基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)及方法，包括剩磁檢測，參數(shù)設(shè)置；生成控制函數(shù)，計算控制函數(shù)參數(shù)；將系統(tǒng)電源與變壓器一次側(cè)通過合閘電壓幅值控制系統(tǒng)連接，根據(jù)控制函數(shù)改變輸入變壓器的電壓幅值，結(jié)束控制斷開合閘電壓幅值控制系統(tǒng)并將電源與變壓器一次側(cè)直接合閘。本發(fā)明的有益效果：能夠?qū)ψ儔浩骺蛰d合閘過程中勵磁涌流的大小進行精確控制，使之不會超過變壓器鐵芯所能承受的飽和磁通，從而達(dá)到勵磁涌流的目的；能夠從根本上抑制勵磁涌流的產(chǎn)生，能更有效的避免勵磁涌流對變壓器本身、變壓器保護等設(shè)備的影響；允許對控制函數(shù)進行選擇和設(shè)置，能夠確?？刂品桨傅撵`活性和對不同類型變壓器的適應(yīng)性。
【專利說明】
基于合闡電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)變壓器保護技術(shù)，特別設(shè)及一種基于合閩電壓幅值控制的變 壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，當(dāng)變壓器空載合閩、區(qū)外故障切除或電源側(cè) 過電壓時，由于變壓器的感性特征，會產(chǎn)生較大的勵磁涌流，嚴(yán)重時可達(dá)到變壓器額定電流 的六到八倍。較大的勵磁涌流會使變壓器鐵忍的發(fā)熱量增加，影響變壓器的使用壽命;會產(chǎn) 生大量諧波，影響電能質(zhì)量;還會造成繼電保護裝置誤動作，影響電網(wǎng)的安全可靠運行。其 中變壓器空載合閩時產(chǎn)生的勵磁涌流通常較大，給變壓器自身和保護裝置帶來的影響也較 為明顯。
[0003] 目前應(yīng)對勵磁涌流影響的方法包括：
[0004] (1)根據(jù)勵磁涌流區(qū)別于正常電流與故障電流的特征來識別勵磁涌流，然后避開 勵磁涌流的影響；該類方法受識別原理和信息處理方法的影響，識別正確率有待進一步提 高。此外運類方法只能對勵磁電流進行識別，無法控制勵磁涌流的大小。
[0005] (2)通過外接設(shè)備或改變變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方法抑制勵磁涌流的產(chǎn)生。該類方法 需要改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且僅能從一定程度上抑制勵磁涌流。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是為了抑制變壓器空載合閩過程中產(chǎn)生幅值較大的勵磁涌流，提供 一種基于合閩電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)及方法，通過在變壓器與一次側(cè)系 統(tǒng)電源之間接一個合閩電壓控制系統(tǒng)，可控制輸入電壓的幅值大小，使變壓器鐵忍在空載 合閩過程中不會飽和，控制變壓器控制合閩過程中所產(chǎn)生的勵磁涌流;從而達(dá)到減小勵磁 涌流對變壓器本身、對變壓器保護等設(shè)備不利影響的目的。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[000引一種基于合閩電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)，包括合閩電壓幅值控制 系統(tǒng)，所述合閩電壓幅值控制系統(tǒng)分別通過開關(guān)與電源系統(tǒng)和變壓器連接，所述電源系統(tǒng) 通過開關(guān)直接與變壓器連接；
[0009] 所述合閩電壓幅值控制系統(tǒng)包括：
[0010] 剩磁估算模塊：用于監(jiān)測變壓器合閩之前鐵忍內(nèi)的剩磁情況，并將剩磁數(shù)據(jù)傳送 至合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊；
