關(guān)于電力電子變壓器在電網(wǎng)故障中的控制策略分析

張曉紅,何 俊,李美林

（1.山西大學(xué)，山西太原，030013；2.國網(wǎng)日照供電公司，山東日照，276800；3.大連交通大學(xué)，遼寧大連，116028）

關(guān)于電力電子變壓器在電網(wǎng)故障中的控制策略分析

張曉紅1,何 俊2,李美林3

（1.山西大學(xué)，山西太原，030013；2.國網(wǎng)日照供電公司，山東日照，276800；3.大連交通大學(xué)，遼寧大連，116028）

隨著我國經(jīng)濟水平的迅速增長和工業(yè)建設(shè)快速發(fā)展，我國的國民用電需求量呈現(xiàn)出爆炸式增長。面臨著日益嚴峻的供電環(huán)境，對我國電網(wǎng)提出的供電要求也是非常嚴苛。由于目前我們國家傳統(tǒng)的配網(wǎng)電力變壓器的缺點日益突出，導(dǎo)致變電站的建設(shè)水平一直處于較低的水平線上，電網(wǎng)故障排除不夠及時，供電領(lǐng)域的建設(shè)與配套經(jīng)濟的發(fā)展呈現(xiàn)出嚴重不協(xié)調(diào)的特點。滯后的城市電網(wǎng)建設(shè)會對我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和能源結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟水平的創(chuàng)新帶來較大的阻力。

電力電子；變壓器；故障分析；系統(tǒng)優(yōu)化；具體運用

1 推廣電力電子變壓器在電網(wǎng)故障技術(shù)改革中的意義

城市電網(wǎng)中配網(wǎng)自動化，主要是指通過高智能化和高自動化的管網(wǎng)鋪設(shè)工作滿足人們在配電管理系統(tǒng)化中的各種需求。由于我國國內(nèi)的變壓器電網(wǎng)故障排除的效率比較低，變壓器技術(shù)比較落后，未能夠?qū)崿F(xiàn)供電與配電的長期穩(wěn)定。使用高智能化的電力電子敏感變壓器，可以顯著提高電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性，對我國社會經(jīng)濟水平的發(fā)展和進步有著巨大的推動作用。在我國智能電網(wǎng)的建設(shè)領(lǐng)域，推行電力電子變壓器的安裝和檢修活動，可以很好的解決發(fā)電的問題。通過科學(xué)合理的管網(wǎng)鋪設(shè)解決運輸電的過程中損耗的問題，通過變電站建設(shè)和電線桿中繼站科學(xué)設(shè)置措施解決了電力節(jié)能的問題。在經(jīng)濟性方面，發(fā)展中國式智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)可以切實提高電網(wǎng)運營和業(yè)務(wù)水平，從而實現(xiàn)降低供電公司的成本[1-3]。

2 推廣電力電子變壓器電網(wǎng)故障控制的措施

2.1 輸入整流側(cè)控制策略

現(xiàn)代化的電力電子變壓器的運行PRT拓撲結(jié)構(gòu)為三相交流電源支持下的運行系統(tǒng)，我們以電力變壓器的運行公式為例子，I=2/3×100×UN/Umax+1/3×100 （Amax-A） /Amax。電力電子的變壓控制器使用自動化技術(shù)開展用電管網(wǎng)的創(chuàng)新設(shè)計與建設(shè)，可以大幅度地提升我國城市電網(wǎng)建設(shè)的效率，通過應(yīng)用自動化技術(shù)有效提高城市電網(wǎng)中配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的設(shè)計科學(xué)性，對于用電數(shù)據(jù)的使用情況等，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控。

設(shè)定Umax為最高額定電壓，而Amax為一組電力變壓器的最大老化程度。那么，UN/Umax和（Amax-A） /Amax是指一組電力變壓器的最大老化程度與額定電壓之間的比值[2]。因此，在標準化變量的情況下，它的取值范圍為大于等于0，小于1。當額定電壓的變化值范圍越高時，UN/Umax的變化值域的范圍也就越大。如果額定電壓的數(shù)額越小，那么UN/Umax的變化呈現(xiàn)出比值也越小的狀態(tài)。相比之下，額定電壓下的比值越大，變壓器的老化程度越高，額定電壓下的數(shù)額越小，那么變壓器的老化程度越低。在檢修活動中，只要測算出UN/Umax的比值，就能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的故障進行大致分析。

2.2 輸出逆變側(cè)控制策略

新式電力電子變壓器的運用過程中，對于電網(wǎng)故障中所采用的判定方法比較科學(xué)，電網(wǎng)斷開連接需要采取一些必要的管網(wǎng)系統(tǒng)保護措施。智能化管網(wǎng)操作系統(tǒng)在檢測到故障發(fā)生時，可以及時地向工作人員報告供電情況和用電分配的狀況，在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)故障的排除和責(zé)任人的認定工作，防止供電系統(tǒng)故障風(fēng)險的擴大。隨著電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域的發(fā)展，通過使用計算機自動化技術(shù)，很容易實現(xiàn)各種類型復(fù)雜圖紙的資源共享。電力工程師們只需要通過在線信息交流，就可以實現(xiàn)電力電子變壓器在電網(wǎng)故障中的準確判定。

