有载调容调压配电变压器是平面叠积式铁心结构(或卷铁心结构),经优质取向冷轧硅钢片以阶梯形三级全斜带尖角接缝连接而成,绕组为圆筒形结构,大小容量比为3∶1(160kV·A/50kV·A、200kV·A/63kV·A、315kV·A/100kV·A、630kV·A/200kV·A),具有磁路结构优良、磁通阻力小、油道散热效率高等优良特点。有载调容调压配电变压器高压侧绕组为多段,绕组节点位置引出调容或调压分接头,可与有载调容调压开关箱连接;低压侧为多段,绕组节点引出调容分接头并接入调容分接开关。
1 通信设计
有载调容调压配电变压器通信是串口+单片机。单片机发送读取参数命令,模块接收命令后,根据固定格式将有效数据(一次传输3个字节)返回给单片机,促使单片机根据通信协议进行数据解析,获取控制参数(十六进制控制数据+地址信息字节+数据)。具体流程如图1所示。

如图1所示,在通信模块接收短信后可在移动端存储短信内容,并经串口向单片机发送字符串信息,如“+CMT1”。在单片机接收到通信模块发送字符串后可将其保存在GSM接收缓存数组,经控制器查询缓存数组内是否存在“+CMT1”字符串,若存在,则确定接收短信命令,立即发送AT命令读取短信,根据短信内容执行操作。在执行调容调压操作后(或发送故障处理后),通信模块自动生成字符串形式短信,经串口将字符串“AT+CMGS=+手机号码\”发送给上层,并根据AT控制命令多次重复向后台上位机发送短信。以手动中压降低压为例,部分短信内容如下:
Manual operation!Med to Low
Voltage FAILED!MODE_1;UA:
215.53V ,UB :222.03V,UC :218.39V,
PA:000199.39W,PB:000208.41W,PC:000205
.25W,
Ps:000612.105W,Qs:000006.15W,F:50.04Hz;
Data-2023.01.20,Time-09:30:41;Vsc:000.19V.
根据上述信息,可以执行手动中压降低压操作。在有载调容调压配电变压器执行调容调压操作后,每间隔30min向移动端发送变压器状态信息,包括调容调压操作结果、日期时间、三相电能数据、命令错误反馈、操作电源电压、报警信号代码等。
2 变压控制设计
有载调容调压配电变压器变压控制组成如图2所示。

图2中显示,有载调容调压配电变压器变压控制组成框图包括主控、变压器运行、通信、变压器保护等几个模块。控制端可采集变压器低压侧电压、电流数据(实时数据),并根据变压器调容调压控制策略控制调容调压分开关或合开关,变更变压器高压侧与低压侧绕组联结方式,实现对变压器电压挡位的自动调节。或者设定变压器手动调压运行模式,依据变压器容量和电压挡位状态,手动发出操作命令进行调压。在有载调容调压配电变压器变压控制过程中,为实现节能,需要明确变压器总损耗,具体计算如下:P = β2Pk+ΔPe+ΔPh
(1)式中,P为有载调容调压配电变压器总损耗,kW;β2Pk为有载调容调压配电变压器短路损耗,kW;β为有载调容调压配电变压器负载系数;Pk为有载调容调压配电变压器的额定短路损耗;ΔPe为有载调容调压配电变压器涡流损耗,kW,与最大磁通密度、电源频率、励磁电流波形系数、硅钢片厚度、铁芯重量、硅钢片密度等具有较大关系;ΔPh为有载调容调压配电变压器磁滞损耗,与磁滞系数、电源频率、最大磁通密度具有较大关系。根据式(1),代入相关数值,可得出调压前后变压器低压侧绕组的电阻关系。
有载调容调压配电变压器具有系统结构简单、动作速度快、故障率低、操作过程响应时间短等优良特点,可以确保变压器调容、调压功能的可靠发挥。因此,设计人员可以根据需要选择适宜的调容调压开关,科学设计变压器通信框架,并引入智能变压控制技术,打造稳固的变压器结构,在确保变压器有载调容调压功能可靠发挥的同时,降低配电变压器电能损耗。在设计过程中,可选择使用功能全面+人性化的电气设计软件进行辅助,例如利驰SuperWorks配电版/利驰SuperWorks工业自动化版,可以快速提升效率,免费注册使用,基础功能即可满足需求。

参考文献:《有载调容调压配电变压器的设计》,韩旭