[0011] 控制參數(shù)設(shè)置模塊:用于將人為設(shè)定的控制開始時間、結(jié)束時間、結(jié)束控制的條件 參數(shù)變成合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊可識別的信號，并將所述信號傳送至合閩電壓幅值函 數(shù)控制模塊；
[0012] 合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊:用于將輸入的信號按照預(yù)定的控制原理生成控制函 數(shù)，計算控制函數(shù)的各參數(shù);按照控制函數(shù)的參數(shù)將控制信號分別輸出到合閩電壓輸出模 塊和開關(guān)切換控制模塊中；
[0013] 合閩電壓輸出模塊:根據(jù)接收到的合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊的控制參數(shù)，對輸 出電壓幅值進行改變并輸出改變后的電壓；
[0014] 開關(guān)切換控制模塊：用于根據(jù)接收到的合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊的控制參數(shù)， 控制變壓器的空載合閩。
[0015] 進一步地，在控制開始的時刻，將系統(tǒng)電源通過合閩電壓幅值控制系統(tǒng)接通到空 載變壓器的一次側(cè)，對電源電壓進行幅值控制;達(dá)到結(jié)束控制條件后，切斷合閩電壓幅值控 制系統(tǒng)與變壓器、系統(tǒng)電源之間的連接，并將系統(tǒng)電源直接與變壓器一次側(cè)直接連接，結(jié)束 整個合閩電壓幅值控制過程。
[0016] -種基于合閩電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，包括：
[0017] (1)檢測合閩前變壓器剩磁大小與方向，設(shè)置控審研始時間、結(jié)束時間、控審幡束 條件參數(shù)；
[0018] (2)按照預(yù)定的控制原理生成控制函數(shù)，計算控制函數(shù)的各參數(shù)；
[0019] (3)按照控制函數(shù)對系統(tǒng)電源電壓的幅值進行改變;將改變后的電壓幅值輸入到 變壓器的一次側(cè)；
[0020] (4)達(dá)到控制結(jié)束條件后，電壓幅值控制結(jié)束，變壓器一次側(cè)的輸入電壓變?yōu)橄到y(tǒng) 電源電壓。
[0021 ]進一步地，所述步驟（1)中，控制結(jié)束條件指結(jié)束控制時，變壓器實時磁通幅值與 在該系統(tǒng)電源下變壓器空載穩(wěn)定運行后的磁通幅值之間的差值小于設(shè)定的值。
[0022] 進一步地，所述步驟(2)中，控制原理為:通過控制輸入電壓幅值使變壓器鐵忍任 意時刻的磁通不超過變壓器飽和磁通。
[0023] 進一步地，所述步驟(2)中，生成的控制函數(shù)為：
[0024]
[00巧]其中，Um為電源的幅值，曰>0，切<0，曰、切分別為待設(shè)定的量。
[0026] 進一步地，控制函數(shù)中的to決定電壓幅值的初值：
[0027] to越小，電壓幅值初值越大；to = 0為to的上限，此時電壓幅值初值為最小值0; to的 下限在合閩角與剩磁最不利情況合閩時，即變壓器瞬時磁通等于飽和磁通的極限情況下獲 得。
[0028] 進一步地，to的下限值為：
[0029]
[0030] 其中，1.1 Φ sat為變壓器內(nèi)磁通等于飽和磁通，Φο為合閩前變壓器的剩磁，
，其中U為變壓器磁化電感，Um為系統(tǒng)電源幅值，化為變壓器一 次側(cè)繞組應(yīng)數(shù)，Ri為變壓器一次側(cè)繞組電阻。
[0031] 進一步地，控制函數(shù)中的a決定電壓幅值的變化率：
[0032] a的下限值為0，a的上限值為代數(shù)式
從0到At取值中 的最小值，A t為電壓幅值控制過程的時長。
