一种基于配电变压器自动调压的保护方法与流程

本发明涉及一种基于配电变压器自动调压的保护方法，属于输配电领域以及自动化控制领域。

背景技术：

国内目前使用的大多数配电变压器没有自动稳压功能。采用无载调压方式的配电变压器，当电压过高或过低时，必须人工停电后，手动改变变压器的分接头，改变分接头后必须测量其接触电阻。所以，实际运行的变压器分接头很少不变，以致380/220v电网电压非常不稳定。传统的机械和电动机构相结合的变压器有载调压分接开关，故障率高、动作速度慢，维护不方便，调压过程中产生的电弧易烧蚀触头，并造成油污染，严重影响有载调压变压器功能的发挥。随着电力电子技术的不断发展和成熟，以电力电子开关为基础的无触点式有载自动调压开关称为研究的主流。

目前提出的基于电力电子的自动调压方法还处于研究阶段，电力电子器件在变压器合闸瞬间无法承受10kv高压，以及在电力电子器件损坏后，没有后续保障电路保证变压器的继续运行。变压器一旦退出运行，电网配电人员将承受巨大的工作压力。本发明提供功打方法是在变压器高压侧分接开关处在串入一个保护电路，该电路在变压器合闸瞬间闭合，并联在真空接触器两端的固态继电器两端所承受的电压会减小至安全电压范围内。当固态继电器损坏，真空接触器会自动自动闭合，协助固态继电器和调压系统退出运行。

技术实现要素：

针对背景技术里电力电子自动调压的问题，本发明提出一种在变压器合闸瞬间保护固态继电器的方法以及在固态继电器退出运行时继续保证变压器正常运行的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于配电变压器自动调压的保护方法，包括以下步骤：

（1）本装置的调压系统所使用元件为全电力电子器件，主要元件包括3组共18个固态继电器和10kv真空交流接触器，调压系统主要包括电压采集系统、lcd显示系统和stm32单片机控制系统；

（2）固态继电器作用于变压器分接头处，根据调压系统所发出的控制信号改变通断方式，从而改变分接开关处的连接方式，以达到调节变压器二次侧电压的目的；

（3）10kv真空交流接触器在变压器合闸时或者在替固态继电器损坏时，都可代替固态继电器串入高压侧回路中，保证变压器的正常运行；

（4）电压采集系统采集变压器二次侧电压，并通过滤波变换和傅里叶变换换算成实际电压有效值，stm32单片机根据此电压有效值判断变压器是否出现电压缺失；

（5）stm32单片机系统是调压系统的控制核心，主要任务是根据判断结果发出控制固态继电器的命令，并及时更改lcd显示内容；

（6）lcd显示系统主要显示变压器二次侧电压，变压器当前工作档位，系统时间等等。

上述技术方案的进一步改进是：所述步骤（1）的元件为全电力电子器件，不存在传统的机械元件。

上述技术方案的进一步改进是：所述步骤（2）的固态继电器只在变压器合闸之后且没有被击穿的时候工作。

上述技术方案的进一步改进是：所述步骤（3）的10kv真空交流接触器可以在合闸时避免固态继电器承受10kv高压，可以调压系统退出运行时继续保证变压器的正常运行。

本发明的有益效果在于：

该方法采用全电力电子器件代替传统的机械式的有载分接开关的调压，通过实时采集配电变压器二次侧输出电压，判断二次侧电压是否出现电压缺相、电压严重不平衡或者固态继电器损坏的情况，若确定配电变压器二次侧电压发生异常，调压系统装置将控制10kv真空交流接触器闭合，再控制固态继电器的断开，使配电变压器能够保持供电。本发明的控制核心为stm32、f106、zet6单片机，控制调压系统的自动化动作，整个调压过程不需要人为地干预，实现配电变压器的无弧、快速、平稳调压。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的变压器分接开关处系统接线图。

图2为10kv真空接触器投入保护流程图。

图3为系统由4档切换到10kv真空接触器工作时的电压图。

图4为系统由4档切换到10kv真空接触器的过渡过程的环流图。

图5为流接触器驱动电路。

具体实施方式

实施例

本实施例的一种基于配电变压器自动调压的保护方法，其中调压系统分接开关接线方式如图1所示，abc三相接线方式一致。当配电变压器高压侧带电时，由于交流接触器k1的主触点为常闭节点，10kv真空接触器的动作线圈与变压器高压绕组w3和w4组成闭合回路，记高压绕组w3和w4两端的电压为u，则其理论计算值如下所示。

如图1所示，电压u经过分压电压rf分压之后，可得到10kv真空接触器的220v动作线圈的控制电压。真空接触器闭合后，变压器正常工作，调压控制系统上电。此时，控制系统通过采集变压器二次侧电压，判断变压器二次侧电压输出正常后，调压控制系统发出控制信号使过渡支路scr导通，在控制交流接触器k1断开，10kv真空交流接触器退出运行。然后控制scr3导通、过渡scr关断。整个启动过程全部完成，调压系统正常工作。

当调压系统正常运行时，调压系统自动监测配电变压器二次侧电压。如图2所示，其保护控制流程为

(1)设置系统的采集频率，采集配电变压器二次侧电压ua、ub、uc。

(2)将ua、ub、uc与保护整定值比较uz,若其中一相电压u<uz时，调压系统控制过度scr固态继电器导通，然后触发当前工作支路断开。

(3)经过整定的延时时间t1后，控制交流接触器k1闭合，10kv交流接触器投入运行。

(4)经过整定的延时时间t2后，控制过度scr断开。控制系统出工作，变压器仍然能够正常工作。

变压器在合闸时，为了避免高压侧10kv的高压直接加在固态继电器两端将其烧毁，需将固态继电器输出端短接，可以用真空接触器来短接固态继电器。三相交流接触器驱动电路图如图3示。

本装置选择的交流接触器为施耐德生产的三极交流接触器，型号为lc1e2501m5n，控制线圈电压为ac220v，主触头额定电流为25a。由于该接触器控制电压为ac220v，可以用市电作为驱动信号源，普通继电器作开关，继电器采用三菱公司生产的js1-12v-f，控制电压为dc12v。其电路原理图如图3示，控制信号经过74hc245缓冲和三极管s8850驱动后，将光耦tlp521-1触发，光耦输出侧将导通使得+12v的直流电压加在继电器线圈out1a上让其触点out1b动作去控制交流接触器。

模拟实验采用10kv升压变压器作为模拟电源，在升压变压器低压侧加入调压器模拟电网电压变化，变压器空载损耗0.3575kw耗、空载损耗4.3063kw、空载电流0.17%、阻抗电压百分比3.84%。启动电阻和过渡电阻为50欧。实验中不断调整调压器输出电压，调压系统自检测变压器电压做出相应的调整。图4和图5是实验中由4档调整到真空接触器支路的电压波形以及环流波形。

由图4和图5可知，即使调压系统可能因为固态继电器的损坏或者调压系统由于单片机的程序跑飞等问题造成系统不能正常工作时，本论文所提及的启动与保护支路依然能够保证变压器能够正常的工作。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。