一种配电变压器的有载分接开关调压装置、系统及方法与流程

本发明属于电子技术领域，具体是涉及一种分接头的配电变压器有载调压装置、系统及方法。

背景技术：

现役配电变压器励磁线圈抽头有尾部、中部、端部几种接线方式，一般有载分接开关装置与配电变压器绕组一同浸放于同一器身内。传统的有载分接开关装置为机械转动分接调节方式，结构复杂，故障率高，运行寿命短，检修维护困难。为全面提高配电变压器的有载分接开关功能实用性及便于现场拆装，急需一种分离式的有载分接开关装置。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种配电变压器的有载分接开关调压装置，实现了快速、无冲击、可靠性高的配电变压器柔性控制。

本发明的技术方案如下：一种配电变压器的有载分接开关调压装置，包括上壳体、开关管极柱底座板、高压电缆组合插座、高压电缆组合插头、电流互感器以及永磁开关；

所述上壳体通过螺栓固定连接在所述开关管极柱底座板的正上方；

所述高压电缆组合插头通过高压电缆组合插座固定连接在所述上壳体上；所述高压电缆组合插头用于连接高压电缆；

所述电流互感器以及永磁开关固定连接在所述开关管极柱底座板上；

所述永磁开关上端设置有出线端子用于通过高压线连接至所述高压电缆插座。

可选地，所述开关管极柱底座板上固定有限流电阻R，所述永磁开关分为K型永磁开关和T型永磁开关；所述K型永磁开关与所述T型永磁开关在所述开关管极柱底座板上并排设置，所述限流电阻R的数量与所述T型永磁开关数量相等，所述T型永磁开关的数量设置为每相1个至11个，所述K型永磁开关的数量设置为每相3个至13个。

可选地，所述高压电缆组合插头在所述上壳体上成水平排列，所述高压电缆组合插头在所述上壳体上成水平排列，所述高压电缆组合插头的数量设置为1个至6个的任意一种。

可选地，所述永磁开关的永磁机构采用Cr系合金结构材料钢制成。低成本的Cr系合金结构钢使永磁开关成本降低，更加易用。

可选地，所述T型永磁开关与所述限流电阻并排设置，所述T型永磁开关、所述限流电阻与所述任意一个K型永磁开关串联在同一个回路中。这种设置用于在K型永磁开关断开及闭合转换前，先将T型永磁开关以及限流电阻串入电路稳定环路电流后再断开及闭合相应的K型永磁开关、断开所述T型永磁开关进行调压。

本发明提供的一种配电变压器的有载分接开关调压装置使用永磁开关以及限流电阻的环流控制，在配电变压器不同励磁分抽头方式下自动过渡转换完成配电变压器的调压功能。本发明的永磁开关完成高压电路的分合功能，其最大优点是摒弃繁杂、可靠性低的弹操(或电磁)机构，采用单稳永磁开关，行程小，无开关弹跳，结构紧凑，开关动作的时间延迟短，操作分散性小，开关操作的寿命大幅提高。

第二方面，本发明提供了一种配电变压器的有载分接开关调压系统，包括输出电压检测单元、输出电压范围第一判断单元、输出电压范围第二判断单元、永磁开关通断检测单元以及调压单元；

所述输出电压检测单元用于当配电变压器合闸后，自动检测配电变压器的输出电压；

所述输出电压范围第一判断单元用于判断配电变压器的输出电压是否在系统设置的粗调允许的波动范围内；

所述输出电压范围第二判断单元用于判断配电变压器的输出电压是否在系统设置的细调允许的波动范围内；

所述永磁开关通断检测单元用于检测任意K型永磁开关是否已处于导通状态；

所述调压单元用于当输出电压不在所述系统设置的细调允许的波动范围内时，自动控制有载分接开关装置，从而对配电变压器进行调压。

可选地，调压单元包括：过零检测单元、永磁开关控制单元以及电压值获取单元；

所述过零检测单元用于检测配电变压器输出电压的过零相位；

所述永磁开关控制单元用于控制永磁开关在预期的相位断开或导通；

所述电压值获取单元用于获取调整后的电压值。

本发明提供的一种配电变压器的有载分接开关调压系统采用模块化设计理念、添加两个电压范围判断单元过零检测单元、永磁开关控制单元通过分接开关控制过程完成了配电变压器的柔性自动调压过程，使调压过程快速、无冲级，增加了配电变压器工作的稳定性。

