电力变压器励磁涌流的抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种电力变压器励磁涌流的抑制方法和设备，要解决的技术问题是消除励磁涌流，本发明专利技术的抑制方法包括在变压器电源侧设置励磁涌流抑制器，实时检测电压的相位角，断路器分闸时记录并保存相位角数据，合闸时按分闸时的相位角到来前的相应时间向断路器发出合闸命令，断路器在与分闸时相同的相位角合闸；在变压器与电源之间连接断路器，断路器的合闸控制端连接励磁涌流抑制器的输出端，它包括单片机，其输入端接收三相电源电压模拟量输入信号和控制开关量输入信号，其输出端接开关量输出电路，本发明专利技术与现有技术相比，记录变压器电源切除时或出线短路瞬间的相位角，控制合闸时的相位角使偏磁抵消剩磁，实现对励磁涌流的抑制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力变压器励磁涌流的抑制方法及设备。
技术介绍
电力变压器空投充电，或运行中的变压器出线故障切除会诱发励磁涌流，而且空投变压器时还会诱发邻近运行变压器产生和应涌流。由于变压器保护不能确保正确区分励磁涌流和故障电流的差异，造成的保护误动屡见不鲜。不仅如此，和应涌流因其特殊长的衰减特征甚至引发发电机的差动保护误动。为提高识别涌流特征的正确率，广大电力科技工作者多年来付出了辛勤的劳动，但效果仍不尽如人意。原因是1、励磁涌流特征的多样化增加了识别难度；2、电磁式电流互感器易饱和的电磁特性增加了保护误动的概率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力变压器励磁涌流的抑制方法和设备，要解决的技术问题是消除励磁涌流，避免变压器保护误动，以及根除因励磁涌流引起电网电压骤降和和严重的谐波污染。本专利技术采用以下技术方案一种电力变压器励磁涌流的抑制方法，包括以下步骤一、在变压器电源侧设置励磁涌流抑制器，并连接上电源；二、励磁涌流抑制器实时检测变压器电源侧电压的相位角；三、变压器电源侧断路器分闸时，励磁涌流抑制器记录并保存变压器电源分闸瞬间的相位角数据；四、合闸时，励磁涌流抑制器按分闸时相同或相近的相位角到来前的相应时间向断路器发出合闸命令；五、断路器在与分闸时相同的相位角合闸。本专利技术电力变压器励磁涌流的抑制方法步骤一包括在变压器出线上设置励磁涌流抑制器，并连接上电源；步骤二包括励磁涌流抑制器实时检测变压器出线母线电压的相位角；步骤三包括变压器出线故障发生时，励磁涌流抑制器记录并保存故障发生瞬间的相位角数据；步骤四包括励磁涌流抑制器接收到继电保护切除故障的信号后根据整定的断路器分闸时间时，按故障瞬间相同或相近的相位角到来前的相应时间向断路器发出分闸命令；步骤五包括断路器在线路故障发生瞬间相同或相近相位角时跳开线路断路器。本专利技术断路器的分闸时间和合闸时间预先作为整定参数输入励磁涌流抑制器。本专利技术的方法在合闸时，励磁涌流抑制器根据整定合闸时间参数和捕捉到前次分闸时的相位角所需时间前向断路器发出合闸命令；所述在变压器出线故障跳闸时，励磁涌流抑制器根据整定分闸时间参数捕捉线路故障发生瞬间电压相位角再次出现所需时间前向断路器发出跳闸命令切除故障。本专利技术的分闸和合闸时间是经实测断路器主触头和辅助接点动作时间差修正后获取的断路器的精确分闸和合闸时间。本专利技术的变压器为单相变压器首次空投时，励磁涌流抑制器捕捉首次出现的电源电压π/2或3π/2相位角时投入电源；变压器为具有分相分时操作机构断路器的三相变压器首次空投时，励磁涌流抑制器捕捉首次出现的线电压为π/2或3π/2相位角时投入该线电压电源，紧接着在经历π/3相角后合上第三相电源；变压器为具有三相联动操作机构断路器的三相变压器首次空投时，励磁涌流抑制器捕捉首次出现的π/2或3π/2相位角时投入电源。一种电力变压器励磁涌流抑制器，在变压器与电源之间连接断路器，断路器的合闸控制端连接励磁涌流抑制器的输出端，所述励磁涌流抑制器包括单片机，单片机的输入端接收三相电源电压模拟量输入信号和控制开关量输入信号，单片机的输出端接开关量输出电路。本专利技术的电压模拟量输入信号由三相电源电压经电压互感器、电压变换器至单片机的模拟量输入端；控制开关量输入信号包括合闸信号、分闸信号、复位信号、主触头信号和辅助接点信号。本专利技术的变压器与断路器之间串接有电流互感器，其二次侧的输出信号经电流变换器至单片机的输入端，单片机的输出端还连接有液晶显示屏，单片机设有与上位机进行通讯的接口。本专利技术的微处理器采用单片机C8051F020，电压变换器采用TR0111，电流变换器采用TR0101，开关量输出电路采用IGBT或G4PC50UD，断路器可以是单相或三相断路器。本专利技术与现有技术相比，电力变压器励磁涌流抑制器记录变压器电源切除时或出线短路瞬间的相位角以获取单相或三相磁路的剩磁极性及数值，并通过控制空投变压器电源的初相角使因按磁链守恒定律产生的偏磁抵消剩磁，这样磁路就不会在空投时饱和，从而实现对涌流的抑制或称消灭励磁涌流。附图说明图1是单相变压器空投图。图2是合闸角α＝0时磁通变化曲线。