變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法
【專利摘要】本發明提供一種變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法，該系統包括：高壓斷路器、變壓器、低壓斷路器、變流器和控制裝置，控制裝置包括：檢測器、處理器以及收發器；變壓器的高壓側通過高壓斷路器與電網連接，變壓器的低壓側通過低壓斷路器與變流器的交流側連接；處理器根據網壓同步信號，控制收發器向變流器發送逆變指令，控制了變流器交流側的輸出電壓的相位，并控制收發器向低壓斷路器發送閉合指令，根據檢測器的檢測結果確定變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值時，控制收發器向高壓斷路器發送閉合指令。本發明提供的變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法解決了變壓器并網時的合閘涌流問題，且易于實現。
【專利說明】
變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及電力技術，尤其涉及一種變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法。
【背景技術】
[0002]在地鐵、城市軌道交通等多種用電情景下，存在白天耗電量大，而夜間耗電少的情況。當夜間無耗電或耗電減少時，大容量能饋變壓器變為空載運行，此時應將該變壓器退出電網，以減少變壓器空載損耗，待白天耗電量增大時，再次合閘將變壓器并入電網。
[0003]現有技術在將變壓器合閘并入電網時，通常直接將變壓器與電網間的高壓斷路器直接合閘，但是由于電網的電壓相位的隨機性以及變壓器鐵心剩磁的存在，變壓器接入電網時可能會引發變壓器鐵芯飽和，進而產生很大的合閘涌流(幅值可達變壓器額定電流的6-8倍)。較大的合閘涌流一方面會降低變壓器使用壽命，另一方面可能導致高壓斷路器保護跳閘，即變壓器并入電網失敗。
[0004]為有效抑制變壓器合閘瞬間的勵磁涌流沖擊導致的合閘涌流，目前通常選擇在合適的電網電壓初始相位角合閘，即所謂的“選相合閘技術”，但是該方法對高壓斷路器合閘時間精度提出了極高要求，難以實現。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法，用以解決現有變壓器的選相合閘技術難以實現的問題。
[0006]本發明提供一種變壓器合閘控制系統，包括:高壓斷路器、變壓器、低壓斷路器、變流器和控制裝置，所述控制裝置包括:檢測器、處理器以及收發器；
[0007]所述變壓器的高壓側通過所述高壓斷路器與電網連接，所述變壓器的低壓側通過所述低壓斷路器與所述變流器的交流側連接；
[0008]所述變流器的直流側與直流電源連接，所述直流電源用于為所述變流器供電；
[0009]所述收發器分別與所述電網和所述處理器連接，用于接收所述電網發送的網壓同步信號，并將所述網壓同步信號發送到所述處理器；
[0010]所述檢測器分別與所述變流器的交流側和所述處理器連接，用于檢測所述變壓器的低壓側的電壓值，得到第一電壓檢測結果，并將所述第一電壓檢測結果發送給所述處理器;所述收發器還分別與所述變流器、所述低壓斷路器和所述高壓斷路器連接，所述處理器用于根據所述網壓同步信號，控制所述收發器向所述變流器發送逆變指令，并控制所述收發器向所述低壓斷路器發送閉合指令，根據所述第一電壓檢測結果確定所述變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值時，控制所述收發器向所述高壓斷路器發送閉合指令；
[0011]其中，所述逆變指令用于指示所述變流器工作在逆變狀態并指示所述變流器的交流側的輸出電壓。
[0012]本發明另一方面提供一種變壓器的無涌流控制方法，應用于變壓器合閘系統，所述變壓器合閘系統包括:高壓斷路器、變壓器、低壓斷路器、變流器，所述變壓器的高壓側通過所述高壓斷路器與電網連接，所述變壓器的低壓側通過所述低壓斷路器與所述變流器的交流側連接;所述方法包括:
[0013]接收所述電網發送的網壓同步信號，根據所述網壓同步信號向所述變流器發送逆變指令；
[0014]向所述低壓斷路器發送閉合指令；
[0015]檢測所述變壓器的低壓側的電壓值；
