技术领域
[0001] 本申请涉及变压器故障控制技术领域，尤其涉及一种变压器中压侧中性点限流电抗器的控制系统、方法及装置。
相关背景技术
[0002] 近年来，随着经济发展和工业生产的规模化，社会对电力资源的需求呈现出爆炸性增长。电网的扩张和升级成为满足这一需求的关键。然而，随着中压电网的不断扩展，中压侧的不平衡短路故障问题日益凸显。中压侧绕组的短路阻抗相对较低，加之不平衡负载和非线性负载产生的零序电流，使得中压侧中性点接地线上的短路电流急剧增加，有时甚至超过低压侧三相短路电流的幅度。
[0003] 对于已经运行的变压器而言，由于在设计初期未能充分预见到如今短路电流的增长，导致其抗短路电流的能力不足。一旦发生短路故障，变压器绕组将面临急剧升温和内部应力的巨大挑战，这不仅可能引发火灾，还可能导致绕组变形或损坏，严重威胁电网的安全稳定运行。因此，为了确保电网的安全、稳定及可靠供电，并降低电力设备的运行压力，控制变压器中压侧中性点接地线上的短路电流成为了亟待解决的问题。
[0004] 一种可行的解决方案是在变压器中性点接地线上安装故障限流器，通过在中性点投入限流电抗器的方式有效限制非对称短路电流，从而提高变压器承受短路冲击的能力，并确保断路器的遮断容量能够适应系统的短路水平。
[0005] 然而，中性点故障限流器的控制策略设定对限流效果至关重要，不恰当的设定可能引起故障处理失误，甚至加剧设备损害。若故障识别不准确，故障限流器可能会错误动作。同样，若过零点预测不精确，故障限流器可能在不当的时间进行切换，导致快速开关在分闸时难以熄灭电弧，增加燃弧时间，缩短开关的使用寿命。此外，如果故障识别或过零点预测耗时过长，将无法在电流第一个周期内及时投入限流电抗器，从而无法为变压器提供及时的限流保护，增加设备损坏的风险。
[0006] 传统故障限流器控制策略通常基于安装点的电流信号进行故障判断，但在大负荷切换、变压器分接开关调整或运行状态变化等情况下，中性点接地线上可能出现的三相不平衡电流会导致误判。传统的故障判断方法，如基于短路电流特征、傅里叶分析或小波变换等的故障判断方法，易受短路电流直流分量、谐波及电磁干扰的影响，准确性和速度不足。同样，传统的过零点预测技术，如傅里叶算法、BP神经网络和最小二乘法等，在速度和准确性之间难以取得平衡。因此，针对如何合理设定变压器中压侧中性点故障限流器控制策略的问题，仍缺少明确有效的解决方案。
具体实施方式
[0074] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
[0075] 本申请旨在应对现代电网中日益增长的短路电流水平，以及变压器抗短路电流能力设计不足的问题。在不更换变压器的情况下，通过在变压器中性点设置故障限流器，并配合本发明提出的控制策略，及时有效的限制流经变压器的不对称短路电流，为设备的经济可靠运行提供有力的技术支持。
[0076] 在一种可能的实现方式中，变压器控制系统，包括：第一电流传感器、第二电流传感器、远端控制器、继保控制器、快速开关、限流电抗器和接地电闸；
[0077] 其中，第一电流传感器安装在变压器的进出线端，用于获取三相电电流；
[0078] 第二电流传感器安装在变压器中性点接地线上，用于获取中性点电流；
[0079] 限流电抗器一端连接变压器中压侧中性点，另一端与接地电闸连接；接地电闸另一端接地；快速开关并联在限流电抗器两端；
[0080] 远端控制器，用于在第一控制模式下，根据第一电流传感器和第二电流传感器获取的三相电电流和中性点电流，控制快速开关动作；在第二控制模式下，根据继保控制器发送的控制信号和第二电流传感器获取的中性点电流，控制快速开关动作。
[0081] 具体的，第一电流传感器和第二电流传感器采集的数据通过无线方式或有线方式发送至远端控制器。在传感器通过有线方式与远端控制器连接时，通过光纤连接，可以保证数据传输效率和稳定性。在一些实施例中，该系统在传感器和远端控制器之间设置采集模块，实现数据的采样或信号转换等，提升数据采样或处理效率。
[0082] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