[0033] 進一步地，若需要系統(tǒng)在At時間內(nèi)完成電壓幅值控制過程，結(jié)束時的磁通幅值與 正常運行狀態(tài)時的磁通幅值相差恰好為Δ Φ倍的Φ max,a的取值為：
[0034]
[0035] 如果a的取值不再其滿足的上限值和下限值之間，需要重新計算的a取值。
[0036] 本發(fā)明的有益效果是：
[0037] 變壓器空載合閩過程中產(chǎn)生的幅值較大的勵磁涌流，不僅給變壓器本身帶來不利 影響，還會影響變壓器保護的正常工作，導(dǎo)致空載合閩失敗。本發(fā)明從分析變壓器空載合閩 勵磁涌流的產(chǎn)生機理出發(fā)，分析產(chǎn)生勵磁涌流的各種影響因素，確定抑制勵磁涌流的技術(shù) 措施。在考慮各種技術(shù)措施實施的可行性前提下，選擇控制合閩電壓幅值運一參數(shù)，從而達(dá) 到控制變壓器空載合閩勵磁涌流的目的。
[0038] 本發(fā)明提出的技術(shù)措施，能夠?qū)ψ儔浩骺蛰d合閩過程中勵磁涌流的大小進行精確 控制，使之不會超過變壓器鐵忍所能承受的飽和磁通，從而達(dá)到勵磁涌流的目的。與目前廣 泛采用的勵磁涌流識別方法相比，本發(fā)明能夠從根本上抑制勵磁涌流的產(chǎn)生，自然就能夠 避免勵磁涌流對變壓器本身、變壓器保護等設(shè)備的影響，而勵磁涌流識別方法不能減小勵 磁涌流，雖然能在一定程度上避免其對變壓器保護的不利影響，但無法避免其對變壓器本 身的影響。
[0039] 此外，本發(fā)明提出的變壓器空載合閩電壓幅值控制方案允許對控制參數(shù)進行選擇 和設(shè)置，能夠確?？刂品桨傅撵`活性和對不同類型變壓器的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發(fā)明設(shè)計的電壓幅值控制系統(tǒng)示意圖；
[0041] 圖2是電壓幅值控制曲線；
[0042] 圖3(a)是仿真一的Ξ相變壓器A相到B相的相間磁通圖；
[0043] 圖3(b)是仿真一的Ξ相變壓器B相到C相的相間磁通圖；
[0044] 圖3(c)是仿真一的Ξ相變壓器C相到A相的相間磁通圖；
[0045] 圖4(a)是仿真二的Ξ相變壓器A相到B相的相間磁通圖；
[0046] 圖4(b)是仿真二的Ξ相變壓器B相到C相的相間磁通圖；
[0047] 圖4(c)是仿真二的Ξ相變壓器C相到A相的相間磁通圖；
[004引圖5是仿真一差動電流有效值；
[0049]圖6是仿真二差動電流有效值。
【具體實施方式】：
[0050] 下面結(jié)合附圖與實例對本發(fā)明做進一步說明：
[0051] -種基于合閩電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)，如圖1所示，包括合閩電 壓幅值控制系統(tǒng)，所述合閩電壓幅值控制系統(tǒng)分別通過開關(guān)與電源系統(tǒng)和變壓器連接，所 述電源系統(tǒng)通過開關(guān)直接與變壓器連接；
[0052] 合閩電壓幅值控制系統(tǒng)包括：
[0053] 剩磁估算模塊：用于監(jiān)測變壓器合閩之前鐵忍內(nèi)的剩磁情況，包括剩磁的大小和 方向；并將剩磁數(shù)據(jù)傳送至合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊；
[0054] 控制參數(shù)設(shè)置模塊:用于將人為設(shè)定的控制開始時間、結(jié)束時間、結(jié)束控制的條件 等參數(shù)變成合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊可識別的信號，并將所述信號傳送至合閩電壓幅值 函數(shù)控制模塊；
[0055] 其中，結(jié)束控制的條件指結(jié)束控制過程時的磁通幅值與正常運行時磁通幅值之間 的差值小于設(shè)定的差值。