[0016]確定所述變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值時，向所述高壓斷路器發送閉合指令；
[0017]其中，所述逆變指令用于指示所述變流器工作在逆變狀態并指示所述變流器的交流側的輸出電壓。
[0018]本發明提供的變壓器合閘控制系統和無涌流控制方法，由控制裝置控制變流器的工作狀態和變流器的交流側的電壓相位，以使變流器的交流側的電壓相位與電網的電壓相位相同，在相位相同時，由變流器的交流側為變壓器的低壓側供電，使得變壓器的低壓側的電壓相位與電網電壓相位相同，且在閉合高壓斷路器之前，確保變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值，進而避免了高壓斷路器閉合時的合閘涌流，本系統和方法對斷路器的合閘時刻沒有特殊要求，具有廣泛的適用性。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發明一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明另一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖；
[0022]圖3為本發明再一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖；
[0023]圖4為本發明又一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖；
[0024]圖5為本發明一實施例提供的變壓器的無涌流控制方法的流程示意圖；
[0025]圖6為本發明另一實施例提供的變壓器的無涌流控制方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0027]本發明提供一種變壓器合閘控制系統，用于實現變壓器并入電網時的無涌流合閘。圖1為本發明一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖。如圖1所示，該系統包括:
[0028]高壓斷路器1、變壓器2、低壓斷路器3、變流器4和控制裝置5，控制裝置5包括:檢測器51、處理器52以及收發器53;
[0029]變壓器2的高壓側21通過高壓斷路器I與電網連接，變壓器2的低壓側22通過低壓斷路器3與變流器4的交流側42連接；
[0030]變流器4的直流側41與直流電源連接，直流電源用于為變流器4供電；
[0031]收發器53分別與電網和處理器52連接，用于接收電網發送的網壓同步信號，并將網壓同步信號發送到處理器52;
[0032]檢測器51分別與變流器4的交流側42和處理器52連接，用于檢測變壓器2的低壓側22的電壓值，得到第一電壓檢測結果，并將第一電壓檢測結果發送給處理器52;
[0033]收發器53還分別與變流器4、低壓斷路器3和高壓斷路器I連接，處理器52用于根據網壓同步信號，控制收發器53向變流器4發送逆變指令，并控制收發器53向低壓斷路器3發送閉合指令，根據第一電壓檢測結果確定變壓器2的低壓側22的電壓值達到低壓額定電壓值時，控制收發器53向高壓斷路器I發送閉合指令；
[0034]其中，逆變指令用于指示變流器4工作在逆變狀態并指示變流器4的交流側42的輸出電壓。
[0035]具體的，如圖1所示，直流電源與變流器4連接，用于為變流器4提供直流電壓，示例性的，直流電源為直流母線，電壓可以為750伏或1500伏。變流器4用于工作在逆變狀態，將直流電壓轉化為交流電壓。
[0036]變壓器2的低壓側22與變流器4的交流側42通過低壓斷路器3連接，當低壓斷路器3合閘后，變流器4的交流側42為變壓器2的低壓側22供電，變壓器2的低壓側22的電壓相位與變流器4的交流側42輸出的交流電壓的相位相同。變壓器2的高壓側21通過高壓斷路器I與電網連接，電網提供交流電壓，示例性的，電壓可以為1kV或35kV。圖1中標示有三個短斜線的線路表示為三相線路。
[0037]當高壓斷路器I合閘時，變壓器2的高壓側21的電壓相位與電網的電壓相位相同。但是變壓器2的高壓側21的電壓相位與變壓器2的低壓側22的電壓相位必須相同，且需確定變壓器2的低壓側22的電壓值達到低壓額定電壓值，否則會在高壓斷路器I合閘時，導致變壓器的鐵芯內的磁通突變，產生合閘涌流，影響變壓器的使用壽命。以上電壓值僅為示例性的說明，而并非對本發明的限制。