[0083] 图1为本发明实施例提供的变压器中压侧中性点限流电抗器的控制方法的应用场景拓扑示意图。图1以传感器与远端控制器之间通过有线方式连接。
[0084] 如图1所示，变压器控制系统由第一电流传感器、第二电流传感器、采集模块、光纤、远端控制器、继保控制器、近端控制器、快速开关、限流电抗器和接地电闸组成。
[0085] 其中，变压器控制系统配置两组位于不同位置的电流传感器来实现精确的故障识别和过零点预测。如图1所示，第一电流传感器即变压器进出端传感器，安装在变压器的进出线端，负责监测进出线端电流，用于实时监测此处三相的电流；第二电流传感器即中性点接地线传感器，布置在变压器中性点接地线上，以捕捉中性点电流。
[0086] 采集模块负责将两个传感器采集的电信号转换为光信号，并通过光纤传输至远端控制器，实现数据的远程处理与控制。
[0087] 近端控制器位于故障限流器的安装现场，充当能够实现紧急操作的手动控制界面。近端控制器配备了直观的快速开关状态指示灯、手动分合闸按钮和复位功能。在紧急情况下，通过按下手动分合闸按钮，操作者可以直接操纵快速开关的分合动作，实现对故障限流器的即时控制。
[0088] 故障判断过程中，系统仅依赖第一电流传感器的数据，不涉及中性点接地线的电流信息，从而避免了大负荷切换、变压器分接开关调整或运行状态变化(如并列或单独运行)引起的三相不平衡电流可能造成的误判。此外，通过分析第一电流传感器的故障电流数据，系统还能够区分故障类型，判断是对称还是非对称短路。
[0089] 过零点预测过程中，第二电流传感器提供的关键数据则确保了快速开关能够在电流过零的关键时刻准确动作。
[0090] 基于图1所示的系统组成，可以满足远端控制器实现两种控制模式。控制模式1：远端控制器根据采集模块传输的第一传感器和第二传感器采集的电流信号，依次进行故障判断、过零点预测并在电流过零点时发出信号至快速开关，使快速开关断开，在回路中投入限流电抗器；控制模式2：远端控制器只接受继保控制器的分、合闸指令，并根据指令进行过零点预测，同样在在电流过零点时进行限流电抗器投切。
[0091] 其中，在控制模式1下，由于限流电抗器能够在继保动作前动作，投入运行的限流电抗器将会改变系统零序序网，因此需要对相关继保进行校核以及重新整定。控制模式1适用于限流电抗器投入后导致的零序序网变化较小，需要重新设定的继保和系统参数较少的应用场景，且远端控制器无需额外连接继保控制器，能够独立运行并自主决策限流器的投切。
[0092] 在控制模式2下，由于继保动作的判断不受限流电抗器动作的影响，则无需调整继保，但故障的判断需要与继保控制器相互配合。控制模式2适用于限流电抗器投入后导致零序序网变化较大，需重新设定的继保和系统参数众多的应用场景，且需要增设与继保控制器的连接接口，远端控制器需要根据继保控制器的指令来操作限流电抗器的投入与切除。
[0093] 在本实施例中，通过第一电流传感器和第二电流传感器，分别获取变压器进出线端的三相电电流以及中性点接地线上的中性点电流数据。确保在基于三相电电流执行相关判断时，能够有效避免由大负荷切换、变压器分接开关调整或运行状态变化(如并列或单独运行)等因素引起的三相不平衡电流，进而消除由此可能产生的误判现象。远端控制器和继保控制器提供两种控制模式及其相应的控制策略，满足不同应用场景的需求。这两种控制器能够综合第一电流传感器和第二电流传感器所获取的数据，进行综合分析。远端控制器在两种控制模式间实现灵活切换，以适应限流电抗器投入后导致的零序序网不同变化场景的需求。在本实施例中，配备了两种灵活的控制模式，使得变压器控制系统能够根据实际运行状况进行快速切换，确保系统在各种应用场景下均能保持最优性能，从而提高了系统的可靠性和稳定性。
[0094] 在上述系统结构基础上，本发明提出针对两种控制模式的控制策略，以根据实际需求对两种控制模式进行灵活切换。
[0095] 图2为本发明实施例提供的一种变压器控制系统的变压器中压侧中性点限流电抗器的控制方法的实现流程图，包括如下步骤：
[0096] S201，在第一控制模式下，控制快速开关合闸，并获取实时三相电电流和实时中性点电流，根据实时三相电电流和实时中性点电流，控制快速开关维持合闸或控制快速开关动作。
