件，CPU主板與其它插件板電信息連通，完成AD轉換、開關量采集、開關量輸出、人機界面控制、EEPROM存取、時鐘存取、 通訊控制和抑制勵磁涌流等功能；CPU主板采用四層印刷板及表面封裝工藝。本發明在使用現有的變壓器后備保護測控裝置的基礎上，加設基于變壓器經濟運行的自動投切裝置和變壓器空載投切勵磁涌流抑制裝置或者具有相同功能的裝置，共同構成包括硬件和軟件組成的變壓器控制系統或裝置，電連通接入電力輸運系統中實現對變壓器自動投切和抑制勵磁涌流的的功效。本發明與現有技術相比，可以實現變壓器基于負荷的自動投切，使變壓器處于經濟運行狀態，降低電力輸運系統運行成本，節約人力物力；在變壓器的自動投切中抑制空載勵磁涌流，使電力輸運系統的運行穩定可靠；在勵磁涌流的抑制環節引入反饋機制，使控制更加精確，并且能使變壓器控制系統自動適應斷路器的老化以及外界環境的變化，其總體控制過程科學合理，技術路線簡單，操作使用安全，控制性能可靠，投資少，運行成本低，便于推廣使用。
圖1為本發明的工作流程原理示意框圖。圖2為本發明的變壓器控制系統的線路連接結構原理示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結合附圖對本發明做一步說明。實施例本實施例通過控制電輸運系統的斷路器分合閘電壓相角實現偏磁與剩磁相互抵消，抑制變壓器空載勵磁涌流，并實現自動投切，采用反饋機制增加電輸運系統的控制精確度和可靠性，使電輸運系統自動跟蹤并適應斷路器因老化或環境變化而產生的分合間時間的變化；具體實現步驟包括(1)啟動系統，設定或修改合閘提前量T ；(2)系統對線路中的電壓和電流進行測量并記錄；(3)依據所測量的線路中的電壓和電流量值計算負荷功率值；(4)根據計算的功率值判定自動切投結果，如不需自動切投，則返回步驟(2)并繼續運行；如需切投，則依次閉合低壓側聯絡開關；(5)系統自動記錄線路電流為零時電壓的相角Φ1，同時測量線路電壓和電流值， 再計算其線路的運行負荷功率值；(6)依據步驟(5)的功率值，判斷是否應該自動切投，如果不需切投則返回步驟 (5)；如需切投，則按照分閘相角Φ1值閉合變壓器高壓側開關，同時測量合閘瞬間電壓的相角Φ2 ；(7)判斷Φ1與Φ2值，如Φ1乒Φ2，系統運行返回初始步驟(1)；如果Φ1=Φ2 值，則閉合變壓器低壓側開關，再斷開變壓器低壓側聯絡開關，實現變壓器控制系統的抑制勵磁涌流和自動投切功能。本實施例的實現裝置以開入板為核心，包括開關量輸入處理電路，開關量輸入處理電路完成對12路開關量采集的預處理；其開入量包括開關位置、彈簧未儲能、控制回路斷線、遠方操作閉鎖、閉鎖重合閘以及備用開入；SAMPLE采樣板插件包括互感器板和信號調理板，完成對被保護線路的交流電壓和電流的傳感，調理和放大處理，將電力互感器的交流信號轉換成符合AD轉換模塊輸入范圍(0-3V)的電壓信號，最終由AD轉換模塊完成數模轉換；電源板包括電源電路，電源電路為裝置系統提供低壓直流電源開關量輸入輸出用 +24V電源，CPU和顯示板用+5V電源；通訊模塊集成在DSP控制板中，實現各個裝置之間，以及裝置與控制平臺之間數據的通訊，便于整個系統的控制運行與管理；控制裝置系統中的 CPU采用32位DSP數字信號處理器TMSM811作為核心部件，CPU主板與其它插件板電信息連通，完成AD轉換、開關量采集、開關量輸出、人機界面控制、EEPROM存取、時鐘存取、通訊控制和抑制勵磁涌流等功能；CPU主板采用四層印刷板及表面封裝工藝。本實施例在使用現有的變壓器后備保護測控裝置的基礎上，加設基于變壓器經濟運行的自動投切裝置和變壓器空載投切勵磁涌流抑制裝置或者具有相同功能的裝置，共同構成變壓器控制系統或裝置，電連通接入電輸運系統中實現對變壓器自動投切和抑制勵磁涌流的的功效。 本實施例在多種場合的輸電變壓器中使用，其保護作用明顯，經濟運行成本低，便于現有的輸電變壓器的改裝接入，實現有效的運行控制，對保護變壓器性能、延長使用壽命效果顯著。
權利要求
1. 一種抑制勵磁涌流的自動投切式變壓器運行控制方法，通過控制電力輸運系統的斷路器分合閘電壓相角實現偏磁與剩磁相互抵消，抑制變壓器空載勵磁涌流并實現自動投切，采用反饋機制增加電力輸運系統的控制精確度和可靠性，使電力輸運系統自動跟蹤并適應斷路器因老化或環境變化而產生的分合間時間的變化；其特征在于具體步驟包括(1)選擇或安裝好電力輸運系統中包括硬件和軟件組成的變壓器控制系統，然后啟動電力輸運系統的變壓器控制系統，設定或修改合閘提前量T，以秒計；(2)變壓器控制系統對電力輸運線路中的電壓和電流量值進行測量并記錄；(3)依據所測量的線路中的電壓和電流量值計算出負荷功率值；(4)根據計算得到的負荷功率值判定自動投切結果，如不需自動投切，則返回步驟(2) 后繼續重復運行；如需要自動投切，則依次閉合低壓側的各聯絡開關；(5)使變壓器控制系統自動記錄線路電流量值為零時電壓的相角Φ1，同時測量線路電壓和電流量值，再計算其線路的運行負荷功率值；(6)依據步驟(5)的負荷功率值，判斷是否應該自動投切，如果不需自動投切則返回步驟(5)；如需自動投切，則按照分閘相角Φ1值閉合變壓器高壓側開關，同時測量合閘瞬間電壓的相角Φ 2 ；(7)變壓器控制系統自行判斷Φ1與Φ2值，如ΦΙΦ Φ2，變壓器控制系統運行返回初始步驟(1)重復進行；如果ΦΙ = Φ2值，則閉合變壓器低壓側開關，再斷開變壓器低壓側聯絡開關，實現保護與控制功效。
全文摘要
本發明屬于變壓器設備保護和運行控制技術領域，涉及一種具有經濟運行自動投切式抑制勵磁涌流的變壓器運行控制方法，可對電力輸運系統中的變壓器起到運行保護作用，通過控制電力輸運系統的斷路器分合閘電壓相角實現偏磁與剩磁相互抵消，抑制變壓器空載勵磁涌流并實現自動投切，采用反饋機制增加電力輸運系統的控制精確度和可靠性，使電力輸運系統自動跟蹤并適應斷路器因老化或環境變化而產生的分合閘時間的變化；其總體控制過程科學合理，技術路線簡單，硬件和軟件技術成熟，操作使用安全，控制性能可靠，投資少，運行成本低，便于推廣使用。
文檔編號H02J3/00GK102299514SQ20111023988
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者劉志珍, 孫福鵬, 屈東明, 李廣智, 牛志強, 由恒遠, 穆曉鵬, 耿曉玲 申請人:青島特銳德電氣股份有限公司