一種變壓器合閘勵磁涌流消除器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及電力變壓器領(lǐng)域，具體涉及一種變壓器合閘勵磁涌流消除器。
【背景技術(shù)】
[0002]
變壓器是電力系統(tǒng)中進行能量轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，長期以來，變壓器合閘時總是會產(chǎn)生較大幅值的勵磁涌流，常常導(dǎo)致變壓器保護動作而合閘失敗，也因勵磁涌流較大、諧波復(fù)雜而對系統(tǒng)及其它電力設(shè)備有不良影響，傳統(tǒng)的直接合閘不可避免會產(chǎn)生勵磁涌流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變壓器合閘勵磁涌流消除器，能夠完全消除變壓器合閘勵磁涌流，使變壓器合閘不經(jīng)過暫態(tài)過程，不對電網(wǎng)系統(tǒng)和環(huán)境產(chǎn)生任何危害。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種變壓器合閘勵磁涌流消除器，包括電壓測量模塊、控制器、電源模塊，電壓測量模塊分別與系統(tǒng)側(cè)電壓互感器和負載側(cè)電壓互感器連接，電壓檢測還連接控制器，控制器連接電源模塊；所述電壓測量模塊用于測量電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)和負載側(cè)母線電壓，包括電壓變換器、電壓形成及運算放大器回路、采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器，電壓變換器連接電壓形成及運算放大器回路，電壓形成及運算放大器回路連接采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器；所述控制器包括CPU模塊、PffM驅(qū)動電路、人機接口模塊、斷路器控制與狀態(tài)模塊，CPU模塊連接有采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器，CPU模塊還分別與PffM驅(qū)動電路、人機接口模塊、斷路器控制與狀態(tài)模塊連接；所述電源模塊包括勵磁電源、整流濾波器、PWM逆變器，勵磁電源連接整流濾波器，整流濾波器連接PWM逆變器，PWM逆變器連接主變壓器負載側(cè)，整流濾波器和PWM逆變器還與PffM驅(qū)動電路連接；所述整流濾波器和PWM逆變器由大功率電力電子電器組成。
[0005]優(yōu)選的，還包括勵磁變壓器，勵磁變壓器設(shè)于PffM逆變器與負載側(cè)母線之間，當勵磁側(cè)電壓較高時，可使用勵磁變壓器升高勵磁電壓至變壓器勵磁側(cè)額定電壓。
[0006]優(yōu)選的，所述人機接口模塊包括顯示器、鍵盤，用于向CPU模塊輸入系統(tǒng)參數(shù)、控制指令等。
[0007]優(yōu)選的，所述斷路器控制與狀態(tài)模塊包括光電隔離器、并行接口電路，光電隔離器設(shè)于系統(tǒng)側(cè)斷路器與負載側(cè)斷路器處，系統(tǒng)側(cè)斷路器、負載側(cè)斷路器的位置、狀態(tài)信號經(jīng)過光電隔離器的隔離轉(zhuǎn)換后，通過并行接口電路連接CPU模塊；同時，CPU通過并行接口電路、光電隔離器向系統(tǒng)側(cè)斷路器、負載側(cè)斷路器發(fā)送分閘、合閘命令，控制斷路器的分閘、合閘。
[0008]優(yōu)選的，所述大功率電力電子電器為IGBT、IGCT, GTO, MOSFET或SIT。
[0009]一種變壓器合閘勵磁涌流消除器的方法，在控制器控制下，在變壓器負載側(cè)繞組加入幅值從O開始快速增大的勵磁電壓，而在變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組上產(chǎn)生與系統(tǒng)側(cè)母線電壓相位一致的繞組電壓，在變壓器負載側(cè)勵磁電流達到額定勵磁電流時，變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組產(chǎn)生額定電壓，通過控制器微調(diào)PWM逆變器調(diào)制信號，使變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓與系統(tǒng)側(cè)母線電壓大小、相位完全一致，滿足同期合閘條件，系統(tǒng)側(cè)斷路器合閘時，變壓器鐵芯中已建立了穩(wěn)態(tài)磁場，變壓器合閘不經(jīng)過暫態(tài)過程，繞組中不產(chǎn)生勵磁涌流。
[0010]一種變壓器合閘勵磁涌流消除器的方法，其特征在于:在變壓器空載合閘前，CPU模塊通過調(diào)節(jié)PWM調(diào)制信號，通過總線及并行接口電路，向整流濾波器和PWM逆變器的大功率電力電子器件柵極發(fā)送控制命令，控制大功率器件的導(dǎo)通與截止，從而控制PWM逆變器輸出從O開始快速增大的輸出電壓，經(jīng)過勵磁變壓器升壓成為合閘主變壓器的勵磁電壓；CPU模塊控制PffM調(diào)制信號，使其相位復(fù)合根據(jù)變壓器參數(shù)計算結(jié)果、幅值為從O開始的、按預(yù)定函數(shù)(如斜坡函數(shù)、雙曲函數(shù))曲線快速增加，使PWM逆變器輸出電壓快速達到穩(wěn)定值，勵磁變壓器輸出電壓快速達到合閘主變壓器的額定勵磁電壓，變壓器繞組中產(chǎn)生的勵磁電流也從O開始快速增加并迅速達到額定值，變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓也快速達到穩(wěn)定電壓；通過測量系統(tǒng)側(cè)及負載側(cè)的母線經(jīng)過電壓互感器輸入CPU模塊的電壓，計算變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓與系統(tǒng)側(cè)母線電壓的相位與幅值差，微調(diào)PWM逆變器調(diào)制信號，使變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓與系統(tǒng)側(cè)母線電壓大小、相位完全一致，完全滿足同期合閘條件，此時，控制器向系統(tǒng)側(cè)斷路器發(fā)出合閘命令，變壓器完成合閘操作；變壓器合閘時，鐵芯中已建立穩(wěn)態(tài)磁場，繞組電壓等于系統(tǒng)側(cè)母線電壓，變壓器合閘不經(jīng)過暫態(tài)過程直接進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)，變壓器繞組中不產(chǎn)生勵磁涌流。此時，變壓器合閘勵磁涌流消除器可以停止工作、退出運行狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明提供一種變壓器合閘勵磁涌流消除器，有益效果如下:
1、采用同期合閘的方式，從根本原理上徹底解決變壓器合閘勵磁涌流難題，同時，具有電壓控制精確、輸出穩(wěn)定、響應(yīng)時間短、適合快速投切等優(yōu)點。
[0012]2、采用大功率電力電子電器，在勵磁側(cè)電壓不高時，可不采用升壓勵磁變壓器，因此，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，可以制作成移動式、車載式的輕便結(jié)構(gòu)，適合工業(yè)批量生產(chǎn)。
[0013]3、采用新型大功率電力電子器件，可提高整個消除器的功率和響應(yīng)速度，適合變電站、電力機車等復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境中使用。
[0014]4、可根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，變壓器合閘勵磁涌流消除器可以是單相或者三相方式。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
圖1為本發(fā)明變壓器合閘勵磁涌流消除器與電網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明變壓器合閘勵磁涌流消除器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1、2所示，一種變壓器合閘勵磁涌流消除器，包括:
(O電壓測量模塊，電壓測量模塊包括電壓變換器、電壓形成及運算放大器回路、采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)側(cè)及負載側(cè)一次側(cè)電壓經(jīng)過電壓互感器、電壓測量模塊后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，讀入CPU模塊。
[0017](2)電源模塊，電源模塊由勵磁電源、整流濾波器、PWM逆變器組成，勵磁電源采用380/220V交流電源，經(jīng)過變換后，為變壓器提供勵磁電壓；勵磁電源連接整流濾波器，整流濾波器連接PWM逆變器，PWM逆變器連接主變壓器負載側(cè)；整流濾波器由6組IGBT、IGCT,GT0、M0SFET或SIT等大功率電力電子器件組成的三相全控整流橋、濾波電容器組成；PWM逆變器是由6組大功率電力電子器件組成的三相全控逆變橋，其結(jié)構(gòu)、元件與三相全控整流橋完全一樣，在控制器控制下，工作在整流方式下，PWM逆變器的輸入端正負極連接整流濾波器輸出端，整流橋和逆變橋電力電子器件柵極Gl至G12與控制器的PffM驅(qū)動電路連接。其功能是將勵磁電源先通過整流濾波成直流電壓的同時，經(jīng)過PWM方式逆變成交流電壓，再經(jīng)過必要的勵磁變壓器升壓至負荷側(cè)電壓，為變壓器合閘提供勵磁電流。
[0018](3)控制器，電網(wǎng)側(cè)電壓互感器和負載側(cè)電壓互感器的輸出端連接至由電壓變換器、電壓形成及運算放大器回路、采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器組成電壓測量模塊，電壓測量模塊的輸出端連接至CPU模塊的數(shù)據(jù)總線，用于測量電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)和負載側(cè)母線電壓；斷路器控制與狀態(tài)模塊輸出端連接至CPU模塊的輸入輸出接口，用于向CPU模塊輸入斷路器狀態(tài)信息，和CPU向斷路器發(fā)送分閘、合閘命令；PWM驅(qū)動電路輸入端連接至CPU模塊的輸入輸出接口，用于CPU模塊向整流器和PffM逆變器的大功率電力電子器件發(fā)出柵極控制命令，控制大功率電力電子器件的導(dǎo)通和截止，完成將勵磁電源經(jīng)整流濾波、PffM逆變變換成變壓器勵磁電壓，提供變壓器合閘勵磁電流。人機接口模塊連接至CPU模塊的輸入輸出接口，包括顯示器、鍵盤等，用于向CPU模塊輸入系統(tǒng)參數(shù)、控制指令等。
[0019]同時，變壓器合閘時的運行環(huán)境，應(yīng)該具備的電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備:系統(tǒng)側(cè)母線、負載側(cè)母線、系統(tǒng)側(cè)電壓互感器、負載側(cè)電壓互感器、系統(tǒng)側(cè)斷路器、負載側(cè)斷路器，以及勵磁電源；本發(fā)明的變壓器合閘勵磁涌流消除器在與上述電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備相聯(lián)正常后，啟動運行。
[0020]控制器根據(jù)人機界面輸入的參數(shù)以及電壓測量模塊測量的系統(tǒng)側(cè)母線和負載側(cè)母線電壓，通過調(diào)整PWM調(diào)制函數(shù)波形，調(diào)節(jié)整流濾波器、PffM逆變器大功率電力電子器件組的導(dǎo)通和截止，控制PWM逆變器輸出電流從O開始快速增大，使變壓器勵磁電流不經(jīng)過暫態(tài)過程從O增加到額定勵磁電流，使變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組的電壓迅速達到電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的大小和相位，并且變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組的電壓與電網(wǎng)系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定同步，這一過程中的PWM逆變器輸出電壓