[0097] 本申请实施例提供的方法的执行主体为前述实施例的远端控制器。本领域技术人员可以理解，执行主体为控制器只是一种示例性的说明，并不能视为对本申请实施例提供的方法的限制。
[0098] 第一控制模式适应于限流电抗器投入后导致的零序序网变化较小，需要重新设定的继保和系统参数较少的应用场景。远端控制器无需额外连接继保控制器，能够独立运行并自主决策限流器的投切。
[0099] 其中，在第一控制模式下，控制快速开关合闸，使得限流电抗器被短路。
[0100] 获取实时三相电电流和实时中性点电流，旨在根据三相电电流进行故障判断。具体的，通过计算各相电流的负载角变化量，根据负载角变化量确定故障类型。
[0101] 在具体实施过程中，当所有相负载角变化量均小于设定阈值时，判定并未发生短路故障，限流电抗器无需动作；若出现任意相负载角变化量大于设定阈值，则判定已经发生了短路故障，短路故障又分为三相对称短路故障和非对称短路故障。
[0102] 其中，三相的负载角变化量均超过了设定阈值，则判定发生了三相对称短路故障，限流电抗器无需动作；否则，判定发生的是非对称短路故障，限流电抗器应当进行限流。
[0103] 在未发生短路故障或发生对称短路故障时，控制快速开关维持合闸。在发生非对称短路故障时，则进一步根据第二电流传感器采集的实时中性点电流进行过零点预测，根据过零点预测结果控制快速开关在预测的过零点时刻开闸以及之后的动作。
[0104] S202，在第二控制模式下，控制快速开关合闸，未获取到继保控制器发送的非对称短路故障信号，则控制快速开关维持合闸；否则，获取实时中性点电流，根据实时中性点电流，控制快速开关动作。
[0105] 控制模式2适用于限流电抗器投入后导致零序序网变化较大，需重新设定的继保和系统参数众多的应用场景。远端控制器需要根据继保控制器的指令来操作限流电抗器的投入与切除。
[0106] 其中，在第二控制模式下，控制快速开关合闸，使得限流电抗器被短路。未获取到继保控制器发送的非对称短路故障信号时，则未发生短路故障或发生对称短路故障，控制快速开关维持合闸。获取到继保控制器发送的非对称短路故障信号时，则进一步根据第二电流传感器采集的实时中性点电流进行过零点预测，根据过零点预测结果控制快速开关在预测的过零点时刻开闸以及之后的动作。
[0107] 在本实施例中，针对远端控制器和继保控制器提供两种控制模式及其相应的控制策略，满足不同应用场景的需求。这两种控制器能够综合第一电流传感器和第二电流传感器所获取的数据，进行综合分析。远端控制器在两种控制模式间实现灵活切换，以适应限流电抗器投入后导致的零序序网不同变化场景的需求。第一控制模式下，远端控制器基于变压器进出线端的三相电电流执行相关判断，能够有效避免由大负荷切换、变压器分接开关调整或运行状态变化(如并列或单独运行)等因素引起的三相不平衡电流，进而消除由此可能产生的误判现象。第二控制模式下，远端控制器与继保控制器配合工作完成限流电抗器接入状态的控制，提升变压器系统运行稳定性。在本实施例中，配备了两种灵活的控制模式，使得变压器控制系统能够根据实际运行状况进行快速切换，确保系统在各种应用场景下均能保持最优性能，从而提高了系统的可靠性和稳定性。
[0108] 在不同实施例中，第一控制模式和第二控制模式中，控制快速开关状态的方式不同。
[0109] 在一种可能的实现方式中，第一控制模式中，根据实时三相电电流和实时中性点电流，控制快速开关维持合闸或控制快速开关动作，包括：
[0110] 根据实时三相电电流计算各相负载角变化量；
[0111] 在各相负载角变化量均小于或等于设定变化量阈值，或，各相负载角变化量均大于设定变化量阈值时，控制快速开关维持合闸；否则，根据实时中性点电流进行过零点预测；
[0112] 根据预测结果在过零点预测时刻，控制快速开关分闸，并在设定限流时间后，根据实时中性点电流监测电流瞬时值；
[0113] 在设定检测时间内电流瞬时值持续小于瞬时值设定阈值时，确定系统发生瞬时性故障，控制快速开关合闸。
[0114] 在上述实施例基础上，在不同实施例中，根据实时三相电电流计算各相负载角变化量方式、根据实时中性点电流进行过零点预测方式、设定变化量阈值、瞬时值设定阈值等有所不同。