在排除電力系統(tǒng)故障的過程中，使用計算機CAD分析，可以快速完成電力系統(tǒng)檢修領(lǐng)域的自動化計算和分析工作。在初始化階段，電力公司的技術(shù)人員首先要對電網(wǎng)中開關(guān)的中斷狀態(tài)進行判定，然后對弱信號檢測過程中的通信輸出模式進行檢測。在電子顯示屏中，應(yīng)該對電網(wǎng)故障中顯示子程序和鍵盤中斷子程序的運行狀態(tài)進行分析，將穿行通訊中斷子程序的流程現(xiàn)象進行記錄。在弱信號檢測過程中，對于CS5460A的操作系統(tǒng)進行初始化，同時，將變壓器的狀態(tài)切換到量程“1”的標稱狀態(tài)，并且，啟動CS546A。在CS5460A單次轉(zhuǎn)換中，確認變壓器的單程檢測是否完成，同時，判定測量值是否低于100A。當我們切換到量程2，并且啟動CS546A時，檢查電力電子變壓器中的CS5460A單次轉(zhuǎn)換是否完成。最后，為了保證電站工作人員對于電網(wǎng)故障的控制達到最佳的精準狀態(tài)，應(yīng)該將其檢測數(shù)據(jù)進行反復(fù)刷新，從而得出刷新狀態(tài)下的數(shù)據(jù)顯示[3-4]。

2.3 電力電子變壓器的基本結(jié)構(gòu)

推行電力電子變壓器技術(shù)的運用，可以很好的解決電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)護成本高昂的難題，在上個世紀八九十年代，我國的供電管網(wǎng)主要是采用人工巡視的方式進行電路系統(tǒng)的檢查和維修，由于電路的總長度比較長，而且，由于我國的用電環(huán)境比較復(fù)雜，往往涉及到穿越大江大河的工程性建設(shè)活動，在線路的養(yǎng)護方面，確實存在著一些具體的問題，在傳統(tǒng)的檢修方式中，電力公司的工作人員往往需要翻山越嶺，傳統(tǒng)的檢修方式不僅耗費大量的統(tǒng)計時間，而且工作人員還具有一定的危險性。相比之下，使用電力電子變壓器故障控制技術(shù)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。在電力電壓變壓器故障判定的過程中，我們可以先將變電站的起步電壓控制在U50%的狀態(tài)下，在50%電壓的用電線路的沖擊電壓中，實行額定電流下變壓器的故障控制分析。

在50%供電電壓的供電電路中，基準示傷電流Is中的傳遞函數(shù)為H50%，功率P=100%U×50%I，使用傳遞函數(shù)法進行比較，測定兩種不同狀態(tài)下的電流探傷狀況。在聯(lián)合時頻分析法中，使用基準示傷電流的比較方法，可以有效的實現(xiàn)提高故障診斷性。當電路中的額定電壓為U100%時，我們可以測算出在100%電壓供電狀態(tài)下的變壓器傳遞函數(shù)為H100%。其中，電流的支撐為I:100%，而示傷電流的I:100%，此時的功率為P=100%U×100%I，在直流狀態(tài)下的電力電子變壓器的RPT線路圖中，交流電的輸入方式為高頻方波，它們可以通過調(diào)制和解調(diào)的方式，實現(xiàn)對于EPT電流控制系統(tǒng)的分流[5-8]。在高頻變壓器狀態(tài)下，電力電子變壓器電網(wǎng)技術(shù)控制人員需要對電壓源變換器的參數(shù)進行分析，從而綜合得出此類的控制策略。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的檢修過程中，電力電子變壓器測定技術(shù)不僅發(fā)揮著重要的支撐作用，還能夠?qū)⒆詣踊夹g(shù)與故障控制進行有效的結(jié)合使用，通過數(shù)字電路和模塊化軟件設(shè)計技術(shù)在電力系統(tǒng)終端運用，實現(xiàn)對電力自動化系統(tǒng)的實時監(jiān)控和維護功能。電力電子變壓器除了具有傳統(tǒng)電力變壓器的基本性能之外，還能擁有較之傳統(tǒng)控制系統(tǒng)更為精準的控制功能。

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Analysis on control strategy of power electronic transformer in power network fault

Zhang Xiaohong1,He Jun2,Li Meilin3
（1.Shanxi University,Shanxi Taiyuan,030013;2.State Grid Rizhao Power Supply Company,Shandong Rizhao,276800;3.Dalian Jiaotong University,Liaoning Dalian,116028）

With the rapid development of our country's economic level and rapid development of industrial construction, China's national electricity demand is showing explosive growth. Faced with the increasingly severe power supply environment,the power supply requirements of China's power grid is also very stringent. Because of the shortcomings of the traditional distribution network power transformer in our country.

power electronics; transformer; fault analysis; system optimization; specific application