[发明专利]一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法

说明书

本发明涉及一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法，包括：并联在变压器的一次绕组侧的一组三相电抗器，与所述三相电抗器连接的储能装置，以及所述储能装置的控制器；所述控制器，用于根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作。本发明提供的一种变压器启动冲击电流抑制系统，可以快速地、同时地补偿变压器磁化冲击电流中的谐波分量、无功分量以及衰减的直流分量，提高电网侧电能质量；本发明将储能装置的逆变器以并联方式接入电网，显著减小了硬件成本以及改造难度。

技术领域

本发明涉及变电设备领域，具体涉及一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法。

背景技术

由于变压器的铁芯容易饱和，所以当变压器空载或轻载启动时会产生高于其额定电流几倍甚至数十倍的冲击电流。当冲击电流流入电网后，将不可避免地拉低电网电压水平，同时导致电网电流、电压波形严重不对称，进而触发电网继保动作。在短路容量较小的电网中，以及在大电网黑启动的过程中，变压器产生的冲击电流，常常导致系统供电中断以及电网黑启动失败。因此，如何有效抑制变压器磁化冲击电流成为保障电网安全稳定运行的关键技术之一。

现有研究工作表明，抑制变压器磁化冲击电流的控制方法至少有三种。第一种是对变压器初级回路进行改造，在初级回路中串联热敏电阻或者使用软开关启动的方式来控制加载在变压器两端的电压，从而达到抑制冲击电流的目的。或者是在变压器初级回路串联合闸电阻，利用时间继电器来控制变压器初级回路和串联合闸电阻的投切时间。这样在变压器合闸时，冲击电流会因为该合闸电阻的阻尼作用而被减弱。合适的合闸电阻阻值可以加快冲击电流的衰减速度。但是该类方法破坏了原本变压器的设计，使得变压器的再次启动时间变长以及使得变压器的结构变得更加复杂，该方法增加了硬件成本，经济效益不佳。第二种是采用选相位关合技术去消除变压器空载合闸的冲击电流，利用相关的运算对铁芯磁通量和剩磁进行计算，通过控制断路器的投切时间改变合闸相位角，以达到减少变压器铁心中磁通暂态分量的目的，从而抑制冲击电流。但是此方法不能完全实现三相同相位合闸，所以不能彻底消除冲击电流，且工程实现难度较大，需要考虑的因素也较多，其中最关键的影响因素之一就是变压器中的剩磁因素。第三种是利用直流电抗器和串联联结的电压源PWM转换器来限制励磁涌流。直流电抗器应用在单相变压器上后几乎不产生励磁涌流，因此三相变压器上励磁涌流会被很好地抑制。但是该方法会导致电路中无功损耗增加，且硬件成本较高，因此应用性不强。因此，需要一种成本低、控制过程简单的方法来抑制变压器启动冲击电流。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法，可以快速地、同时地补偿变压器磁化冲击电流中的谐波分量、无功分量以及衰减的直流分量，提高了电网侧电能质量。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种变压器启动冲击电流抑制系统，其改进之处在于，所述系统包括：

并联在变压器的一次绕组侧的一组三相电抗器，与所述三相电抗器连接的储能装置，以及所述储能装置的控制器；

所述控制器，用于根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作。

其中，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。

优选的，所述根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，包括：

若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流。