[0038]為保證變壓器2的高壓側21的電壓相位與變壓器2的低壓側22的電壓相位相同，控制器52需控制變流器4的交流側42的電壓相位，直至變流器4的交流側42的電壓相位與電網的電壓相位相同，進而使得變壓器2的低壓側22的電壓相位與變壓器2的高壓側21的電壓相位、電網的電壓相位均相同，為保證變壓器2的低壓側22的電壓值達到低壓額定電壓值，控制器52還用于控制變流器4的交流側42的電壓值的幅值緩慢增大，直至變壓器2的低壓側22的電壓值達到低壓額定電壓值，從而避免了高壓斷路器I合閘時的合閘涌流，且由于各處電壓相位均相同，高壓斷路器I可在任意時刻合閘。
[0039]具體的，收發器53接收電網發送的網壓同步信號，并將網壓同步信號發送到處理器52，該網壓同步信號中包含有電網的電壓相位;處理器52根據網壓同步信號通過收發器53向變流器發送逆變指令，逆變指令用于指示變流器4工作在逆變狀態并指示變流器4的交流側42的輸出電壓。示例性的，逆變指令指示變流器4的交流側42的輸出電壓的相位與電網相位相同，輸出電壓的幅值緩慢增大直至達到變壓器2的低壓額定電壓值。當處理器52向變流器4發送逆變指令之后，變流器4工作在逆變狀態并輸出與電網電壓相位相同的交流側42的輸出電壓;然后，處理器52控制收發器53向低壓斷路器3發送閉合指令。
[0040]具體的，檢測器51與變流器4的交流側42連接，實時檢測變流器4的交流側42的電壓值，即變壓器2的低壓側22的電壓值，得到第一電壓檢測結果，并將第一電壓檢測結果發送給處理器52。當處理器52檢測到變流器4的交流側42的。當處理器52檢測到變流器4的交流側42的電壓值達到低壓額定電壓值。在電壓值滿足條件后，處理器52控制收發器53向高壓斷路器I發送閉合指令。
[0041]示例性的，上述變壓器合閘控制系統在進行變壓器合閘時的操作流程為:
[0042]第一步，處理器52通過收發器53向變流器4發送逆變指令，逆變指令用于指示變流器4工作在逆變狀態并指示變流器4的交流側42的輸出電壓，保證了變壓器2的高壓側21的電壓相位與變壓器2的低壓側22的電壓相位相同；
[0043]第二步，處理器52向低壓斷路器3發送閉合指令；
[0044]第三步，處理器52檢測變壓器2的低壓側22的電壓值；
[0045]第四步，處理器52確定變壓器2的低壓側22的電壓值達到低壓額定電壓值時，向高壓斷路器I發送閉合指令。
[0046]本發明提供的變壓器合閘控制系統，增加控制裝置，用于控制變流器的工作狀態和變流器的交流側的電壓相位，以使變流器的交流側的電壓相位與電網的電壓相位相同，在相位相同時，由變流器的交流側為變壓器的低壓側供電，使得變壓器的低壓側的電壓相位與電網電壓相位相同，且在閉合高壓斷路器之前，確保變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值，進而避免了高壓斷路器閉合時的合閘涌流，本系統對斷路器的合閘時刻沒有特殊要求，具有廣泛的適用性。
[0047]下面結合圖1所示實施例，對本發明提供的變壓器合閘控制系統進行詳細說明。下述各實施例均為在圖1實施例基礎上的改進和詳細說明，具有部分與圖1所示實施例相同的結構與部件，該些結構與部件連接方式、工作原理均相同，本發明不再贅述，僅對有區別的部分進行詳細說明。
[0048]進一步地，在圖1所示實施例的基礎上，圖2為本發明另一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖。如圖2所示，該變壓器合閘控制系統還包括開關組件6。
[0049]收發器53與處理器52連接，收發器53還與開關組件6連接，變流器4通過開關組件6與直流電源連接，處理器52通過收發器53控制開關組件6的閉合與斷開。
[0050]具體的，當收發器53接受到變壓器并網指令時，處理器52通過收發器53向開關組件6發送閉合指令，開關組件6根據閉合指令閉合，使得直流電源開始為變流器4供電。通過增加開關組件使得變流器可在變壓器空閑時退出運行。
[0051]進一步地，在圖2所示實施例的基礎上，圖3為本發明再一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖。如圖3所示，變流器4的直流側設置有直流電容7，該直流電容用于維持直流電源提供給變流器4的直流電壓穩定，延長變流器的使用壽命。