[0115] 在一种可能的实现方式中，第二控制模式中，获取实时中性点电流，根据实时中性点电流，控制快速开关动作，包括：
[0116] 根据实时中性点电流进行过零点预测；
[0117] 根据预测结果在过零点预测时刻，控制快速开关分闸，并在设定限流时间后，根据实时中性点电流监测电流瞬时值；
[0118] 在设定检测时间内电流瞬时值持续小于瞬时值设定阈值时，确定系统发生瞬时性故障，控制快速开关合闸。
[0119] 在上述实施例基础上，在不同实施例中，根据实时中性点电流进行过零点预测方式、设定变化量阈值、瞬时值设定阈值等有所不同。
[0120] 以下重点介绍本申请实施例根据实时三相电电流计算各相负载角变化量和根据实时中性点电流进行过零点预测方式进行详细说明。
[0121] 在本申请实施例中，故障判断基于负载角突变法进行，能够在极短的判断时间内，通过较少的采样点就可以对故障进行判断。该方法不受谐波以及电磁干扰影响，原理简单且无需设定合适的初值保证收敛性，保证故障判断的快速性、准确性以及可靠性。
[0122] 以系统正常运行情况下电压的过零时间作为相位参考点，则系统的负载电流通常为：
[0123]
[0124] 其中，Ibm为故障发生前电流幅值， 表示电压电流相位差。
[0125] 在一种可能的实现方式中，根据实时三相电电流计算各相负载角变化量，包括：
[0126] 根据实时三相电电流进行时间间隔为Δ的连续采样，得到电流采样值[is1,is2,is3,is4……isN]；其中，任意3个连续的采样点的电流采样值为ik‑2、ik‑1,和ik，表达式分别为：
[0127]
[0128]
[0129]
[0130] 根据如下公式计算相邻电流采样值差值：
[0131] ik‑ik‑1＝Ibm(sin(θk)‑sin(θk‑δ))；
[0132] ik‑1‑ik‑2＝Ibm(sin(θk‑δ)‑sin(θk‑2δ))；
[0133] 令：
[0134]
[0135] 由此可得：
[0136]
[0137] 由电流采样值ik表达式可得：
[0138]
[0139] 如果Ibm＞0，则
[0140]
[0141] 否则
[0142]
[0143] 其中，Δ为采样时间间隔，ωΔ＝δ；Ibm为故障发生前电流幅值， 表示电压电流相位差。
[0144] 实际检测过程中，故障判别的时间主要取决于采样率，采样率高，计算所需的时间则越少。在一种可能的实现方式中，采样时间间隔小于等于2ms。
[0145] 其中，采集三个连续采样点的数据，至少需要两个采样时间间隔Δ，为保证故障判别时间小于2ms，则本控制方法所涉及的电流互感器的采样率应在1kHz及以上。
[0146] 在系统正常运行情况下，负载角 是一个相对比较小、且变化也比较慢的正值(对应于阻感性负载)，但是，当系统出现非对称短路故障时，负载角 就会接近π/2，也就是说负载角将会发生突变。利用这一点可以实现对系统短路故障发生时间的检测。
[0147] 在本申请实施例中，过零点预测基于二分‑牛顿法进行。通过基于二分‑牛顿法和变压器中性点接地线上的实时中性点电流进行过零点预测，同时兼顾了过零点预测的准确性以及快速性。
[0148] 根据电路基本原理，从td时刻开始，线路短路电流为：
[0149]
[0150] 上式展现了短路电流的特性，它由一个遵循正弦规律的稳态分量和一个遵循负指数规律的暂态分量组合而成。在快速开关切断短路电流的过程中，短路电流的第一个过零点扮演着至关重要的角色。尽管快速开关的电弧通常会在电流过零时刻自然熄灭，但快速开关的开断效率还受到电弧燃烧时间(即燃弧时间)的影响。燃弧时间的延长会降低快速开关的开断性能，反之则能增强其性能。因此，缩短燃弧时间对于提升快速开关的开断能力和确保快速开关可靠切断短路电流至关重要。显然，实施可控的快速开关断开操作，并精确控制其触头在短路电流过零点之前的最适宜时刻分离，是优化断路器性能的有效策略。为了实现这一策略，精确预测短路电流过零点的具体时刻变得尤为关键。计算短路电流的第一个过零点时间，实际上就是要求解以下方程的第一个根。
[0151]
