一种指定相位关合及切除空载变压器的控制装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统高压电器技术领域，尤其涉及一种指定相位关合及切除空载变压器的控制装置。

背景技术：

变压器是一种常见的电气设备，在电力系统中得到了广泛的应用。空载合闸定义为：变压器二次侧不带负载，一次侧绕组接入电源的方式(即空载投入)。变压器主要由电感线圈及铁磁材料组成，励磁电感的非线性、铁磁材料的磁通饱合特性，所以，变压器空载运行时，空载电流约占额定电流的1％－10％。而变压器在空载合闸瞬间可能出现较大的合闸过电流，该过电流简称为励磁涌流，其大小与合闸瞬间电源电压初相角有关，常常会超过额定电流的6倍、空载电流的100倍，如不采取措施，励磁涌流中所包含的直流分量及谐波分量，会影响整个系统的供电质量；由励磁涌汉所产生的电磁力会远远大于变压器额定电流所产生的电动力，容易造成固定器件的变形或松动，给设备的正常运行带来危害。在最不利的系统相位投入空载变压器时，其所产生的励磁涌流可能造成合闸瞬间保护开关误动跳闸，导致变压器不能顺利投入电网系统运行，给整个电网系统和关联设备带来一定程度的冲击和损害。

目前，针对空载变压器关合时所产生的励磁涌流处理方法：主要是提升继电保护装置对励磁涌流和系统短路故障电流的识别，来减少保护装置的误动作，提高空载变压器的合闸成功机率，但这种方法并不能抑制空载变压器合闸过程中产生的励磁涌流。同时还有串联合闸电阻元件来削弱空载变压器在合闸过程中产生的励磁涌流，这样作对励磁涌流的幅值有一定的消弱，但不能抑制励磁涌流中的谐波分量。

技术实现要素：

针对上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种指定相位关合及切除空载变压器的控制装置。

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为：

一种指定相位关合及切除空载变压器的控制装置，包括选相合分闸控制器，所述选相合分闸控制器的输入端连接有信号采集传感器和数据通讯单元，所述选相合分闸控制器输出端连接有选相开关；其中，所述选相合分闸控制器包括信号采集单元、主控器以及合分闸触发单元；信号采集单元一端与信号采集传感器相连接，另一端与主控器相连接；主控器输入端还与数据通讯单元相连接，输出端与合分闸触发单元相连接；合分闸触发单元输出端与选相开关相连接。

所述信号采集传感器包括电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器分别与电力系统的电压和电流相连接，用于采集电压和电流值。

所述信号采集单元包括与电压传感器相连接的电压采集单元，以及与电流传感器相连接的电流采集单元；电压采集单元和电流采集单元分别用于获取电压、电流波形。

所述选相合分闸控制器还包括数据记录单元、以及储能单元，数据记录单元和储能单元与主控器的输出端相连接。

所述数据通讯单元与上位机相连接，用于将合闸指令转化为光信号，并且通过光纤传输给所述选相合分闸控制器。

所述选相开关为永磁选相开关，永磁选相开关的a极、b极、c极分别与变压器的a极、b极、c极相对应，用于对空载变压器进行关合或切除。

所述合分闸触发单元包括合分闸触发电路，用于根据主控器指令控制选相开关工作。

所述主控器为sm7-a型智能控制器；数据通讯单元为yk12-e型数据通讯器

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种指定相位关合及切除空载变压器的控制装置，通过各个部件的配合，能够在指定系统电流相位切除空载变压器，可以预测变压器内的剩磁磁通方向及磁通大小。为下次在系统预期磁通值与磁通方向和变压器内的剩磁磁通基本相同点提供了必备条件，并且通过选相合分闸控制器内主控器中设定的关合策略在指定系统电压相位关合空载变压器，可以有效抑制空载变压器在不利的系统相位角投入时由瞬变过程引起的励磁涌流以及随之而来的过电压，减小对电网系统的冲击，实现空载变压器的安全关合。

附图说明

图1是本实用新型控制变压器关合策略示意图；

图2是本实用新型指定相位关合及切除空载变压器的控制装置结构框图图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种指定相位关合及切除空载变压器的控制装置，包括选相合分闸控制器1，所述选相合分闸控制器1的输入端连接有信号采集传感器2和数据通讯单元3，所述选相合分闸控制器1输出端连接有选相开关4；其中，所述选相合分闸控制器1包括信号采集单元11、主控器12以及合分闸触发单元14；信号采集单元11一端与信号采集传感器2相连接，另一端与主控器12相连接；主控器12输入端还与数据通讯单元3相连接，输出端与合分闸触发单元14相连接；合分闸触发单元14输出端与选相开关4相连接。

具体地，所述信号采集传感器2包括电压传感器21和电流传感器22，且电压传感器21和电流传感器22分别与电力系统的电压和电流相连接，用于采集电压和电流值。

所述信号采集单元11包括与电压传感器21相连接的电压采集单元111，以及与电流传感器22相连接的电流采集单元112；电压采集单元111和电流采集单元112分别用于获取电压、电流波形。