[0052]進一步地，在圖3所示實施例的基礎上，圖4為本發明又一實施例提供的變壓器合閘控制系統的結構示意圖。如圖4所示，開關組件6包括并聯的第一支路和第二支路；
[0053]第一支路上設置有直流斷路器61，第二支路上設置有串聯的直流預充電接觸器62和直流預充電電阻63;
[0054]檢測器51還與直流電容7連接，收發器53還分別與直流預充電接觸器62和直流斷路器61連接；
[0055]處理器52還用于，在獲取到收發器53接收到的變壓器并網指令后，控制收發器53向直流預充電接觸器62發送閉合指令；
[0056]檢測器51用于檢測直流電容7的電壓值，得到第二電壓檢測結果，并將第二電壓檢測結果發送給處理器52;
[0057]處理器52還用于，根據第二電壓檢測結果，在確定直流電容7的電壓值達到電容額定電壓值后，控制收發器53向直流斷路器61發送閉合指令。
[0058]具體的，在收發器53接收到的變壓器并網指令后，處理器52控制收發器53向第二支路的直流預充電接觸器62發送閉合指令，當直流預充電接觸器62閉合時，直流電源通過第二支路向直流電容7充電，由于直流預充電電阻63通常較大，可保證直流電容7在充電時電流穩定，不會出現沖擊電流擊穿直流電容7。當檢測器51檢測到直流電容7的電壓達到電容額定電壓值后，處理器52控制收發器53向直流斷路器61發送閉合指令，此時，第二支路被第一支路短路，直流電源通過第一支路直接向變流器供電。通過增加第二支路，可進一步保護直流電容，延長直流電容的使用壽命。
[0059]可選的，如圖4所示，逆變指令可以為6路脈沖信號，控制了變流器4的交流側42輸出的交流電壓的相位，脈沖信號的強度決定了變流器4的交流側42輸出的交流電壓的幅值。適應性的，當變流器4的結構發生變化時，逆變指令也進行適應性的調整。
[0060]可選的，本發明各實施例中的所有開關、如高壓斷路器、低壓斷路器、直流預充電接觸器、直流斷路器等，均包括開關主體和控制開關主體的打開與斷開的二次電路，收發器53與各二次電路連接。
[0061]本發明另一方面還提供一種變壓器的無涌流控制方法，應用于變壓器合閘系統，變壓器合閘系統包括:高壓斷路器、變壓器、低壓斷路器、變流器，變壓器的高壓側通過高壓斷路器與電網連接，變壓器的低壓側通過低壓斷路器與變流器的交流側連接，該方法的執行主體可以由軟件或硬件實現，示例性的，變壓器系統可以為上述任一實施例中的變壓器合閘控制系統，執行主體可以為上述任一實施例中的處理器。
[0062]圖5為本發明一實施例提供的變壓器的無涌流控制方法的流程示意圖。如圖5所示，該方法包括:
[0063]S501、接收電網發送的網壓同步信號，根據網壓同步信號向變流器發送逆變指令；
[0064]S502、向低壓斷路器發送閉合指令；
[0065]S503、檢測變壓器的低壓側的電壓值；
[0066]S504、確定變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值時，向高壓斷路器發送閉合指令。
[0067]其中，逆變指令用于指示變流器工作在逆變狀態并指示變流器的交流側的輸出電壓。
[0068]上述方法實施例與圖1至圖4所示的系統實施例相對應，具有相同的技術特征和技術效果，本發明不再贅述。
[0069]下面結合圖4所示實施例，對變壓器的無涌流控制方法的具體流程進行詳細說明。圖6為本發明另一實施例提供的變壓器的無涌流控制方法的流程框圖。如圖6所示，該方法包括:
[0070]S601，處理器52初始化；
[0071 ] S602，確定是否接收到變壓器并網指令;若是，則執行S603;若否，則結束；
[0072]S603，向直流預充電接觸器62發送閉合指令；
[0073]S604，判斷直流電容7的電壓是否達到電容額定電壓值;若是，則執行S605;若否，則再次執行S604;
[0074]S605，向直流斷路器61發送閉合指令，根據網壓同步信號向變流器4發送逆變指令；
[0075]S606，向低壓斷路器3發送閉合指令；
[0076]S607，判斷變壓器2的低壓側22的電壓是否達到低壓額定電壓值；若是，則執行S608;若否，則再次執行S607;
[0077]S608，向高壓斷路器I發送閉合指令。