[0152] 显然，该方程是一个超越方程，通常需要数值方法来求解。常规数值计算方法中，二分法虽然能够稳定地找到解，但速度较慢。牛顿法和切比雪夫法收敛更快，但存在不收敛的风险，且切比雪夫法计算量较大。因此，本发明采用二分‑牛顿法，它结合了二分法的稳定性和牛顿法的快速性，以优化求解过程，能够更加地高效处理该方程求解问题。
[0153] 在一种可能的实现方式中，根据实时中性点电流进行过零点预测，包括：
[0154] 根据二分法原理，以实时中性点电流进行时间间隔为mΔ(即采样间隔Δ的m倍)的连续采样，从最后一个中性点电流采样值对应的时间t1+(N‑1)*Δ开始进行根区间搜索，以确定方程根所在的区间；
[0155] 在T1与T2之间存在方程的根时，结束根区间搜索，并基于牛顿法进行求根计算；
[0156] 其中，根据实时中性点电流进行时间间隔为mΔ的连续采样，从最后一个中性点电流采样值对应的时间t1+(N‑1)*Δ开始进行根区间搜索，包括：
[0157] 设定
[0158]
[0159] 令T1＝t1+(N‑1)*Δ，T2＝T1+m*Δ，f1＝f(T1)，f2＝f(T2)，q＝f1*f2；
[0160] 若q＞0，则说明T1与T2之间并不存在方程的根，则使得新的T1＝T2，而新的T2＝T1+m*Δ，再次计算f1、f2与q，并进行比较；
[0161] 若q＜0，则说明T1与T2之间存在方程的根，则结束根区间的搜索；
[0162] 基于牛顿法进行求根计算，包括：
[0163] 通过以下迭代过程求得其数值解：
[0164]
[0165] 其中，f’(t)为f(t)的导函数。
[0166]
[0167] 在迭代过程中，当∣Tk+1‑Tk∣<ε时，迭代停止，其中ε为预先设置的误差。
[0168] 通过根区间搜索确定的T1，结合相关公式计算得到T2，随后验证误差是否在可接受范围内。若误差满足预设条件，则迭代结束，得到根的近似值；若不满足，则继续使用T2计算T3，依此类推，直至误差满足要求，从而精确确定短路电流首次过零点的时间。
[0169] 在本实施例中，充分考虑了计算效率与求解精度的平衡，采用负载角突变法和二分‑牛顿法，确保计算资源得到合理分配并集中用于关键计算任务，有效减少冗余计算。二分‑牛顿法和负载角突变法的计算流程简单，使得故障检测和响应策略更加直观易懂。另外，基于二分‑牛顿法精确预测了短路电流的过零点，优化了快速开关的操作时机，从而提升了系统的反应速度和安全性，能够在关键时刻准确触发保护机制，保障设备和系统的稳定运行。
[0170] 在前述实施例中，主要介绍了变压器系统未发生故障、三相非对称短路故障或对称短路故障时快速开关的控制方案，在具体实施过程中，还存在发生永久性故障的情况，相应的，需要设置控制方案提升系统运行稳定性。
[0171] 在一种可能的实现方式中，还包括：
[0172] 在电流瞬时值大于或等于瞬时值设定阈值时，确定系统发生永久性故障，控制断路器动作，并在设定延时间隔后控制快速开关合闸，以重置系统状态。
[0173] 前述实施例针对负载角变化量计算、过零点预测、发生不同故障时快速开关控制策略分别进行说明，以下结合具体实施例对完整的第一控制模式和第二控制模式进行说明。
[0174] 由图3所示，远端控制器控制模式1的控制流程步骤如下：
[0175] (1)初始时，快速开关合闸，限流电抗器被短路。
[0176] (2)远端控制器实时接收安装在变压器出线端上的第一电流传感器检测到的变压器进出线端三相电流数据，并计算各相电流的负载角变化量。
[0177] (3)当所有相负载角变化量均小于设定阈值时，判定并未发生短路故障，限流电抗器无需动作；若出现任意相负载角变化量大于设定阈值，则判定已经发生了短路故障。
[0178] (4)判断三相的负载角变化量是否均超过了设定阈值，若是，则判定发生了三相对称短路故障，限流电抗器无需动作；否则，判定发生的是非对称短路故障，限流电抗器应当进行限流。
[0179] (5)远端控制器实时接收安装在变压器中性点接地线上的第二电流传感器检测到的中性点接地线电流数据，并基于二分‑牛顿法进行过零点预测。
[0180] (6)在电流过零时刻，快速开关断开，将限流电抗器接入中性点接地线进行限流。