图3是偏磁与α的关系曲线。图4是初级电压U1与主磁通Φm的向量图。图5是初级电压U1与主磁通Φm的曲线图。图6是电力变压器励磁涌流抑制器电路原理图。图7是切除变压器电源流程图。图8是投入变压器电源流程图。图9是变压器出现故障跳闸励磁涌流抑制流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。电力变压器产生励磁涌流需具备如下条件1、交流电源电路，2、具有电感元件，3、电感元件的磁路为非线性材料，具有剩磁和能进入饱和状态，4、外施电压出现骤升。不难看出具有铁磁体磁路的电感线圈，以其遵循磁链守恒定律的特征，在外施电压骤升时，将产生极性与外施电压骤升相位角相关的偏磁及交变的稳态磁通，该偏磁可能导致抵消原来的剩磁，也可能导致增加原剩磁使磁路进入饱和。如为后者，则因磁路饱和使励磁电抗急骤下降，进而产生数值可观的励磁涌流。如果能掌握磁路的剩磁极性及数值，并控制外施电压骤升引发偏磁的极性，避免磁路饱和，这样就实现了励磁涌流的抑抑制。变压器励磁涌流成因描述，如图1所示。以单相变压器为例，N1、N2分别为初、次级绕组的匝数，Φ为与初级绕组交链的总磁通，即主磁通和漏磁能，u1为外加交流电源电压，i1为初级电流，次级绕组开路，即变压器为空载，可写出初级绕组的电压方程 R1为初级绕组电阻，外加电压源电压u1可表达为u1＝UMSin(ωt+α)α为t＝0时u1的初始相位角，UM为电压u1的幅值，于是电压方程可改写为UMSin(ωt+α)-i1R1+N1dφdt---(1.1)]]>如忽略电阻R1，则式(1.1)变为UMSin(ωt+α)=N1dφdt---(1.2)]]>求解微分方程(1.2)得磁通Φ的表达式Φ=-UMωN1COS(ωt+α)+C---(1.3)]]>积分常数C可通过合闸瞬间t＝0时的起始条件求得，基于磁链守恒定理，合闸瞬间铁心中磁链不能突变，即Φ在t＝0+和t＝0-时为0，因此，由式(1.3)求得C=UMωN1COSα---(1.4)]]>将式(1.4)代入式(1.3)得Φ=UMωN1[COSα-COS(ωt+α)]---(1.5)]]>设Φm=UMωN1]]>为稳态磁通的最大值，式(1.5)变为 Φ＝Φm[COSα-COS(ωt+α)] (1.6)由式(1.6)可以看出投入电源电压u1的初相位角α直接影响变压器空投瞬变过程的磁通值.如空投瞬间即t＝0时α=π2,]]>求解式(1.6)可得Φ＝Φm Sint (1.7)即电源投入瞬间变压器磁路中的磁通立即进入稳态值Φm Sint，也就是说不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变压器励磁涌流的抑制方法，包括以下步骤：一、在变压器电源侧设置励磁涌流抑制器，并连接上电源；二、励磁涌流抑制器实时检测变压器电源侧电压的相位角；三、变压器电源侧断路器分闸时，励磁涌流抑制器记录并保存变压器电源分闸瞬间的相位角数据；四、合闸时，励磁涌流抑制器按分闸时相同或相近的相位角到来前的相应时间向断路器发出合闸命令；五、断路器在与分闸时相同的相位角合闸。

【技术特征摘要】
1.一种电力变压器励磁涌流的抑制方法，包括以下步骤一、在变压器电源侧设置励磁涌流抑制器，并连接上电源；二、励磁涌流抑制器实时检测变压器电源侧电压的相位角；三、变压器电源侧断路器分闸时，励磁涌流抑制器记录并保存变压器电源分闸瞬间的相位角数据；四、合闸时，励磁涌流抑制器按分闸时相同或相近的相位角到来前的相应时间向断路器发出合闸命令；五、断路器在与分闸时相同的相位角合闸。2.根据权利要求1所述的电力变压器励磁涌流的抑制方法，其特征在于所述电力变压器励磁涌流的抑制方法步骤一包括在变压器出线上设置励磁涌流抑制器，并连接上电源；步骤二包括励磁涌流抑制器实时检测变压器出线母线电压的相位角；步骤三包括变压器出线故障发生时，励磁涌流抑制器记录并保存故障发生瞬间的相位角数据；步骤四包括励磁涌流抑制器接收到继电保护切除故障的信号后根据整定的断路器分闸时间时，按故障瞬间相同或相近的相位角到来前的相应时间向断路器发出分闸命令；步骤五包括断路器在线路故障发生瞬间相同或相近相位角时跳开线路断路器。3.根据权利要求2所述的电力变压器励磁涌流的抑制方法，其特征在于所述断路器的分闸时间和合闸时间预先作为整定参数输入励磁涌流抑制器。4.根据权利要求3所述的电力变压器励磁涌流的抑制方法，其特征在于所述在合闸时，励磁涌流抑制器根据整定合闸时间参数和捕捉到前次分闸时的相位角所需时间前向断路器发出合闸命令；所述在变压器出线故障跳闸时，励磁涌流抑制器根据整定分闸时间参数捕捉线路故障发生瞬间电压相位角再次出现所需时间前向断路器发出跳闸命令切除故障。5.根据权利要求4所述的电力变压器励磁涌流的抑制方法，其特征在于所述分闸和合闸时间是经实测断路器主触头和辅助接点...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶念国，
申请(专利权)人：叶念国，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]