[发明专利]基于合闸电压频率控制的变压器励磁涌流抑制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统变压器保护技术，特别涉及一种基于合闸电压频率控制的变压器励磁涌流抑制系统及方法。

背景技术

电力变压器是电力系统的重要设备，当变压器空载合闸、区外故障切除或电源侧过电压时，由于变压器的感性特征，会产生较大的励磁涌流，严重时可达到变压器额定电流的六到八倍。较大的励磁涌流会使变压器铁芯的发热量增加，影响变压器的使用寿命；会产生大量谐波，影响电能质量；还会造成继电保护装置误动作，影响电网的安全可靠运行。其中变压器空载合闸时产生的励磁涌流通常较大，给变压器自身和保护装置带来的影响也较为明显。

目前应对励磁涌流影响的方法包括：

(1)根据励磁涌流区别于正常电流与故障电流的特征来识别励磁涌流，然后避开励磁涌流的影响；该类方法受识别原理和信息处理方法的影响，识别正确率有待进一步提高。此外这类方法只能对励磁电流进行识别，无法控制励磁涌流的大小。

(2)通过外接设备或改变变压器内部结构等方法抑制励磁涌流的产生。该类方法需要改变系统结构，且仅能从一定程度上抑制励磁涌流。

发明内容

本发明的目的是为了抑制变压器空载合闸过程中产生幅值较大的励磁涌流，提供一种基于合闸电压频率控制的变压器励磁涌流抑制系统及方法，通过在变压器与一次侧系统电源之间接一个合闸电压频率控制系统，可控制输入电压的频率大小，使变压器铁芯在空载合闸过程中不会饱和，控制变压器控制合闸过程中所产生的励磁涌流；从而达到减小励磁涌流对变压器本身、对变压器保护等设备不利影响的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于合闸电压频率控制的变压器励磁涌流抑制系统，包括合闸电压频率控制系统，所述合闸电压频率控制系统分别通过开关与电源系统和变压器连接，所述电源系统通过开关直接与变压器连接；

所述合闸电压频率控制系统包括：

剩磁估算模块：用于监测变压器合闸之前铁芯内的剩磁情况，并将剩磁数据传送至合闸电压频率函数控制模块；

控制参数设置模块：用于将人为设定的控制开始时间、结束时间、结束控制的条件参数变成合闸电压频率函数控制模块可识别的信号，并将所述信号传送至合闸电压频率函数控制模块；

合闸电压频率函数控制模块：用于将输入的信号按照预定的控制原理生成电压频率控制函数，计算控制函数的各参数；按照控制函数的参数将控制信号分别输出到合闸电压频率输出模块和开关切换控制模块中；

合闸电压频率输出模块：根据接收到的合闸电压频率函数控制模块的控制参数，对输出电压频率进行改变并输出改变后的电压；

开关切换控制模块：用于根据接收到的合闸电压频率函数控制模块的控制参数，控制变压器的空载合闸。

进一步地，在控制开始的时刻，将系统电源通过合闸电压频率控制系统接通到空载变压器的一次侧，对电源电压进行频率控制，输出改变频率后的电源电压；达到结束控制条件后，切断合闸电压频率控制系统与变压器、系统电源之间的连接，并将系统电源直接与变压器一次侧直接连接，结束整个合闸电压频率控制过程。

一种基于合闸电压频率控制的变压器励磁涌流抑制方法，包括：

(1)检测合闸前变压器剩磁大小与方向，设置控制开始时间、结束时间、控制结束条件参数；

(2)按照预定的控制原理生成电压频率变化控制函数，计算控制函数的各参数；

(3)按照控制函数对系统电源电压的频率进行改变；将改变频率后的电压输入到变压器的一次侧；

(4)达到控制结束条件后，电压频率控制结束，变压器一次侧的输入电压变为系统电源电压。

进一步地，所述步骤(1)中，控制结束条件指结束控制时的变压器磁通频率等于工频。

进一步地，所述步骤(2)中，控制原理为：通过控制输入电压频率使变压器铁芯任意时刻的磁通不超过变压器饱和磁通。

进一步地，所述步骤(2)中，生成的控制函数为：

f_(t)＝f_m(2-e^at)；

其中，a＞0，f_m≥50，a、f_m分别为待设定的量。

进一步地，控制函数中的f_m决定频率的初值：f_m越大，频率初值越大，磁通幅值初值越小。

进一步地，f_m在合闸角与剩磁最不利情况合闸时获得，即变压器瞬时磁通等于饱和磁通的极限情况下获得，