基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，其包括选择三相变压器中参考相，根据目标剩磁模式确定最优分闸相位，选择最佳分闸相位进行同时分闸，采集在最优分闸相位进行分闸时的绕组电压信号，计算铁心剩磁，确定三相联动断路器最优合闸时间。本发明专利技术通过控制分闸获取设定的剩磁模式，再通过采集分闸时的三相电压，积分计算得到三相剩磁，根据剩磁计算最佳合闸时间，一方面能够减少抑制励磁涌流所需要的成本，另一方面又能有效实现抑制励磁涌流的效果。

Inrush Current Suppression Method of Three-Phase Linkage Circuit Breaker Based on Switching-on Control

【技术实现步骤摘要】
基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法
本专利技术属于变压器励磁涌流
，具体涉及一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法。
技术介绍
电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备，关合空载变压器瞬间会产生大量励磁涌流。励磁涌流是变压器铁心磁通饱和所产生的一个非对称的冲击电流，励磁涌流最大可以达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流的存在会产生很多不良影响如：引起差动保护误动作；绕组中的大电流会减少变压器寿命；励磁涌流还会产生大量谐波，影响电能质量等。控制断路器的选相关合技术是目前降低励磁涌流经济最有效的方法。选相关合的原理是使变压器合闸瞬间绕组中的暂态磁通等于预感应磁通时合闸，变压器的铁心磁通不会饱和，也就不会产生励磁涌流。目前针对中性点接地的空载变压器有三种典型合闸策略：快速合闸、延迟合闸、同时合闸策略，前二种合闸策略均要求所使用的断路器各相有独立的操动机构，同时合闸策略虽可应用于三相联动断路器，但对剩磁模式有特定要求(一相剩磁为零，其余两相剩磁水平较大且极性相反)。目前我国还有相当一部分不能三相独立操动的传统断路器，这部分断路器只能同时关合。目前我国电网中基于三相联动断路器的空载变压器合闸所产生的励磁涌流尚还没有一个行之有效的方法去抑制，空载合闸所产生的励磁涌流会导致差动保护误动作。常用限制空载变压器励磁涌流的措施主要有合闸电阻法、并联电容器和改变变压器绕组分布。实践证明这些抑制励磁涌流措施都存在不足之处：一方面，这些方案需要增加外部设备，增加了成本；另一方面，这些方法仅仅是降低了励磁涌流的幅值，并没有从根本上消除励磁涌流。专利技术内容本专利技术的专利技术目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本专利技术提出了一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法。本专利技术的技术方案是：一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，包括以下步骤：S1、选择三相变压器中一相作为参考相位，确定参考相正相电压过零点时刻为初始时刻；S2、在参考相位一个工频周期内按照设定间隔时间进行同时分闸，采集变压器分闸时三相绕组电压；S3、根据步骤S2采集的变压器三相分闸电压信号，计算变压器三相铁心内剩磁；根据目标剩磁模式，确定最优分闸相位；S4、在步骤S3确定的最优分闸相位处分闸，采集在最优分闸相位利用三相联动断路器进行分闸时的绕组电压信号，采用积分方式计算铁心剩磁；S5、根据步骤S4得到的铁心剩磁确定三相联动断路器最优合闸时间。进一步地，所述步骤S2中，在三相变压器参考电压一个工频周期内设定分闸间隔时间，利用三相联动断路器依次按照分闸间隔时间进行分闸。进一步地，所述步骤S2中，分别计算利用三相联动断路器按照分闸间隔时间进行分闸时三相变压器中各相剩磁情况，再根据设定的目标剩磁模式选取三相联动断路器最优分闸相位。进一步地，所述变压器三相铁心内剩磁的计算公式表示为其中，Φr表示三相铁心内剩磁，N1表示原边绕组匝数，topen表示三相联动断路器的分闸时间，u(t)表示各相电压。进一步地，所述步骤S3中，对采集的变压器三相分闸电压信号进行数据拟合处理，再利用梯形积分对电压信号进行积分，得到目标剩磁模式。进一步地，所述目标剩磁模式具体为其中，ΦAr，ΦBr，ΦCr分别为三相剩磁。进一步地，所述步骤S5中，所述三相联动断路器最优合闸时间具体为选取变压器各相铁心中剩磁与各自预感应磁通差的绝对值最小时的合闸时间。进一步地，所述变压器各相铁心中剩磁与三相预感应磁通差的绝对值的计算模型具体为其中，ΦAp(t)，ΦBp(t)，ΦCp(t)分别为三相预感应磁通。进一步地，所述三相联动断路器最优合闸时间的计算公式具体为其中，topt表示三相联动断路器最优合闸时间，Φm表示变压器稳态运行时铁心磁通峰值。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过选择三相变压器中参考相位，按照设定间隔时间进行同时分闸，采集变压器分闸时三相绕组电压，计算变压器三相铁心内剩磁，根据目标剩磁模式确定最优分闸相位，采集在最优分闸相位进行分闸时的绕组电压信号，计算铁心剩磁，确定三相联动断路器最优合闸时间，一方面能够减少抑制励磁涌流所需要的成本，另一方面又能有效实现抑制励磁涌流的效果。附图说明图1是本专利技术的基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法流程示意图；图2是本专利技术的基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法原理示意图；图3是本专利技术中励磁涌流产生原理图；图4是本专利技术中选相关合技术原理示意图；图5是本专利技术中一个工频周期内的分闸剩磁情况示意图；图6是本专利技术中磁通与剩磁偏差值示意图；图7是本专利技术中三相联动断路器最优合闸时间示意图；图8是本专利技术中动态仿真模型示意图；图9是本专利技术中随机合闸动态磁通示意图；图10是本专利技术中空载变压器随机合闸产生的励磁涌流示意图；图11是本专利技术分闸后变压器铁心的动态磁通示意图；图12是本专利技术合闸后变压器铁心的动态磁通示意图；图13是本专利技术合闸后励磁电流示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1和2所示，是本专利技术的基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法的流程示意图和原理示意图；一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，包括以下步骤：S1、选择三相变压器中一相作为参考相位，确定参考相正相电压过零点时刻为初始时刻；S2、在参考相位一个工频周期内按照设定间隔时间进行同时分闸，采集变压器分闸时三相绕组电压；S3、根据步骤S2采集的变压器三相分闸电压信号，计算变压器三相铁心内剩磁；根据目标剩磁模式，确定最优分闸相位；S4、在步骤S3确定的最优分闸相位处分闸，采集在最优分闸相位利用三相联动断路器进行分闸时的绕组电压信号，采用积分方式计算铁心剩磁；S5、根据步骤S4得到的铁心剩磁确定三相联动断路器最优合闸时间。如图3所示，本专利技术中所涉及的励磁涌流是当空载变压器在额定电压下运行时，铁心磁通不会进入饱和，这时励磁电流很小，只有额定电流的0.35％～10％。但由于变压器铁磁材料的非线性以及剩磁的存在，当变压器轻载或空载合闸时，铁心磁通进入深度饱和区就会产生幅值很大的励磁涌流；如图2所示，当磁通进入饱和区时，励磁电流会呈指数型增长，最大可达到额定电流的6-8倍。如图4所示，在断路器关合时，根据变压器铁心中剩磁的大小以及极性。断路器在合适的相位关合，在合闸瞬间使变压器铁心剩磁等于预感应磁通，此时变压器直接进入稳态运行，从而消除励磁涌流。本专利技术以三相三柱式变压器为例，将三相变压器的原边三相接地，三相变压器的三个铁心中存在任意剩磁，获取三相变压器铁心中的剩磁信息，即，ΦAr，ΦBr，ΦCr，其中|ΦAr|≥|ΦCr|，|ΦBr|≥|ΦCr|，ΦAr＞0。设定三相电路中三相磁通为其中，ΦAp(t)，ΦBp(t)，ΦCp(t)，分别表示A,B,C三相磁通，Φm表示变压器稳态铁心磁通峰值uAG为A相电压。在步骤S1中，由于变压器铁心的磁滞效应，三相变压器在分闸以后三相铁心中会留下剩磁。剩磁的存在会严重影响合闸时的励磁涌流。所以在分闸时控制剩磁在理想范围之内，在合闸时抑制励磁涌流的效果更好。本专利技术选择三相变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选择三相变压器中一相作为参考相位，确定参考相正相电压过零点时刻为初始时刻；S2、在参考相位一个工频周期内按照设定间隔时间进行同时分闸，采集变压器分闸时三相绕组电压；S3、根据步骤S2采集的变压器三相分闸电压信号，计算变压器三相铁心内剩磁；根据目标剩磁模式，确定最优分闸相位；S4、在步骤S3确定的最优分闸相位处分闸，采集在最优分闸相位利用三相联动断路器进行分闸时的绕组电压信号，采用积分方式计算铁心剩磁；S5、根据步骤S4得到的铁心剩磁确定三相联动断路器最优合闸时间。