[0181] (7)限流3s后，远端控制器将根据第二电流传感器提供的数据监测电流瞬时值。若在连续20毫秒内电流瞬时值始终低于预设阈值，系统将此判定为瞬时性短路故障，并立即指令快速开关合闸，使限流电抗器重新接入电路。反之，若电流瞬时值超过阈值，系统则认定为永久性短路故障，随即向断路器发送动作信号。在断路器动作后，系统将等待1秒延时，然后快速开关再次合闸，以重置系统状态。
[0182] 在本实施例中，故障判断过程中，系统仅依赖第一电流传感器的数据，不涉及中性点接地线的电流信息，从而避免了大负荷切换、变压器分接开关调整或运行状态变化(如并列或单独运行)引起的三相不平衡电流可能造成的误判。通过融合二分法的稳定性与牛顿法的快速性，提升了过零点预测的效率和精度。第一控制模式，增强电力系统的安全性和稳定性，降低运营成本，并为变压器的安全运行提供坚实的技术保障。
[0183] 由图4所示，远端控制器控制模式2的控制流程步骤如下：
[0184] (1)初始时，快速开关合闸，限流电抗器被短路。
[0185] (2)远端控制器若收到继保控制器发出的指令，则判定已经发生了非对称短路故障，限流电抗器应当进行限流；否则，判定并未发生非对称短路故障。
[0186] (3)远端控制器实时接收安装在变压器中性点接地线上的第二电流传感器检测到的中性点接地线电流数据，并基于二分‑牛顿法进行过零点预测。
[0187] (4)在电流过零时刻，快速开关断开，将限流电抗器接入中性点接地线进行限流。
[0188] (5)限流3s后，远端控制器将根据第二电流传感器提供的数据监测电流瞬时值。若在连续20毫秒内电流瞬时值始终低于预设阈值，系统将此判定为瞬时性短路故障，并立即指令快速开关合闸，使限流电抗器重新接入电路。反之，若电流瞬时值超过阈值，系统则认定为永久性短路故障，随即向断路器发送动作信号。在断路器动作后，系统将等待1秒延时，然后快速开关再次合闸，以重置系统状态。
[0189] 在本实施例中，远端控制器与继保控制器相互配合，远端控制器根据继保控制器的指令来操作限流电抗器的投入与切除。继保控制器进行故障的判断，远端控制器基于二分‑牛顿法进行过零点预测和快速开关控制，降低远端控制器的运算压力，提升过零点预测的效率和精度。
[0190] 应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0191] 以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0192] 图5示出了本发明实施例提供的变压器中压侧中性点限流电抗器的控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：如图5所示，变压器中压侧中性点限流电抗器的控制装置包括：
[0193] 获取模块501，用于获取实时三相电电流和实时中性点电流；
[0194] 控制模块502，用于在第一控制模式下，控制快速开关合闸，并根据实时三相电电流和实时中性点电流，控制快速开关维持合闸或控制快速开关动作；在第二控制模式下，控制快速开关合闸，未获取到继保控制器发送的非对称短路故障信号，则控制快速开关维持合闸；否则，根据实时中性点电流，控制快速开关动作。
[0195] 在一种可能的实现方式中，控制模块502，具体用于：
[0196] 根据实时三相电电流计算各相负载角变化量；
[0197] 在各相负载角变化量均小于或等于设定变化量阈值，或，各相负载角变化量均大于设定变化量阈值时，控制快速开关维持合闸；否则，根据实时中性点电流进行过零点预测；
[0198] 根据预测结果在过零点预测时刻，控制快速开关分闸，并在设定限流时间后，根据实时中性点电流监测电流瞬时值；
[0199] 在设定检测时间内电流瞬时值持续小于瞬时值设定阈值时，确定系统发生瞬时性故障，控制快速开关合闸。
[0200] 在一种可能的实现方式中，控制模块502，具体用于：
[0201] 根据实时三相电电流进行时间间隔为Δ的连续采样，得到电流采样值[is1,is2,is3,is4……isN]；其中，任意3个连续的采样点的电流采样值为ik‑2、ik‑1,和ik，表达式分别为：
[0202]
[0203]
[0204]
[0205] 根据如下公式计算相邻电流采样值差值：
[0206] ik‑ik‑1＝Ibm(sin(θk)‑sin(θk‑δ))；