进一步地，所述选相合分闸控制器1所述选相合分闸控制器1还包括数据记录单元13、以及储能单元15，数据记录单元13和储能单元15与主控器12的输出端相连接。

所述数据通讯单元3与上位机相连接，用于将合闸指令转化为光信号，并且通过光纤传输给所述选相合分闸控制器1。

所述选相开关4为永磁选相开关，永磁选相开关的a极、b极、c极分别与变压器的a极、b极、c极相对应，用于对空载变压器进行关合或切除。

所述合分闸触发单元14包括合分闸触发电路，用于根据主控器12指令控制选相开关4工作。

示例性的，所述主控器12为sm7-a型智能控制器；数据通讯单元3为yk12-e型数据通讯器。

本实用新型的工作过程和原理为：

所述的选相合分闸控制器1在永磁选相开关关合前通过电压采集单元111获得系统电压波形，分析计算电压波形的零点，所述数据通讯单元3将合闸指令转化为光信号通过光纤传输给所述选相合分闸控制器1，所述选相合分闸控制器1在接收到合闸光信号后，在指定的时刻通过所述合分闸触发电路控制所述永磁选相开关对空载变压器进行关合；

所述的选相合分闸控制器1在永磁选相开关关合后通过电流采集单元112获得系统电流波形，分析计算电流波形的零点，所述数据通讯单元3将分闸指令转化为光信号通过光纤传输给所述选相合分闸控制器1，所述选相合分闸控制器1在接收到分闸光信号后，在指定的时刻通过所述合分闸触发电路控制所述永磁选相开关对空载变压器进行切除。可以有效抑制空载变压器在不利的系统相位角投入时由瞬变过程引起的关合涌流以及随之而来的过电压，减小对电网系统的冲击，实现空载变压器的安全关合。

如图2所示，通过电压传感器21将系统电压信号送入选相合分闸控制器1内，在选相合分闸控制器1内通过ad转换将电信号转换为数字信号，主控器12分析计算出系统电压零度相位角出现的时刻。当需要关合空载变压器时，关合电指令发出后，首先经过数据通讯单元3将关合电指令转化为光信号传送给选相合分闸控制器1，此时，选相合分闸控制器1的处理过程如图1所示，图1中t1时刻表示选相合分闸控制器收到关合指令，主控程序计算出从收到关合指令到系统电压随后的过零点相隔t1时间段，到达图1中t2时刻即收到关合指令后的系统电压零点，主控程序按设定好的关合策略延时t2时间，通过合闸触发电路控制储能单元14的储能电容器对外放电使永磁选相开关a极与b极开始合闸，即图1中t3时刻：

永磁选相开关a极与b极开始合闸时刻：经过t3时间永磁选相开关a极与b极主断口在指定的系统电压相位角关合，即图1中t4时刻：空载变压器a极与b极接入系统时刻。在图1中t2时刻主控程序按设定好的关合策略延时t2’时间，通过合闸触发电路控制储能电容器对外放电使永磁选相开关c极开始合闸，经过t3’时间永磁选相开关c极主断口关合，将空载变压器c极接入电网系统中，至此完成空载变压器在指定相位的安全关合。

分闸过程：当变压器在电网系统中运行时，如图2所示，通过电流传感器将系统电流信号送入选相合分闸控制器内，在控制器内通过ad转换将电信号转换为数字信号，主控器12分析计算出系统电流零度相位角出现的时刻。当需要切除空载变压器时，分闸电指令发出后，首先经过数据通讯单元3将分闸电指令转化为光信号传送给选相合分闸控制器，此时，选相合分闸控制器1的处理过程与图1所示过程相似，首先是选相合分闸控制,1收到分闸指令，主控器12计算出从收到分闸指令到系统电流随后的过零点相隔时间段，主控器12延时相应时间段，在随后系统电流的过零点时刻，主控程序按设定好的切除策略延时指定时间，通过分闸触发电路控制储能电容器对外放电使永磁选相开关a极开始分闸，经过一固定时间永磁选相开关a极主断口在指定的系统电流相位角开断。从计算出的电流过零点时刻开始，主控器12按设定好的切除策略延时指定时间，通过分闸触发电路控制储能电容器对外放电使永磁选相开关b极c极开始分闸，经过一定时间永磁选相开关b极与c极主断口在指定的系统电流相位角开断，至此完成空载变压器按设定好的切除策略从电网系统中切除，从而为下次的关合策略作好准备。

如图2中所示的上位机操作界面采用c#语言开发作制，操作界面中可，以设定关合策略中的延时时间，设置数据指令经过上位机传入数据通讯单元，由数据通讯单元将数据转化为光信号传送给选相合分闸控制器，主控程序将所接收到的数据存储在数据记录单元。可以供主控程序在执行具体操作时调用。

需要说明的是，本实用新型中，所用到的程序都是电子电路控制中的常规程序，不需要本领域技术人员重新编写。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本实用新型的优选方案，因此本领域的技术人员对本实用新型中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本实用新型的原理，实现的仍是本实用新型的目的，均属于本实用新型所保护的范围。