[00370332]真空断路器选相操作智能控制器

课题来源与背景：变压器在空载合闸并网的过程中会随机产生一个很高的电流，这个电流在短时间内会回到正常的空载电流值，但瞬间产生的高电流足以使变压器差动保护误动作，导致变压器不能正常并网。现有的技术中，广泛使用的方案有在合闸时外部串联电阻电感等，这些方案可以减小励磁涌的峰值，也能够减少励磁涌流持续的时间，但效果有限，没有从根本上消除励磁涌流。近年来流行的选相控制技术理论，通过检测电网电流，无剩磁变压器在电网电流值正好为零的时刻合闸可以达到彻底消除励磁涌流的目的，但由于操作过程中各个环节都有误差，尤其真空断路器分合闸动作时间具有较大的分散性，效果并不理想。为保证动作时间稳定，真空断路器操动部分普遍已采用单稳态或双稳态永磁机构，但操动机构依然易受线圈电源电压以及环境温度湿度等多方面的影响，导致分散性不能满足高精度要求。研究目的与意义：电力变压器作为电力系统中极其重要的组成部分，其运行状态直接影响到电力系统的电能质量，虽然经过长年的改进，但是变压器的安全性依旧不高。空载变压器合闸时，会产生一个随机的电流，称之为励磁涌流。励磁涌流会造成变压器差动保护误动作，同时高电流也会对变压器线圈产生危害，需要寻找一种抑制空载变压器合闸励磁涌流危害的方法。为避免变压器差动保护误动作，需要有效识别区分励磁涌流和短路电流，或是更进一步寻找一种有效抑制或者消除变压器励磁涌流的方法。抑制变压器励磁涌流能够防止差动保护误动作，还能更好地保护变压器的自身组件，增加变压器使用寿命。也正是因为如此，在空载变压器合闸时需要应用各种手段来消除励磁涌流，近些年来，选相控制作为最受关注的方案，对于消除励磁涌流有本质上的效果。主要论点与论据：选相控制，简单来说，就是使机械开关的接触点准确地在需要的时刻开断或闭合，是近年来发展起来的一种可控制开关，也称为同步开关。同步开关技术是传统机械开关与电子技术的完美结合，对于投切变压器，尤其是在空载变压器合闸的时候，相对于原始方案，会更有效的减少甚至消除励磁涌流。同步开关的发展，使得原始的机械开关重新焕发青春，控制型开关已经成为开关方面的发展趋势。如何使同步开关更准确更稳定，是投切变压器、电容器等等设备时防止涌流现象的根本要求和急需解决的任务。创见与创新：变压器空载合闸过程中产生的励磁涌流，易使变压器继电保护误动作，也会对变压器设备和电网产生不利影响。相对于多种外部措施限制涌流的方法，选相合闸技术可以更有效的削减励磁涌流。从变压器空载合闸的暂态过程着手，针对励磁涌流进行了理论计算分析和仿真分析，通过分析验证相关方法减小和抑制励磁涌流的效果和存在的局限性，结果表明变压器选相合闸的方法能够最有效消除励磁涌流，减小对系统的冲击；同时针对同步开关技术的误差时间进行了分析仿真，结果表明合闸的时间误差需要控制在0.5毫秒以内。社会经济效益：变压器作为电力系统中重要的组成部分，其安全稳定直接影响到电力相关的各个方面。空载变压器合闸时产生的励磁涌流对变压器本身有极坏影响，极易导致变压器线圈损坏，同时会导致变压器防止短路电流的差动保护误动作，使变压器不能启动。通过选相控制作为最受关注的方案，对于消除励磁涌流有本质上的效果，安全可靠。