[0207] ik‑1‑ik‑2＝Ibm(sin(θk‑δ)‑sin(θk‑2δ))；
[0208] 令：
[0209]
[0210] 由此可得：
[0211]
[0212] 由电流采样值ik表达式可得：
[0213]
[0214] 如果Ibm＞0，则
[0215]
[0216] 否则
[0217]
[0218] 其中，Δ为采样时间间隔，ωΔ＝δ；Ibm为故障发生前电流幅值， 表示电压电流相位差。
[0219] 在一种可能的实现方式中，采样时间间隔小于等于2ms。
[0220] 在一种可能的实现方式中，控制模块502，具体用于：
[0221] 根据实时中性点电流进行过零点预测；
[0222] 根据预测结果在过零点预测时刻，控制快速开关分闸，并在设定限流时间后，根据实时中性点电流监测电流瞬时值；
[0223] 在设定检测时间内电流瞬时值持续小于瞬时值设定阈值时，确定系统发生瞬时性故障，控制快速开关合闸。
[0224] 在一种可能的实现方式中，控制模块502，还用于：
[0225] 在电流瞬时值大于或等于瞬时值设定阈值时，确定系统发生永久性故障，控制断路器动作，并在设定延时间隔后控制快速开关合闸，以重置系统状态。
[0226] 在一种可能的实现方式中，控制模块502，具体用于：
[0227] 根据实时中性点电流进行时间间隔为mΔ的连续采样，从最后一个中性点电流采样值对应的时间t1+(N‑1)*Δ开始进行根区间搜索；
[0228] 在T1与T2之间存在方程的根时，结束根区间搜索，并基于牛顿法进行求根计算；
[0229] 其中，根据实时中性点电流进行时间间隔为mΔ的连续采样，从最后一个中性点电流采样值对应的时间t1+(N‑1)*Δ开始进行根区间搜索，包括：
[0230] 设定
[0231]
[0232] 令T1＝t1+(N‑1)*Δ，T2＝T1+m*Δ，f1＝f(T1)，f2＝f(T2)，q＝f1*f2；
[0233] 若q＞0，则说明T1与T2之间并不存在方程的根，则使得新的T1＝T2，而新的T2＝T1+m*Δ，再次计算f1、f2与q，并进行比较；
[0234] 若q＜0，则说明T1与T2之间存在方程的根，则结束根区间的搜索；
[0235] 基于牛顿法进行求根计算，包括：
[0236] 通过以下迭代过程求得其数值解：
[0237]
[0238] 其中，f’(t)为f(t)的导函数。
[0239]
[0240] 在迭代过程中，当∣Tk+1‑Tk∣<ε时，迭代停止，其中ε为预先设置的误差。
[0241] 在本实施例中，提供两种控制模式及其相应的控制策略，满足不同应用场景的需求。综合第一电流传感器和第二电流传感器所获取的数据，进行综合分析。控制装置在两种控制模式间实现灵活切换，以适应限流电抗器投入后导致的零序序网不同变化场景的需求。第一控制模式下，控制装置基于变压器进出线端的三相电电流执行相关判断，能够有效避免由大负荷切换、变压器分接开关调整或运行状态变化(如并列或单独运行)等因素引起的三相不平衡电流，进而消除由此可能产生的误判现象。第二控制模式下，控制装置与继保控制器配合工作完成限流电抗器接入状态的控制，提升变压器系统运行稳定性。在本实施例中，配备了两种灵活的控制模式，使得变压器控制系统能够根据实际运行状况进行快速切换，确保系统在各种应用场景下均能保持最优性能，从而提高了系统的可靠性和稳定性。
[0242] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0243] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模板、单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0244] 所述模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个变压器中压侧中性点限流电抗器的控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0245] 以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