[0078]其中，逆變指令用于指示變流器4工作在逆變狀態并指示變流器4的交流側42的輸出電壓。示例性的，根據網壓同步信號控制變流器4的交流側42的輸出電壓的電壓相位與電網的電壓相位相同，控制變流器4的交流側42的輸出電壓的幅值緩慢增大。
[0079]具體的，在S602之前，本方法還包括:確定所有開關處于打開狀態，所有開關包括:高壓斷路器、低壓斷路器、直流預充電接觸器、直流斷路器。
[0080]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種變壓器合閘控制系統，其特征在于，包括:高壓斷路器、變壓器、低壓斷路器、變流器和控制裝置，所述控制裝置包括:檢測器、處理器以及收發器； 所述變壓器的高壓側通過所述高壓斷路器與電網連接，所述變壓器的低壓側通過所述低壓斷路器與所述變流器的交流側連接； 所述變流器的直流側與直流電源連接，所述直流電源用于為所述變流器供電； 所述收發器分別與所述電網和所述處理器連接，用于接收所述電網發送的網壓同步信號，并將所述網壓同步信號發送到所述處理器； 所述檢測器分別與所述變流器的交流側和所述處理器連接，用于檢測所述變壓器的低壓側的電壓值，得到第一電壓檢測結果，并將所述第一電壓檢測結果發送給所述處理器;所述收發器還分別與所述變流器、所述低壓斷路器和所述高壓斷路器連接，所述處理器用于根據所述網壓同步信號，控制所述收發器向所述變流器發送逆變指令，并控制所述收發器向所述低壓斷路器發送閉合指令，根據所述第一電壓檢測結果確定所述變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值時，控制所述收發器向所述高壓斷路器發送閉合指令； 其中，所述逆變指令用于指示所述變流器工作在逆變狀態并指示所述變流器的交流側的輸出電壓。2.根據權利要求1所述的變壓器合閘控制系統，其特征在于，還包括開關組件，所述變流器的直流側通過所述開關組件與直流電源連接； 所述收發器還與所述開關組件連接； 所述處理器還用于在獲取到所述收發器接收到的變壓器并網指令后，控制所述收發器向所述開關組件發送閉合指令，以使所述直流電源為所述變流器供電。3.根據權利要求2所述的變壓器合閘控制系統，其特征在于，所述變流器的直流側設置有直流電容。4.根據權利要求3所述的變壓器合閘控制系統，其特征在于，所述開關組件包括并聯的第一支路和第二支路； 所述第一支路上設置有直流斷路器，所述第二支路上設置有串聯的直流預充電接觸器和直流預充電電阻； 所述檢測器還與所述直流電容連接，所述收發器還分別與所述直流預充電接觸器和所述直流斷路器連接； 所述處理器還用于，在獲取到所述收發器接收到的變壓器并網指令后，控制所述收發器向所述直流預充電接觸器發送閉合指令； 所述檢測器還用于檢測所述直流電容的電壓值，得到第二電壓檢測結果，并將所述第二電壓檢測結果發送給所述處理器； 所述處理器還用于，根據所述第二電壓檢測結果，在確定所述直流電容的電壓值達到電容額定電壓值后，控制所述收發器向所述直流斷路器發送閉合指令。5.—種變壓器的無涌流控制方法，其特征在于，應用于變壓器合閘系統，所述變壓器合閘系統包括:高壓斷路器、變壓器、低壓斷路器、變流器，所述變壓器的高壓側通過所述高壓斷路器與電網連接，所述變壓器的低壓側通過所述低壓斷路器與所述變流器的交流側連接;所述方法包括: 接收所述電網發送的網壓同步信號，根據所述網壓同步信號向所述變流器發送逆變指令； 向所述低壓斷路器發送閉合指令； 檢測所述變壓器的低壓側的電壓值； 確定所述變壓器的低壓側的電壓值達到低壓額定電壓值時，向所述高壓斷路器發送閉合指令； 其中，所述逆變指令用于指示所述變流器工作在逆變狀態并指示所述變流器的交流側的輸出電壓。
【文檔編號】H02J3/14GK106058939SQ201610640138
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610640138.7, CN 106058939 A, CN 106058939A, CN 201610640138, CN-A-106058939, CN106058939 A, CN106058939A, CN201610640138, CN201610640138.7
【發明人】張鋼, 劉志剛, 魯玉桐, 李焱, 牟富強, 魏路, 漆良波, 呂海臣, 杜軍, 路亮, 王磊, 陳杰, 刁利軍, 張馨予, 孫星亮, 汪封洲
【申請人】北京千駟馭電氣有限公司, 北京交通大學