[0056] 合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊:用于將輸入的信號按照預(yù)定的控制原理生成控制函 數(shù)，計算控制函數(shù)的各參數(shù);按照控制函數(shù)的參數(shù)將控制信號分別輸出到合閩電壓輸出模 塊和開關(guān)切換控制模塊中；
[0057] 合閩電壓輸出模塊:根據(jù)接收到的合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊的控制參數(shù)，對輸 出電壓幅值進行改變并輸出改變后的電壓；
[0058] 開關(guān)切換控制模塊：用于根據(jù)接收到的合閩電壓幅值函數(shù)控制模塊的控制參數(shù)， 控制變壓器的空載合閩。
[0059] 合閩電壓輸出模塊與開關(guān)切換控制模塊按照合閩電壓幅值控制模塊輸入的控制 信號，在控制開始的時刻，將系統(tǒng)電源通過合閩電壓幅值控制系統(tǒng)接通到空載變壓器的一 次側(cè)，開始合閩電壓幅值控制過程，達(dá)到結(jié)束控制條件后，切斷合閩電壓幅值控制系統(tǒng)與變 壓器、系統(tǒng)電源之間的連接，并將系統(tǒng)電源直接與變壓器一次直接連接，結(jié)束整個合閩電壓 幅值控制過程。
[0060] -種基于合閩電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，包括：
[0061] (1)檢測合閩前變壓器剩磁大小與方向，設(shè)置控制開始時間、結(jié)束時間、控制結(jié)束 條件等參數(shù)；
[0062] (2)根據(jù)剩磁與設(shè)置的參數(shù)，根據(jù)控制原理生成特定的控制函數(shù)，計算控制函數(shù)的 各參數(shù)；
[0063] (3)將系統(tǒng)電源與變壓器一次側(cè)通過合閩電壓幅值控制系統(tǒng)合閩，進入合閩電壓 幅值控制，根據(jù)控制函數(shù)對系統(tǒng)電源的電壓幅值進行改變，結(jié)束電壓幅值控制后將切斷合 閩電壓幅值控制系統(tǒng)與電源和變壓器的連接，同時將系統(tǒng)電源與變壓器一次側(cè)直接合閩。
[0064] 本發(fā)明特別采用一種與暫態(tài)磁通分量變化規(guī)律相反的單調(diào)遞增的電壓幅值變化 控制函數(shù)U(t)。該控制函數(shù)曲線的特點是曲線平滑，不會引起磁通的突變，電壓幅值曲線的 斜率與暫態(tài)磁通分量曲線的斜率大小基本相當(dāng)，符號相反，最終值等于或者趨近于電源的 幅值Um。由于暫態(tài)磁通分量曲線的斜率巧/L。，其中Ri為一次側(cè)繞組電阻，U為變壓器 磁化電感。因此可得到控制函數(shù)的函數(shù)式巧,,=巧，,(1-6-"'+'。)，其中3>0山含0為待設(shè)定的 量。
[0065] 勵磁涌流im與變壓器磁通Φη的關(guān)系為im-化Φη/U，其中化中為變壓器一次側(cè)繞 組應(yīng)數(shù)。變壓器磁通小于飽和磁通，勵磁涌流就不會影響變壓器正常運行。因此控制原理需 要滿足整個合閩電壓幅值控制過程中變壓器鐵忍磁通不超過變壓器飽和磁通，此處飽和磁 通1 . 1 Φ sat為1.26 Φ N，Φ N為變壓器額定磁通。即任意時刻磁通Φ m需滿足下式：
[0068] 令公式（1)中的Um等于控制曲線函數(shù)u(t)即可通過控制曲線函數(shù)來改變變壓器鐵 忍的磁通，控制曲線的函數(shù)中的to決定電壓的初值。to越小，電壓幅值初值越大。to = 0為to 的上限，此時電壓幅值初值為最小值Onto的下限在合閩角與剩磁最不利情況合閩時，即變 壓器瞬時磁通等于飽和磁通的極限情況下獲得，假設(shè)式（1)中3?η(α)=-1，φ〇為正，為方便 計算將穩(wěn)態(tài)分量中的sin( ω t+a) = l，在t = 0時刻，令變壓器內(nèi)磁通等于飽和磁通1.1 得到式(2)。式(2)為to的下限。
[0069]
(2)
[0070] 控制曲線的函數(shù)中的a決定電壓幅值的變化率。其限制條件可由式（1)變換得到的 不等式(3)決定，即：
[0071] (3)
