[发明专利]基于剩磁预测和断路器离散性改进的抑制涌流系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力输运系统中的变压器励磁涌流抑制技术领域，尤其涉及一种基于剩磁预测和断路器离散性改进的抑制涌流系统及方法。

背景技术

目前变压器空载投切涌流抑制技术措施存在缺陷，电力输运中的变压器在空载合闸投入电网时，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特性，会产生幅值相当大的励磁涌流，导致变压器差动保护误动作，同时造成绕组变形，减少变压器的使用寿命。通常励磁涌流含有多个谐波成分及直流分量，会降低电力系统供电质量，同时涌流中的高次谐波对连接到电力系统中的敏感电力电子器件有极强的破坏作用。

在现有技术的电力输运过程中，变压器励磁涌流的危害是：引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频失败；当A电站的一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发邻近其他B电站、C电站等正在运行的变压器产生“和应涌流”(sympathetic inrush)而误跳闸，造成大面积停电，而且数值很大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大受损，诱发操作过电压，损坏电气设备；励磁涌流中的直流分量会导致电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继电保护装置的正确动作率；励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染，使电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。

在现代电力输运系统中通常设有两台变压器互为备用，为了使变压器处于经济运行的状态，要根据负荷状况投切变压器，使变压器处于最佳经济运行的状态。在变压器的自动投切过程中，会产生励磁涌流，尤其在负荷变化很大，变压器需要频繁投切的场合，励磁涌流的抑制就显得尤为重要。

归结起来，在现有的电力输运设备的技术中，抑制空载变压器投切过程中励磁涌流的技术措施有缺陷，使励磁涌流产生危害并导致许多电力输运过程中的浪费，有的甚至引起损害事故，所以，寻求一种空载变压器的励磁涌流的有效抑制方法成为专业内技术人员正在探究的任务。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于剩磁预测和断路器离散性改进的抑制涌流系统及方法，本方法改进了选相合闸技术，改善了其固有的缺点：断路器离散性不确定导致的合闸角度不稳定、剩磁预测不准确导致的合闸角度计算不准确的缺点。本方法通过在线监测变压器实时运行情况，利用JA模型计算铁芯磁滞回线，得到变压器分闸时的剩磁数值并计算合闸角度，在涌流抑制过程中加入反馈机制，使得断路器离散性减小，从而通过控制合闸角度，使得变压器铁心内剩磁与偏磁方向相反，抑制变压器空载励磁涌流。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于剩磁预测和断路器离散性改进的抑制涌流系统，包括微处理器、开入电路板、SAMPLE采样板、AD转换模块、电源板和通讯模块，其中，微处理器连接开入电路板、SAMPLE采样板、电源板和通讯模块，开入电路板采集保护信号的多路开关量，SAMPLE采样板将变压器高低压侧电力互感器的交流信号转换为电压信号，传输给AD转换模块完成数模转换；电源板为其它模块提供低压直流电源，通讯模块集成于微处理器上，实现分合闸断路器与控制平台之间数据传输。

所述微处理器，为DSP数字信号处理器TMS320F2812，用于完成AD转换、开关量采集、开关量输出、人机界面控制、EEPROM存取、时钟存取、通讯控制和抑制励磁涌流。

所述开入电路板，包括开关量输入处理电路，开关量输入处理电路对12路开关量采集；所涉及的开入量包括开关位置、弹簧未储能、控制回路断线、远方操作闭锁、闭锁重合闸以及各种保护信号。

所述SAMPLE采样板，包括连接的互感器板和信号调理板，用于对被保护和控制线路的交流电压和电流的传感并进行调理和放大处理，将电力互感器的交流信号转换成符合AD转换模块输入范围的电压信号。

电源板包括电源电路，电源电路为装置提供低压直流电源，包括开关量输入输出、微处理器和显示板用电源。

基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)通过记录分闸角度、合闸角度以及环境的变化情况，得到断路器时间离散性数值，将其作为合闸提前量；

(2)系统实时测量、记录线路中的电压、电流值，判断是否对空载变压器自动投切；

(3)如果判断结果为需要对空载变压器进行自动投切，闭合低压侧联络开关；否则，返回至步骤(2)；

(4)依次断开变压器低压侧开关和高压侧开关，循环采集变压器各开关的位置，记录下开关断开时电压电流的完整波形；