一种混合式配电变压器的三层继电保护系统、装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合式配电变压器的三层继电保护系统、装置和方法，该装置的主变压器的一次侧绕组通过一次侧开关组和电网连接，主变压器的二次侧绕组通过二次侧开关组和负载连接；主变压器的三次侧绕组通过三次侧开关组和电流补偿器连接；主变压器的一次侧绕组和隔离变压器的一次侧绕组串联，主变压器的二次侧绕组通过四次侧开关组和电压补偿器连接；所述电压补偿器和电流补偿器通过直流母线连接。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式配电变压器的三层继电保护系统、装置和方法
本专利技术属于变压器
，涉及一种混合式配电变压器的三层继电保护系统、装置和方法。
技术介绍
在未来的智能电网中，随着分布式新能源发电和电力电子变换技术的使用率不断提高，间歇式新能源发电的不确定性，设备与网络运行状态的不确定性以及负荷与需求侧响应的不确定性都将使配电网的电压稳定性，供电可靠性，电能质量等方面面临巨大的挑战。而混合式配电变压器能够代替传统配电变压器实现无功功率补偿，谐波治理，电压调节等功能，适合在未来的智能配电网中广泛应用。混合式配电变压器的主体仍为传统配电变压器，通过在传统配电变压器的基础上增加电压补偿器和电流补偿器来实现配电网的电压等级变换，电压电流补偿，电能质量治理等功能。然而随着大量电力电子器件的加入，因为电力电子装置发生故障的概率远高于传统配电变压器发生故障的概率，如果仍采用目前针对传统配电变压器的继电保护装置与策略，一旦其中某个电力电子器件出了故障，整个变压器系统就会立即瘫痪，整个混合式配电变压器都必须得从系统中切除，混合式配电变压器的使用寿命甚至会减少为几个星期到几个月，大大降低了混合式配电变压器的可靠性和稳定性。经检索，目前与变压器继电保护相关的文献已载有许多，但多为传统配电变压器的继电保护策略，暂无专门针对混合式配电变压器继电保护的相关技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种混合式配电变压器的三层继电保护系统、装置和方法，以解决现有技术中缺乏针对混合式配电变压器继电保护的技术方案。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种混合式配电变压器的三层继电保护装置，包括：主变压器，隔离变压器，电流补偿器和电压补偿器；所述主变压器的一次侧绕组通过一次侧开关组和电网连接，主变压器的二次侧绕组通过二次侧开关组和负载连接；主变压器的三次侧绕组通过三次侧开关组和电流补偿器连接；所述主变压器的一次侧绕组和隔离变压器的一次侧绕组串联，主变压器的二次侧绕组通过四次侧开关组和电压补偿器连接；所述电压补偿器和电流补偿器通过直流母线连接。本专利技术的进一步改进在于：优选的，所述一次侧开关组、二次侧开关组、三次侧开关组和四次侧开关组均为双向晶闸管。优选的，所述电流补偿器和电压补偿器均为三相电压源型逆变器。一种混合式配电变压器的三层继电保护系统，包括判断模块和执行模块；判断模块，用于判断发生故障的设备并传递至执行模块；执行模块，用于根据发生故障的设备执行对应的继电保护动作。优选的，所述设备为主变压器、隔离变压器、电流补偿器和电压补偿器。优选的，所述继电保护动作包括第一层继电保护动作、第二层继电保护动作和第三层继电保护动作；所述第一层继电保护动作用于将隔离变压器和电压补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第二层继电保护动作用于将隔离变压器，电压补偿器和电流补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第三层继电保护动作用于将混合式配电变压器整体从配电网中切除。一种上述装置的三层继电保护方法，通过判断具体的故障设备，执行对应的继电保护动作保护混合式配电变压器；所述第一层继电保护动作将隔离变压器和电压补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第二层继电保护动作将隔离变压器，电压补偿器和电流补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第三层继电保护动作将混合式配电变压器整体从配电网中切除。优选的，判断具体的故障设备步骤为：主变压器判断步骤，判断主变压器是否发生故障，如果发生故障，执行第三层继电保护动作，结束整个判断过程，否则执行电流补偿器判断步骤；电流补偿器判断步骤，判断电流补偿器是否发生故障，如果发生故障，执行第二层继电保护动作，重复主变压器判断步骤；否则执行电压补偿器判断步骤；电压补偿器判断步骤，判断电压补偿器是否发生故障，发生故障，执行第一层继电保护动作后重复执行主变压器判断步骤；否则直接重复执行主变压器判断步骤。优选的，所述第一层继电保护动作的步骤为：(1)电压补偿器降低输出的电压幅值到设定输出幅值的10％；(2)给五次侧开关组施加驱动信号；(3)切除四次侧开关组的驱动信号；(4)等待一个工频周期0.02s；(5)切除电压补偿器的驱动信号。优选的，所述第二层继电保护动作的步骤为：(1)电压补偿器降低输出的电压幅值到设定输出幅值的10％；(2)给五次侧开关组施加驱动信号；(3)切除四次侧开关组的驱动信号；(4)等待一个工频周期0.02s；(5)切除电压补偿器的驱动信号；(6)切除电流补偿器的驱动信号；(7)切除三次侧开关组的驱动信号。优选的，所述第三层继电保护动作的步骤为：(1)电压补偿器降低输出的电压幅值到设定输出幅值的10％；(2)切除电流补偿器的驱动信号；(3)切除二次侧开关组和三次侧开关组的驱动信号；(4)等待一个工频周期0.02s；(5)切除四次侧开关组的驱动信号；(6)给五次侧开关组施加驱动信号；(7)等待一个工频周期0.02s(8)切除电压补偿器的驱动信号。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种混合式配电变压器的三层继电保护装置，该装置的主变压器的一次侧绕组通过一次侧开关组和电网连接，主变压器的二次侧绕组通过二次侧开关组和负载连接；主变压器的三次侧绕组通过三次侧开关组和电流补偿器连接；主变压器的一次侧绕组和隔离变压器的一次侧绕组串联，主变压器的二次侧绕组通过四次侧开关组和电压补偿器连接；所述电压补偿器和电流补偿器通过直流母线连接。该本专利技术利用了混合式配电变压器具有特殊的拓扑结构，通过五个双向晶闸开关，将混合式配电变压器各个功能模块分开，当发生电力电子故障的时候，能够及时地切除相应出问题的装置，将出现问题的部分及时地切除掉，并且能够保证剩下的功能模块仍能正常工作，能够将混合式配电变压器的使用寿命从几个星期到几个月增加到和传统配电变压器一样的数年到数十年，大大增加了混合式配电变压器的使用寿命和可靠性。本专利技术还公开了一种混合式配电变压器的三层继电保护系统，该系统包括判断模块和执行模块，两个模块首先判断出现故障的设备，针对对应设备执行对应的保护策略，使得当某个设备出现故障时，最大化的减少对整个装置的影响，如果主体设备发生变化，则直接将整个混合配电变压器从系统中切除，防止影响整个电网，引起更大的问题。本专利技术还公开了一种混合式配电变压器的三层继电保护方法，该方法判断出发生故障的是设备后执行对应的继电保护操作，该方法，将混合式配电变压器各个功能模块分开，将出现问题的部分及时地切除掉，并且能够保证剩下的功能装置仍能正常工作，能够将混合式配电变压器的使用寿命从几个星期到几个月增加到和传统配电变压器一样的数年到数十年，大大增加了混合式配电变压器的使用寿命和可靠性，避免了混合式配电变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合式配电变压器的三层继电保护装置，其特征在于，包括：主变压器，隔离变压器，电流补偿器和电压补偿器；/n所述主变压器的一次侧绕组通过一次侧开关组和电网连接，主变压器的二次侧绕组通过二次侧开关组和负载连接；主变压器的三次侧绕组通过三次侧开关组和电流补偿器连接；/n所述主变压器的一次侧绕组和隔离变压器的一次侧绕组串联，主变压器的二次侧绕组通过四次侧开关组和电压补偿器连接；所述电压补偿器和电流补偿器通过直流母线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合式配电变压器的三层继电保护装置，其特征在于，包括：主变压器，隔离变压器，电流补偿器和电压补偿器；
所述主变压器的一次侧绕组通过一次侧开关组和电网连接，主变压器的二次侧绕组通过二次侧开关组和负载连接；主变压器的三次侧绕组通过三次侧开关组和电流补偿器连接；
所述主变压器的一次侧绕组和隔离变压器的一次侧绕组串联，主变压器的二次侧绕组通过四次侧开关组和电压补偿器连接；所述电压补偿器和电流补偿器通过直流母线连接。