[0072] a的下限值為0。式(3)中右側(cè)代數(shù)式在t從0到At過程中的最小值為a的上限值。
[0073] 若需要系統(tǒng)在At時間內(nèi)完成電壓幅值控制過程，結(jié)束時的磁通幅值與正常運行 狀態(tài)時的磁通幅值相差恰好為A Φ倍的d)max。將磁通看成含有待求量a和t的函數(shù)變量Φη (a，t)。即在公式（1)中令Sin(a)=0,剩磁為零的無偏磁情況下。此時磁通只有穩(wěn)態(tài)分量，磁 通的增加最慢。令Φιη(3，Δ?：)=Δφ · 為方便計算將穩(wěn)態(tài)分量中的sin(wt+a)看成 1，結(jié)果如式(4)所示。式(4)為a的取值。
[0074]
(4)
[0075] 公式(4)的a取值必須在a的下限0與公式(3)a的上限之間，如果不符合，則需要重 新計算的a取值。
[0076] 上述參數(shù)對單相與Ξ相變壓器都適用。
[0077] 選擇任何控制函數(shù)都需要滿足式（1)，但不同的控制原理將會影響控制函數(shù)中參 數(shù)的取值。
[0078] 當(dāng)要對變壓器進行空載合閩時，首先同時閉合合閩電壓幅值控制系統(tǒng)與系統(tǒng)電 源、變壓器一側(cè)的兩開關(guān)，運樣加在變壓器一次側(cè)的電壓是合閩電壓幅值控制系統(tǒng)的輸出 電壓，控制電壓的幅值變化是步驟(3)設(shè)定的控制函數(shù)的變化形式，此處操作能夠確保磁通 不會超過飽和磁通，因此不會產(chǎn)生較大的勵磁涌流。經(jīng)過預(yù)設(shè)的控制時間后合閩電壓幅值 控制系統(tǒng)的輸出電壓幅值接近額定電壓幅值，此時先直接將變壓器一次側(cè)與系統(tǒng)電源接 通，然后先斷開合閩電壓幅值控制系統(tǒng)與變壓器一次側(cè)的開關(guān)，再斷開合閩電壓幅值控制 系統(tǒng)與系統(tǒng)電源的開關(guān)，將變壓器切換為系統(tǒng)電源供電，完成變壓器的空載合閩。
[0079] 當(dāng)合閩電壓幅值升高到一定數(shù)值且電壓幅值變化率小于特定值后，合閩電壓幅值 函數(shù)控制模塊可W退出運行，改由系統(tǒng)電源直接給變壓器供電。由于本發(fā)明只對電壓幅值 進行控制，不改變電壓頻率和相角，因此在兩個供電回路切換時，只會存在幅值的突變，不 存在頻率和相角的突變。在控制策略中可W設(shè)定合閩電壓控制回路輸出磁通的上限值，當(dāng) 該值與正常運行最大磁通幅值差別較小時（例如二者只差小于正常運行磁通幅值的0.1)， 完全可W忽略幅值突變所帶來的沖擊。
[0080] 搭建Ξ相雙繞組變壓器模型如圖1所示，Ξ相變壓器額定容量為400MVA，額定電壓 為220kV。系統(tǒng)電源為工頻220kV交流電，對直接空載合閩和采用合閩電壓控制方案合閩兩 種情況進行了仿真。
[0081 ]仿真一：設(shè)置Ξ相剩磁分別為 Φ 0A= 0.97 Φ max、Φ OB = -〇 . 70 Φ max、Φ OC = -〇 . 26 Φ"3Χ。在A相合閩角為0°時不采用合閩電壓幅值控制方案，直接Ξ相空載合閩。
[0082] 仿真二:在仿真一的初始條件與合閩角都相同的情況下，采用合閩電壓控制措施。 W 1 . 1 Φ sat為磁通基準(zhǔn)值，本仿真變壓器的Φ max為0.88，Ξ相剩磁中A相的剩磁最大，則選擇 A相的剩磁作為計算公式中的剩磁，即Φ〇 = 0.97 Φη3χ。本仿真取to的下限進行仿真，根據(jù)公 式(2)計算得t〇 = -〇.087。本仿真設(shè)置合閩電壓幅值控制過程時間為2秒，結(jié)束控制時磁通 幅值小于0.1倍的正常運行磁通幅值，即A t = 2s，Δ Φ =0.1，根據(jù)公式（4)計算可得a = 1.11。電壓幅值控制曲線函數(shù)示意圖如圖2所示。如果增大仿真二的to或a都能使磁通在電 壓幅值控制過程中更大程度的小于飽和磁通，也就能使勵磁涌流更小。