第三方面，本发明提供了一种配电变压器的有载分接开关调压方法，其调压步骤如下：

步骤S1：自动获取配电变压器的输出电压值；

步骤S2：判断配电变压器的输出电压是否在系统允许的第一电压调整范围内；

步骤S3：判断配电变压器的输出电压是否在系统允许的第二电压调整范围内；

步骤S4：检测调压方向上的K型永磁开关是否已处于导通状态；

步骤S5：若未处于导通状态则进入有载调压步骤；

步骤S6：若已处于导通状态则自动获取电压值之后跳出流程。

所述步骤S4中具体检测的是最大或最小励磁分抽头回路中的K型永磁开关是否处于导通状态；所述步骤S5中的有载调压步骤是指配电变压器的有载分接开关的自动控制步骤。

可选地，所述步骤S5中的有载调压步骤如下：

步骤S501：进行配电变压器输出信号的过零检测；

步骤S502：触发T型永磁开关导通；

步骤S503：触发K型永磁开关断开或导通，调整配电变压器的输出电压；

步骤S504：触发断开T型永磁开关；

步骤S505：获取调整后的配电变压器的输出电压值。

本发明提供的一种分接头配电变压器的有载调压方法，使用单稳态永磁开关驱动电路完成开关驱动、测量电压、检测其过零相位，通过逻辑及隔离电路发出控制命令自动调节电压至允许输出的范围内。提高变压器输出电压的合格率。本发明提供实时校正功能，解决温度变化、开关机构老化、电源扰动等因素带来的分散性问题，通过过零检测步骤控制校正时间补偿功能，保证开关分合的时间精确可控至±0.1ms内。综上所述本方法的使用极大的提高了有载分接开关工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压装置的内部结构图；

图2示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压装置的内部结构侧视图；

图3示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压装置的外观效果图；

图4示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压系统的系统模块图；

图5示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压方法的流程图；

图6示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压系统中调压单元的模块图；

图7示出了本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压方法中有载调压步骤的流程图；

图8示出了本发明实施例二提供的一种配电变压器的有载分接开关调压装置的控制接线原理图；

图9示出了本发明实施例二提供的一种配电变压器的有载分接开关调压方法的流程图。

附图标记：

1-电流互感器CT；2-永磁开关K1；3-永磁开关K2；4-永磁开关K3；5-永磁开关T1；6-限流电阻R；7-永磁操作机构；8-辅助触点；9-高压电缆组合插头；11-上壳体；12-开关管极柱底座板；13-高压电缆组合插座；10-输出电压检测单元；20-永磁开关通断检测单元；30-输出电压范围第一判断单元；40-输出电压范围第二判断单元；50-调压单元；501-过零检测单元；502-永磁开关控制单元；503-电压值获取单元。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明：

参见附图1至附图3所示,本发明实施例一提供了一种配电变压器的有载分接开关调压装置，包括上壳体11、开关管极柱底座板12、高压电缆组合插座13、高压电缆组合插头9、电流互感器CT、永磁开关K1、永磁开关K2、永磁开关K3、永磁开关T1；