2.根据权利要求1所述的一种混合式配电变压器的三层继电保护系统，其特征在于，所述一次侧开关组、二次侧开关组、三次侧开关组和四次侧开关组均为双向晶闸管。


3.根据权利要求1所述的一种混合式配电变压器的三层继电保护系统，其特征在于，所述电流补偿器和电压补偿器均为三相电压源型逆变器。


4.一种混合式配电变压器的三层继电保护系统，其特征在于，包括判断模块和执行模块；
判断模块，用于判断发生故障的设备并传递至执行模块；
执行模块，用于根据发生故障的设备执行对应的继电保护动作。


5.根据权利要求4所述的一种混合式配电变压器的三层继电保护系统，其特征在于，所述设备为主变压器、隔离变压器、电流补偿器和电压补偿器；
所述继电保护动作包括第一层继电保护动作、第二层继电保护动作和第三层继电保护动作；所述第一层继电保护动作用于将隔离变压器和电压补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第二层继电保护动作用于将隔离变压器，电压补偿器和电流补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第三层继电保护动作用于将混合式配电变压器整体从配电网中切除。


6.一种权利要求1所述装置的三层继电保护方法，其特征在于，通过判断具体的故障设备，执行对应的继电保护动作保护混合式配电变压器；所述第一层继电保护动作将隔离变压器和电压补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第二层继电保护动作将隔离变压器，电压补偿器和电流补偿器从混合式配电变压器中切除，所述第三层继电保护动作将混合式配电变压器整体从配电网中切除。

【专利技术属性】
技术研发人员：张立石，吴子豪，王辰曦，唐露甜，梁得亮，柳轶彬，蔡生亮，李大伟，周堃，高亚晨，
申请(专利权)人：西安交通大学，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61