[0083] 在Ξ相變壓器模型中可W得到兩相之間的磁通，如圖3(a)-圖3(c)與圖4(a)-圖4 (C)所示，縱坐標(biāo)是Κ1.1Φ33*為基準(zhǔn)的標(biāo)么值。但在Ξ相變壓器模型中無法直接測量得到 勵磁涌流，因此W空載情況下的差動電流間接反映勵磁涌流的大小，W額定電流為基準(zhǔn)值， 如圖5、圖6所示。
[0084] 由圖3(a)-圖3(c)可見，由于仿真設(shè)置的各相剩磁不同，因此兩相間的鐵忍磁通變 化規(guī)律也不一樣。其中ΑΒ相間和Β討目間磁通包含正向直流分量，其最大值在合閩后產(chǎn)生分 別為1.8與1.2 dCA相間的磁通包含負(fù)向直流分量，最小值在合閩后產(chǎn)生為-1.8。經(jīng)過約3s后 Ξ相磁通波形平滑變?yōu)榉禐?.88的關(guān)于0對稱的正弦波。
[0085] 采用合閩電壓幅值控制方案后，仿真二的相間鐵忍磁通最值情況相比圖3要明顯 減小，如圖4(a)-圖4(c)所示。從1秒開始采用合閩電壓幅值控制方案后，Ξ相的鐵忍磁通絕 對值最大值均沒有超過標(biāo)么值1，磁通幅值均由ο. 5逐漸增大到結(jié)束控制時的ο. 88。在3秒結(jié) 束控制方案時的磁通波形已經(jīng)逼近正常運行狀態(tài)。
[0086] 對仿真一與仿真二的差動電流標(biāo)么值進行傅里葉變換得到其有效值分別如圖5與 圖6所示，仿真一的A、B、C相差動電流有效值在合閩瞬間達(dá)到了最大值，分別為2.07、0.096、 2.09，經(jīng)過0.8秒后均衰減至0.033。仿真二在開始實施控制方案后，A、B、C相差動電流分別 從0.032、0.025、0.039開始平滑變化到控制結(jié)束時的0.032、0.032，0.033。結(jié)束控制方案之 后均出現(xiàn)一個幅值為0.003的小幅跳變，經(jīng)過1秒后恢復(fù)到0.033。仿真二的差動電流有效值 在整個過程中，其最大值相對于仿真一的最大值減小了53倍多，且其最大值遠(yuǎn)小于標(biāo)么值， 因此可W忽略勵磁涌流對差動電流的影響。
[0087] 綜上可見仿真二的合閩電壓控制方案能夠有效控制變壓器鐵忍磁通不超過飽和 值，從而可W有效的減小勵磁涌流對Ξ相變壓器運行的影響，因此本發(fā)明的電壓幅值控制 策略可W達(dá)到抑制勵磁涌流的目的。
[0088] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)，其特征是，包括合閘電壓 幅值控制系統(tǒng)，所述合閘電壓幅值控制系統(tǒng)分別通過開關(guān)與電源系統(tǒng)和變壓器連接，所述 電源系統(tǒng)通過開關(guān)直接與變壓器連接； 所述合閘電壓幅值控制系統(tǒng)包括： 剩磁估算模塊：用于監(jiān)測變壓器合閘之前鐵芯內(nèi)的剩磁情況，并將剩磁數(shù)據(jù)傳送至合 閘電壓幅值函數(shù)控制模塊； 控制參數(shù)設(shè)置模塊:用于將人為設(shè)定的控制開始時間、結(jié)束時間、結(jié)束控制的條件參數(shù) 變成合閘電壓幅值函數(shù)控制模塊可識別的信號，并將所述信號傳送至合閘電壓幅值函數(shù)控 制豐吳塊； 合閘電壓幅值函數(shù)控制模塊：用于將輸入的信號按照預(yù)定的控制原理生成控制函數(shù)， 計算控制函數(shù)的各參數(shù);按照控制函數(shù)的參數(shù)將控制信號分別輸出到合閘電壓輸出模塊和 開關(guān)切換控制模塊中； 合閘電壓輸出模塊:根據(jù)接收到的合閘電壓幅值函數(shù)控制模塊的控制參數(shù)，對輸出電 壓幅值進行改變并輸出改變后的電壓； 開關(guān)切換控制模塊：用于根據(jù)接收到的合閘電壓幅值函數(shù)控制模塊的控制參數(shù)，控制 變壓器的空載合閘。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制系統(tǒng)，其特 征是，在控制開始的時刻，將系統(tǒng)電源通過合閘電壓幅值控制系統(tǒng)接通到空載變壓器的一 次側(cè)，對電源電壓進行幅值控制;達(dá)到結(jié)束控制條件后，切斷合閘電壓幅值控制系統(tǒng)與變壓 器、系統(tǒng)電源之間的連接，并將系統(tǒng)電源直接與變壓器一次側(cè)直接連接，結(jié)束整個合閘電壓 幅值控制過程。