【技术特征摘要】
1.一种基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选择三相变压器中一相作为参考相位，确定参考相正相电压过零点时刻为初始时刻；S2、在参考相位一个工频周期内按照设定间隔时间进行同时分闸，采集变压器分闸时三相绕组电压；S3、根据步骤S2采集的变压器三相分闸电压信号，计算变压器三相铁心内剩磁；根据目标剩磁模式，确定最优分闸相位；S4、在步骤S3确定的最优分闸相位处分闸，采集在最优分闸相位利用三相联动断路器进行分闸时的绕组电压信号，采用积分方式计算铁心剩磁；S5、根据步骤S4得到的铁心剩磁确定三相联动断路器最优合闸时间。2.如权利要求1所述的基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，其特征在于，所述步骤S2中，在三相变压器参考电压一个工频周期内设定分闸间隔时间，利用三相联动断路器依次按照分闸间隔时间进行分闸。3.如权利要求2所述的基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，其特征在于，所述步骤S3中，分别计算利用三相联动断路器按照分闸间隔时间进行分闸时三相变压器中各相剩磁情况，再根据设定的目标剩磁模式选取三相联动断路器最优分闸相位。4.如权利要求3所述的基于分合闸控制的三相联动断路器励磁涌流抑制方法，其特征在于，所述变压器三相铁心内剩磁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方春恩，唐小雨，曾俊龙，陈川江，张彼德，李伟，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51