[发明专利]一种AT牵引供电系统中监测与抑制变压器直流偏磁系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流偏磁抑制系统，具体为一种牵引变压器直流偏磁抑制系统。

背景技术

随着电网“西电东送、南北互供、全国联网”战略的实施,适合大功率、远距离输电的超高压直流输电技术得到了越来越广泛的应用。采用直流输电技术进行长距离输电,可以提高电力系统运行的经济性、稳定性和调度的灵活性,具有广阔的发展前景。

然而在实际运行中发现,当直流输电系统以单极大地回路运行方式时,易导致其周围交流变电站的变压器出现直流偏磁现象,换流变压器也会产生直流偏磁现象。造成变压器直流偏磁现象的还有地磁感应电流,太阳耀斑爆发会在长距离输电线路中产生地磁感应电流工,其峰值可达,频率在一之间,与交流系统的工频相比可近似看作直流电流。

上述两种情况引发直流偏磁的过程基本相同。都是直流电流在两接地变压器间产生电位差,直流电流流过变压器使铁心饱和,导致励磁电流畸变,产生大量谐波,使铁心无功损耗增大, 还可能引起系统的电压严重降低,导致系统的继电器误动作。直流偏磁除了对电力系统产生影响外,对变压器本身也有很大影响,严重的磁饱和会使正常情况下在铁心中闭合的磁通部分离开铁心,使变压器金属结构件损耗增加,导致局部过热现象,破坏绝缘,损坏变压器或降低使用寿命。

目前,国内外关于抑制流入变压器中性点直流电流的方法主要有种①在变压器中性点装设电阻,限制直流电流的大小；②反向电流补偿法,利用反向的直流电流来抵消或削弱直流电流的不利影响；③在变压器中性点装设电容,阻断直流电流。

上述方法主要是集中在在变压器中性点上安装附加装置,从而达到削弱或阻断变压器中性点直流电流的目的,对改变变压器本身结构以减小直流偏磁效应并没有进行过多的研究。

发明内容

针对以上提出的问题，未解决现阶段技术上的不足，本发明的目的就是提供一种AT供电牵引变压器直流偏磁抑制系统，可以有效的解决牵引变压器直流偏磁的问题，提高安全稳定性，且该系统从牵引变压器自身出发，通过牵引变压器本身结构来抑制直流偏磁，技术方案简单可靠。

本发明提供的技术方案是：一种AT供电牵引变压器直流偏磁检测与抑制系统，所述系统包括检测终端、控制系统和直流偏磁抑制装置；所述检测终端通过控制系统与所述直流偏磁抑制装置相连。所述检测终端并联在牵引网馈线上，具有隔直通交的特点，所述直流偏磁抑制装置通过变压器抽头与牵引变压器相连。所述控制系统包括检测与抑制算法平台，能够通过所述检测终端采集到的交流电流值计算出所含直流分量，并控制直流偏磁抑制装置产生与其大小相等，方向相反的直流电流，从变压器抽头处注入，以达到抑制直流偏磁的效果。

优选的，所述的检测终端由101电流互感器及102传感器组成；其中，101电流互感器并联在牵引网馈线上，实时监测馈线电流，具有隔直通交的特点，无法直接对直流分量进行测量；102传感器将互感器采集到的数据传输给控制系统。

优选的，所述的直流偏磁抑制装置包括：1)直流偏磁线圈；2)自动调谐电抗器；3)电源补偿模块。所述的直流偏磁线圈和自动调谐电抗器通过铁芯，分别联结在原边绕组和副边绕组上。

进一步，所述的直流偏磁线圈两端分别连接在牵引变压器-5％和+5％抽头处。

进一步，所述的自动调谐电抗器与电源补偿模块相连，并通过铁芯使直流偏磁线圈中感应出所需的直流电流并注入到牵引变压器二次侧中。

进一步，所述的电源补偿模块通过从控制系统中接收到的控制信号，产生所需的补偿电流，并注入到自动调谐电抗器中。

优选的，所述的103控制系统包括检测算法平台以及抑制算法平台，所述检测算法平台通过对从传感器处接收到的交流电流波形进行分析计算，得出牵引网馈线中所含的直流分量值；所述抑制算法平台根据所检测出的直流分量值产生控制信号，并将控制信号发送给直流偏磁抑制装置，使其产生能够与牵引网馈线中所含直流分量相消的电流。

优选的，所述检测算法为，首先通过利用Langevin函数对J-A理论模型进行拟合得到 M-H曲线，然后带入磁感应强度B和磁场强度H的函数关系式，得到直流偏磁时无磁滞的 B-H曲线模型B＝f(H)，令f”(H)＝0可得偏移后的工作点；对直流检测装置所测得的电流波形进行积分，使S1＝S2，求出H0值；将所得H0值带入f”(H)＝0中可解得牵引网馈线中所含的直流分量值，并给出相反的直流电流调控值，以达到相消的作用。

附图说明

图1为本发明提供的变压器直流偏磁检测与抑制系统结构示意图；

图2为直流偏磁抑制装置结构图；