[发明专利]一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法

权利要求书

1.一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法，其特征在于:测量变压器分闸时刻功率因数角作为选择最佳合闸相位角的依据，考虑断路器的机械特性确定最佳目标相位角对变压器进行空载合闸操作； 

所述测量变压器分闸时刻功率因数角，具体包括如下步骤: 

步骤1:采集变压器原边绕组电压U及电流1，经电压变换形成回路变换电压，再经5OHz带通滤波器，输出原边绕组电压变换电压U₁、原边绕组电流变换电压U₂； 

步骤2:原边绕组电压变换电压U₁、原边绕组电流变换电压U₂经由开环运算放大器构成的方波形成回路变换为方波信号原边绕组电压变换方波U₃、原边绕组电流变换方波U₄，其负半周期输出经二极管检波后，变为OV信号，之后原边绕组电压变换方波U₃、原边绕组电流变换方波U₄作为与门、或门输入端，获得输出信号与门输出电压U₅、或门输出电压U₆； 

步骤3:功率因数角分别由与门输出电压U₅、或门输出电压U₆波形为正的与门持续时间ΔT₁、或门持续时间ΔT₂来计算，单位为ms，则分别将由与门输出电压U₅得到的与门持续时间ΔT₁和由或门输出电压U₆得到的或门持续时间ΔT₂带入下式计算对应的与门功率因数角和或门功率因数角

最后取其平均值: 

即为变压器分闸时刻的功率因数角； 

所述根据变压器分闸时刻功率因数角选择最佳合闸相位角，具体包括如下 步骤: 

步骤1:设电源电压U＝U_mcosωt，则电流为其中U_m是原边绕组电压峰值，I_m是原边绕组电流峰值，是变压器分闸时刻功率因数角，断路器在电流过零时断开，据此确定分闸时电压的相位角为或

步骤2:根据分闸时电压相位角β确定铁芯剩磁φ_r: 

设分闸时电源电压为U，U_mcos(ωt+α)，则变压器一次绕组的电压方程为: 

其中:U_m是原边绕组电压峰值，R是变压器一次回路等效电阻，i是变压器一次回路电流，N₁是原边绕组匝数，φ是变压器铁芯磁通；由于变压器一次回路等效电阻R很小，常可忽略不计，则有: 

即： 

两边积分得： 

断路器断开时，电源电压的相位角为β，则剩磁的计算公式为 

步骤3:根据铁芯剩磁φ_r确定最佳合闸相位角α: 

设变压器在t=0时合闸，变压器合闸时铁芯磁通表达式为: 

令φ_r-φ_msinα=α，选择最佳合闸相位角α，则有 

或

其中：φ_m是变压器正常工作时铁芯最大磁通；R是变压器一次回路等效电 阻，L是变压器一次回路等效电感； 

所述考虑断路器的机械特性确定最佳目标相位对变压器进行空载合闸操作，具体包括如下步骤: 

步骤1:最佳合闸相位角为α对应的电压为U_A＝U_mcosα，开关以合闸速度v关合断路器，对应间隙的平均电场强度为E，要使断路器在电压U_A处发生预击穿，则有|U_A|=Evt_B，据此得: 

其中:t_B是断路器触头两端电压达到U_A到触头完全闭合所需时间； 

所以选相控制目标合闸角为α^t=α+ωt_B

步骤2:考虑断路器的动作时间分散性，为了获得预期的同步关合效果，同步关合的动作时间分散性应控制在1ms范围内。