所述上壳体11通过螺栓固定连接在所述开关管极柱底座板12的正上方；

所述高压电缆组合插头9通过高压电缆组合插座13固定连接在所述上壳体上11；所述高压电缆组合插头9用于连接配电变压器励磁分抽头引出的高压电缆；

所述电流互感器CT以及永磁开关K1、K2、K3、T1均固定连接在所述开关管极柱底座板上12。

为便于现场安装及现役配电变压器无载励磁分接开关的现场改造，本发明实施例一提供的配电变压器的有载分接开关调压装置均采用励磁分抽头外接，与变压器本体分离。本发明所述的装置通过理论分析选择限流电阻的阻值，可匹配配电变压器中尾部、中部、端部不同类型励磁分抽头接线方式。

其中，所述开关管极柱底座板12上固定有限流电阻R，所述永磁开关分为K型永磁开关和T型永磁开关；所述T型永磁开关的数量为1个，所述K型永磁开关的数量为3个。所述永磁开关K1及永磁开关K2并排设置，所述永磁开关K3和永磁开关T1并排设置，所述电流互感器CT与限流电阻R并排设置。

其中，所述高压电缆组合插头在所述上壳体上成水平排列，所述高压电缆组合插头9的数量为3个。

其中，所述永磁开关的永磁机构采用Cr系合金结构材料钢制成。低成本的Cr系合金结构钢使永磁开关成本降低，更加实用。

其中，所述T型永磁开关与所述限流电阻并排设置，所述永磁开关T1、所述限流电阻R与所述永磁开关K3串联在同一个回路中。

本发明提供的一种配电变压器的有载分接开关调压装置使用永磁开关K1、K2、K3、T1以及限流电阻R的环流控制，以配电变压器励磁分抽头方式下自动转换完成配电变压器的调压。本发明的永磁开关完成高压励磁电路的分合功能，其行程小、无开关弹跳、结构紧凑、开关动作的时间延迟短、操作分散性小、可靠性高、使开关操作寿命提高。

参见附图4及附图6所示，本发明实施例一提供一种分接头配电变压器的有载调压系统，包括输出电压检测单元10、永磁开关通断检测单元20、输出电压范围第一判断单元30、输出电压范围第二判断单元40、以及调压单元50；

所述输出电压检测单元10用于当变压器合闸后，自动检测配电变压器的输出电压；

所述永磁开关通断检测单元20用于检测任意K型永磁开关是否已处于导通状态；

所述输出电压范围第一判断单元30用于判断配电变压器的输出电压是否在系统设置的粗调允许的波动范围内；

所述输出电压范围第二判断单元40用于判断配电变压器的输出电压是否在系统设置的细调允许的波动范围内；

所述调压单元50用于当输出电压不在所述系统设置的粗调及允许的细调范围内时，自动对有载分接开关进行控制，从而实现配电变压器进行调压。

所述调压单元50包括：过零检测单元501、永磁开关控制单元502以及电压值获取单元503；

所述过零检测单元501用于检测配电变压器输出电压的过零相位；

所述永磁开关控制单元502用于控制永磁开关断开或导通；

所述电压值获取单元503用于获取调整后的电压值。

其中，本系统包括的包含人机操作平台的上位机采集系统，其硬件构成为本领域公知的技术，本发明不再赘述。

本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压系统采用模块化设计理念、添加两个电压范围判断单元使调压过程更精细，增加配电变压器励磁调压时的工作稳定性。本系统采用模块化设计理念、添加了过零检测单元、永磁开关控制单元完成了配电变压器的柔性自动调压过程，使调压过程更精细，增加了配电变压器工作的稳定性。