3. -種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特征是，包括： (1) 檢測合閘前變壓器剩磁大小與方向，設(shè)置控制開始時間、結(jié)束時間、控制結(jié)束條件 參數(shù)； (2) 按照預(yù)定的控制原理生成控制函數(shù)，計算控制函數(shù)的各參數(shù)； (3) 按照控制函數(shù)對系統(tǒng)電源電壓的幅值進行改變;將改變后的電壓幅值輸入到變壓 器的一次側(cè)； (4) 達(dá)到控制結(jié)束條件后，電壓幅值控制結(jié)束，變壓器一次側(cè)的輸入電壓變?yōu)橄到y(tǒng)電源 電壓。4. 如權(quán)利要求3所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，所述步驟（1)中，控制結(jié)束條件指結(jié)束控制時，變壓器實時磁通幅值與在該系統(tǒng)電源 下變壓器空載穩(wěn)定運行后的磁通幅值之間的差值小于設(shè)定的值。5. 如權(quán)利要求3所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，所述步驟(2)中，控制原理為:通過控制輸入電壓幅值使變壓器鐵芯任意時刻的磁通 不超過變壓器飽和磁通。6. 如權(quán)利要求3所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，所述步驟(2)中，生成的控制函數(shù)為：其中，Um為電源的幅值，a>Ο，Ο，a、to分別為待設(shè)定的量。7. 如權(quán)利要求6所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，控制函數(shù)中的to決定電壓幅值的初值： to越小，電壓幅值初值越大；to = 0為to的上限，此時電壓幅值初值為最小值0; to的下限 在合閘角與剩磁最不利情況合閘時，即變壓器瞬時磁通等于飽和磁通的極限情況下獲得。8. 如權(quán)利要求7所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，to的下限值為：其中，1 . 1 Φ sat為變壓器內(nèi)磁通等于飽和磁通，Φ 〇為合閘前變壓器的剩磁， ；，其中U為變壓器磁化電感，Um為系統(tǒng)電源幅值，他為變壓器一 次側(cè)繞組匝數(shù)，Rl·為變壓器一次側(cè)繞組電阻，ω為角頻率。9. 如權(quán)利要求6所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，控制函數(shù)中的a決定電壓幅值的變化率： a的下限值為0，a的上限值為代數(shù)式￡〇人0到Δ t取值中的最 -? 小值，A t為電壓幅值控制過程的時長；1.1 Φ sat為變壓器內(nèi)磁通等于飽和磁通，Φ 〇為合閘 前變壓器的剩磁，其中U為變壓器磁化電感，Um為系統(tǒng)電源幅 值，Λ為變壓器一次側(cè)繞組匝數(shù)，為變壓器一次側(cè)繞組電阻，ω為角頻率。10. 如權(quán)利要求9所述的一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方法，其特 征是，若需要系統(tǒng)在At時間內(nèi)完成電壓幅值控制過程，結(jié)束時的磁通幅值與正常運行狀態(tài) 時的磁通幅值相差恰好為Δ Φ倍的Φ max，a的取值為：如果a的取值不再其滿足的上限值和下限值之間，需要重新計算的a取值。
【文檔編號】H02H9/02GK105870894SQ201610257028
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】叢偉, 王偉旭, 蓋午陽, 張子衿, 康奇豹, 肖洪, 王慧
【申請人】山東大學(xué)