一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法技術

本發明專利技術公開一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法，其技術方案包括以下步驟：（1）調壓系統使用全電力電子器件，調壓系統包括電壓采集系統、顯示系統和單片機控制系統；（2）固態繼電器作用變壓器分接頭，改變通斷、分接開關的連接方式和調節變壓器二次側電壓；（3）真空交流接觸器串入高壓側回路；（4）采集二次側電壓，換成實際電壓有效值，單片機判斷電壓缺失；（5）單片機系統是控制核心，控制固態繼電器，更改顯示內容；（6）顯示系統顯示變壓器二次側電壓，變壓器當前工作檔位，系統時間等等。本發明專利技術的控制核心為單片機，控制調壓系統的自動化動作，整個調壓過程不需要人為地干預，實現配電變壓器的無弧、快速、平穩調壓。

A Protection Method Based on Automatic Voltage Regulation of Distribution Transformer

The invention discloses a protection method based on automatic voltage regulation of distribution transformer, and its technical scheme includes the following steps: (1) the voltage regulation system uses all power electronic devices, and the voltage regulation system includes voltage acquisition system, display system and single chip computer control system; (2) the solid state relay acts on the transformer tap, changing the connection mode of on-off and tap switch and regulating transformer. Secondary voltage; (3) Vacuum AC contactor series into high-voltage side circuit; (4) acquisition of secondary voltage, to replace the actual voltage RMS, MCU judge the voltage loss; (5) MCU system is the control core, control solid-state relay, change the display content; (6) display system shows the secondary voltage of transformer, current working gear of transformer, system time and so on. The control core of the invention is a single chip computer, which controls the automatic action of the voltage regulation system. The whole voltage regulation process does not need human intervention, and realizes the arcless, fast and stable voltage regulation of the distribution transformer.