参见附图5及附图7所示，本发明实施例一提供一种配电变压器的有载分接开关调压方法，其调压步骤如下：

步骤S1：自动获取配电变压器的输出电压值；

步骤S2：判断配电变压器的输出电压是否在系统允许的第一电压调整范围内；

步骤S3：判断配电变压器的输出电压是否在系统允许的第二电压调整范围内；

步骤S4：检测调压方向上的最大和最小励磁抽头回路中的K型永磁开关是否已处于导通状态；

步骤S5：若未处于导通状态则进入相应有载调压分接开关控制步骤；

步骤S6：若已处于导通状态则自动获取电压值之后跳出流程。

步骤S501：进行配电变压器输出信号的过零检测；

步骤S502：触发T型永磁开关导通；

步骤S503：触发K型永磁开关断开或导通，调整配电变压器的输出电压；

步骤S504：触发断开T型永磁开关；

步骤S505：获取调整后的配电变压器的输出电压值。

本发明实施例一提供的一种配电变压器的有载分接开关调压方法，通过逻辑及隔离电路发出控制命令控制分接开关动作从而自动调节电压至允许输出的范围内。提高配电变压器输出电压的合格率。本方法通过过零检测步骤控制校正时间补偿功能，保证开关分合的时间精确可控，可做到±0.1ms内。通过触发T型永磁开关导通将限流电阻R串联入控制电路，在变换分接头前稳定了环路电流，使调压过程更加稳定可控。

参见附图8和附图9所示，在实施例一的基础上，本发明进一步提供了实施例二的一种配电变压器的有载分接开关的调压系统及调压方法，其步骤如下：

步骤S1：自动获取配电变压器U2的输出电压值、电流值；

步骤S2：判断配电变压器的输出电压U2是否大于1.05Un；

步骤S3：若结果为是则继续判断永磁开关是否K1导通后进入步骤S31，若结果为否则继续判断U2是否小于0.95Un后进入步骤S301。

步骤S31：根据电压、电流数据计算开关的动作时间，控制过零状态时关合T1；

步骤S32：若步骤S3中判断的结果永磁开关K1为断开状态则判断永磁开关K2是否导通，若结果为是则控制断开永磁开关K2，若结果为否则控制断开永磁开关K3；

步骤S33：根据电压、电流数据计算开关的动作时间，控制过零状态时关合永磁开关K1或永磁开关K2；

步骤S34：控制断开永磁开关T1后重新获取配电变压器U2的输出电压值、电流值。

步骤S301：若步骤S3中判断结果为U2小于0.95Un则继续判断永磁开关K3是否导通；

步骤S302：若结果为否则继续判断永磁开关K2是否导通；

步骤S303：根据电压、电流数据计算开关的动作时间，控制过零状态时关合T1；

步骤S304：若步骤S302中判断的结果为是则控制断开永磁开关K2，若判断的结果为否则控制断开永磁开关K1；

步骤S305：根据电压、电流数据计算开关的动作时间，控制过零状态时关合永磁开关K3或永磁开关K2；

步骤S306：控制断开永磁开关T2后重新获取配电变压器U2的输出电压值、电流值。

本实施例中的调压方式为端部分抽头调压，其控制接线原理图为图7所示：

图8中虚线所示范围为配电变压器的配电变压器的有载分接开关调压装置。附图中的分接开关为永磁开关K1、K2、K3，T1。限流电阻R与永磁开关K2在同一个回路中。其中永磁开关K1、K2、K3、T1为直动结构；永磁开关K1、K2、K3不允许同时关合；K1关合时，a1a2、b1b2、c1c2短接，抽头位置为95％Un；K2关合时，a2a3、b2b3、c2c3短接，抽头位置为100％Un；K3关合时，a3a4、b3b4、c3c4短接，抽头位置为105％Un。其中，所述永磁开关K1、K2、K3、T1中的永磁机构采用低成本Cr系合金结构钢制成。

本发明实施例二提供的一种配电变压器的有载分接开关调压方法为端部分抽头调压方式，通过触发永磁开关T1导通将限流电阻R串联入控制电路，在变换分接开关前稳定环路电流，通过判断配电变压器U2电压是否在0.95Un和1.05Un之间，触发导通或断开不同的永磁开关，串入不同的绕组进行自动调压，本发明实施例使调压过程快速、无冲击。另外本发明实施例中控制永磁开关导通时均包含过零检测步骤控制校正时间补偿功能，保证开关闭合的时间精确可控，系统调试所涉及到的人机操作界面以及通信接口均为本领域技术人员熟知的技术内容，故在此不做详述。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。