[发明专利]一种确定空载变压器最严重合闸角的方法

说明书

本发明公开了一种确定空载变压器最严重合闸角的方法，包括以下步骤：推导得到励磁涌流的准稳态表达式；对励磁涌流的准稳态表达式做傅里叶分解，得到励磁涌流中各次谐波的准稳态表达式；求得各次谐波电压相量的最大值对应的饱和角的大小；求最严重饱和角；求各次谐波对应的驱动点阻抗求出各次谐波电压对应的衰减阻尼率；根据各次谐波电压的衰减阻尼率的大小，对最严重饱和角的求解公式进行修正；根据饱和角和合闸角之间的关系，由最严重饱和角求得最严重合闸角。本发明通过谐波电压相量之和作为评估励磁涌流严重程度的指标，并在计算该指标时涉及了各次谐波电压的衰减特性，从而使我们的计算结果的精度更高。

技术领域

本发明涉及电力系统空载变压器投入技术领域，尤其涉及一种确定空载变压器最严重合闸角的方法。

背景技术

目前，特高压在我国的发展如火如荼，其在远距离传输大功率的电能时表现出良好的经济性和可靠性。变压器是特高压技术中的关键设备，而且变压器的空载合闸操作也是电力系统中常见的操作，但是投入空载变压器时会产生严重的励磁涌流，该励磁涌流含有丰富的谐波成分，其在电网中的传播不仅会在电网中产生谐波过电压，而且会导致电网中的电压波形发生畸变，影响电力系统中的逆变器等设备的正常运行。因此，对变压器的空载合闸操作进行研究具有重要的意义。

空载变压器在合闸的瞬间，变压器的端电压发生突变，变压器的磁通迅速增加，变压器的铁芯进入饱和状态，励磁电流增大，产生励磁涌流。如图1所示，设变压器在t＝0时刻空载合闸，加在变压器上的电压为u＝U_m sin(ωt+θ)，其中，U_m为电压的幅值，为电压的初相。根据电压和磁通之间的关系可得

φ＝-φ_m cos(ωt+θ)+φ₍₀₎

式中，φ_m＝U_m/ω为磁通的幅值，φ₍₀₎＝φ_m cos(θ)+φ_r为求解微分方程时附加的常数，φ_r为变压器铁芯的剩磁，它的大小和方向与变压器切除时刻的电压有关。若φ_r0，cosθ0，则合闸半个周期后，磁通达到最大值，即φ＝2φ_m cosα+φ_r。所以，在电压过零时刻进行合闸，变压器的饱和情况最为严重。

但由于受到剩磁和变压器母线电压等因素的影响，变压器的最严重合闸角会发生变化。找到产生励磁涌流最为严重的合闸角对于评估励磁涌流在电网中产生的危害具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定空载变压器最严重合闸角的方法，能够找到产生励磁涌流最为严重的合闸角，降低励磁涌流在电网中产生的危害。

本发明采用的技术方案为：

一种确定空载变压器最严重合闸角的方法，包括以下步骤：

步骤1、假设变压器的磁化特性曲线采用双折线，且忽略励磁涌流的衰减，推导得到励磁涌流的准稳态表达式；

步骤2、对励磁涌流的准稳态表达式做傅里叶分解，得到励磁涌流中各次谐波的准稳态表达式；

步骤3、对变压器母线的驱动点阻抗进行频率扫描，得到各次谐波对应的驱动点阻抗，并根据步骤2得到的各次谐波的准稳态表达式，得到各次谐波电压相量的表达式，然后求得各次谐波电压相量的最大值对应的饱和角的大小；

步骤4、求各次谐波电压相量之和，然后得到各次谐波电压相量之和的最大值所对应的饱和角，该饱和角即为最严重饱和角，所述饱和角定义为一周期内变压器的磁通链处于饱和区的角度的一半的大小；