【技術實現步驟摘要】
一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法
本專利技術涉及一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法，屬于輸配電領域以及自動化控制領域。
技術介紹
國內目前使用的大多數配電變壓器沒有自動穩壓功能。采用無載調壓方式的配電變壓器，當電壓過高或過低時，必須人工停電后，手動改變變壓器的分接頭，改變分接頭后必須測量其接觸電阻。所以，實際運行的變壓器分接頭很少不變，以致380/220V電網電壓非常不穩定。傳統的機械和電動機構相結合的變壓器有載調壓分接開關，故障率高、動作速度慢，維護不方便，調壓過程中產生的電弧易燒蝕觸頭，并造成油污染，嚴重影響有載調壓變壓器功能的發揮。隨著電力電子技術的不斷發展和成熟，以電力電子開關為基礎的無觸點式有載自動調壓開關稱為研究的主流。目前提出的基于電力電子的自動調壓方法還處于研究階段，電力電子器件在變壓器合閘瞬間無法承受10kV高壓，以及在電力電子器件損壞后，沒有后續保障電路保證變壓器的繼續運行。變壓器一旦退出運行，電網配電人員將承受巨大的工作壓力。本專利技術提供功打方法是在變壓器高壓側分接開關處在串入一個保護電路，該電路在變壓器合閘瞬間閉合，并聯在真空接觸器兩端的固態繼電器兩端所承受的電壓會減小至安全電壓范圍內。當固態繼電器損壞，真空接觸器會自動自動閉合，協助固態繼電器和調壓系統退出運行。
技術實現思路
針對
技術介紹
里電力電子自動調壓的問題，本專利技術提出一種在變壓器合閘瞬間保護固態繼電器的方法以及在固態繼電器退出運行時繼續保證變壓器正常運行的方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法，包括以下步驟：（1）本裝置的調壓系統所使用元件為全電力電子器件，主要元件包括3組共18個固態繼電器和10kV真空交流接觸器，調壓系統主要包括電壓采集系統、LCD顯示系統和STM32單片機控制系統；（2）固態繼電器作用于變壓器分接頭處，根據調壓系統所發出的控制信號改變通斷方式，從而改變分接開關處的連接方式，以達到調節變壓器二次側電壓的目的；（3）10kV真空交流接觸器在變壓器合閘時或者在替固態繼電器損壞時，都可代替固態繼電器串入高壓側回路中，保證變壓器的正常運行；（4）電壓采集系統采集變壓器二次側電壓，并通過濾波變換和傅里葉變換換算成實際電壓有效值，STM32單片機根據此電壓有效值判斷變壓器是否出現電壓缺失；（5）STM32單片機系統是調壓系統的控制核心，主要任務是根據判斷結果發出控制固態繼電器的命令，并及時更改LCD顯示內容；（6）LCD顯示系統主要顯示變壓器二次側電壓，變壓器當前工作檔位，系統時間等等。上述技術方案的進一步改進是：所述步驟（1）的元件為全電力電子器件，不存在傳統的機械元件。上述技術方案的進一步改進是：所述步驟（2）的固態繼電器只在變壓器合閘之后且沒有被擊穿的時候工作。上述技術方案的進一步改進是：所述步驟（3）的10kV真空交流接觸器可以在合閘時避免固態繼電器承受10kV高壓，可以調壓系統退出運行時繼續保證變壓器的正常運行。本專利技術的有益效果在于：該方法采用全電力電子器件代替傳統的機械式的有載分接開關的調壓，通過實時采集配電變壓器二次側輸出電壓，判斷二次側電壓是否出現電壓缺相、電壓嚴重不平衡或者固態繼電器損壞的情況，若確定配電變壓器二次側電壓發生異常，調壓系統裝置將控制10kV真空交流接觸器閉合，再控制固態繼電器的斷開，使配電變壓器能夠保持供電。本專利技術的控制核心為STM32、F106、ZET6單片機，控制調壓系統的自動化動作，整個調壓過程不需要人為地干預，實現配電變壓器的無弧、快速、平穩調壓。附圖說明下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。圖1為本專利技術的變壓器分接開關處系統接線圖。圖2為10kV真空接觸器投入保護流程圖。圖3為系統由4檔切換到10kV真空接觸器工作時的電壓圖。圖4為系統由4檔切換到10kV真空接觸器的過渡過程的環流圖。圖5為流接觸器驅動電路。具體實施方式實施例本實施例的一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法，其中調壓系統分接開關接線方式如圖1所示，ABC三相接線方式一致。當配電變壓器高壓側帶電時，由于交流接觸器K1的主觸點為常閉節點，10kV真空接觸器的動作線圈與變壓器高壓繞組W3和W4組成閉合回路，記高壓繞組W3和W4兩端的電壓為U，則其理論計算值如下所示。如圖1所示，電壓U經過分壓電壓Rf分壓之后，可得到10kV真空接觸器的220V動作線圈的控制電壓。真空接觸器閉合后，變壓器正常工作，調壓控制系統上電。此時，控制系統通過采集變壓器二次側電壓，判斷變壓器二次側電壓輸出正常后，調壓控制系統發出控制信號使過渡支路SCR導通，在控制交流接觸器K1斷開，10kV真空交流接觸器退出運行。然后控制SCR3導通、過渡SCR關斷。整個啟動過程全部完成，調壓系統正常工作。當調壓系統正常運行時，調壓系統自動監測配電變壓器二次側電壓。如圖2所示，其保護控制流程為(1)設置系統的采集頻率，采集配電變壓器二次側電壓Ua、Ub、Uc。(2)將Ua、Ub、Uc與保護整定值比較Uz,若其中一相電壓U<Uz時，調壓系統控制過度SCR固態繼電器導通，然后觸發當前工作支路斷開。(3)經過整定的延時時間t1后，控制交流接觸器K1閉合，10kV交流接觸器投入運行。(4)經過整定的延時時間t2后，控制過度SCR斷開。控制系統出工作，變壓器仍然能夠正常工作。變壓器在合閘時，為了避免高壓側10kV的高壓直接加在固態繼電器兩端將其燒毀，需將固態繼電器輸出端短接，可以用真空接觸器來短接固態繼電器。三相交流接觸器驅動電路圖如圖3示。本裝置選擇的交流接觸器為施耐德生產的三極交流接觸器，型號為LC1E2501M5N，控制線圈電壓為AC220V，主觸頭額定電流為25A。由于該接觸器控制電壓為AC220V，可以用市電作為驅動信號源，普通繼電器作開關，繼電器采用三菱公司生產的JS1-12V-F，控制電壓為DC12V。其電路原理圖如圖3示，控制信號經過74HC245緩沖和三極管S8850驅動后，將光耦TLP521-1觸發，光耦輸出側將導通使得+12V的直流電壓加在繼電器線圈OUT1A上讓其觸點OUT1B動作去控制交流接觸器。模擬實驗采用10kV升壓變壓器作為模擬電源，在升壓變壓器低壓側加入調壓器模擬電網電壓變化，變壓器空載損耗0.3575kW耗、空載損耗4.3063kW、空載電流0.17%、阻抗電壓百分比3.84%。啟動電阻和過渡電阻為50歐。實驗中不斷調整調壓器輸出電壓，調壓系統自檢測變壓器電壓做出相應的調整。圖4和圖5是實驗中由4檔調整到真空接觸器支路的電壓波形以及環流波形。由圖4和圖5可知，即使調壓系統可能因為固態繼電器的損壞或者調壓系統由于單片機的程序跑飛等問題造成系統不能正常工作時，本論文所提及的啟動與保護支路依然能夠保證變壓器能夠正常的工作。本專利技術不局限于上述實施例所述的具體技術方案，除上述實施例外，本專利技術還可以有其他實施方式。凡采用等同替換形成的技術方案，均為本專利技術要求的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）本裝置的調壓系統所使用元件為全電力電子器件，主要元件包括3組共18個固態繼電器和10kV真空交流接觸器，調壓系統主要包括電壓采集系統、LCD顯示系統和STM32單片機控制系統；（2）固態繼電器作用于變壓器分接頭處，根據調壓系統所發出的控制信號改變通斷方式，從而改變分接開關處的連接方式，以達到調節變壓器二次側電壓的目的；（3）10kV真空交流接觸器在變壓器合閘時或者在替固態繼電器損壞時，都可代替固態繼電器串入高壓側回路中，保證變壓器的正常運行；（4）電壓采集系統采集變壓器二次側電壓，并通過濾波變換和傅里葉變換換算成實際電壓有效值，STM32單片機根據此電壓有效值判斷變壓器是否出現電壓缺失；（5）STM32單片機系統是調壓系統的控制核心，主要任務是根據判斷結果發出控制固態繼電器的命令，并及時更改LCD顯示內容；（6）LCD顯示系統主要顯示變壓器二次側電壓，變壓器當前工作檔位，系統時間等等。

【技術特征摘要】
1.一種基于配電變壓器自動調壓的保護方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）本裝置的調壓系統所使用元件為全電力電子器件，主要元件包括3組共18個固態繼電器和10kV真空交流接觸器，調壓系統主要包括電壓采集系統、LCD顯示系統和STM32單片機控制系統；（2）固態繼電器作用于變壓器分接頭處，根據調壓系統所發出的控制信號改變通斷方式，從而改變分接開關處的連接方式，以達到調節變壓器二次側電壓的目的；（3）10kV真空交流接觸器在變壓器合閘時或者在替固態繼電器損壞時，都可代替固態繼電器串入高壓側回路中，保證變壓器的正常運行；（4）電壓采集系統采集變壓器二次側電壓，并通過濾波變換和傅里葉變換換算成實際電壓有效值，STM32單片機根據此電壓有效值判斷變壓器是否出現電壓缺失；（5）...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李凱，周昊，王華芳，馬宏忠，王妍，顧蘇雯，曾顯庭，吳浩東，王倩，宋開勝，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力公司南京供電公司，河海大學，國家電網公司，國網江蘇省電力公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32