電力變壓器分散邏輯并聯(lián)控制方法

國網(wǎng)吉林省電力有限公司集安市供電公司 劉殿華

電力變壓器在電力市場中屬于一種新型電壓調(diào)控設(shè)備，也被稱之為EPT，相比常規(guī)的變壓器，新型設(shè)備具有相對(duì)更低的運(yùn)行耗能優(yōu)勢，因此，目前電力變壓器已實(shí)現(xiàn)了在電力市場內(nèi)廣泛投入使用。在我國電力產(chǎn)業(yè)深入對(duì)此方面的設(shè)計(jì)中，首次提出了對(duì)電力變壓器供電電源的并聯(lián)控制，并在檢索相關(guān)文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，要解決電力變壓器在可持續(xù)與穩(wěn)定運(yùn)行中的多種問題，首要考慮的問題便是對(duì)其電源的均流并聯(lián)控制問題。傳統(tǒng)的分散邏輯并聯(lián)控制方法存在對(duì)電力變壓器運(yùn)行控制效果不理想的缺陷，本文設(shè)計(jì)一種針對(duì)電力變壓器的分散邏輯并聯(lián)控制方法，致力于通過設(shè)計(jì)的方法，解決傳統(tǒng)方法存在的不足，確保電力變壓器無論在交流側(cè)運(yùn)行，或是在直流側(cè)運(yùn)行，均具有較為良好的動(dòng)態(tài)影響特性。

1 電力變壓器分散邏輯并聯(lián)控制方法

1.1 構(gòu)建EPT并聯(lián)等效分散輸出電路

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電力變壓器的分散邏輯并聯(lián)有效控制，在開展相關(guān)研究工作前，可將電力變壓器的運(yùn)行近似看作一個(gè)閉環(huán)運(yùn)行電路，在電路中任何一個(gè)輸出值均表示為串聯(lián)抗組模式。在此種條件下，EPT并聯(lián)等效分散輸出電路可用如圖1所示。

圖1 EPT并聯(lián)等效分散輸出電路

圖1中：R表示并聯(lián)等效電阻；I表示為并聯(lián)等效電流；E表示為并聯(lián)等效電壓；L表示為并聯(lián)等效負(fù)載電流；δ表示為電力變壓器空載電壓。根據(jù)上述圖1，電力變壓器在運(yùn)行過程中，前端輸入工頻交流電流，此時(shí)電流流經(jīng)轉(zhuǎn)換器，高頻信號(hào)對(duì)流經(jīng)電流進(jìn)行處理與控制，在終端輸出低頻或空載電壓。參照EPT的此種運(yùn)行模式，完成對(duì)其等效并聯(lián)電路的構(gòu)建。

1.2 計(jì)算電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流

在電力變壓器運(yùn)行中，基準(zhǔn)電壓值的差異性，也可以被定義為是其運(yùn)行空載狀態(tài)，電壓的運(yùn)行變化幅度與其控制相位存在差異。因此，在對(duì)電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流進(jìn)行分析的過程中，可以通過一種相對(duì)簡化的方式，輸出電力變壓器不同運(yùn)行模塊的空載電壓，在此基礎(chǔ)上，定義等效電壓與其抗組值相同。參照上述圖1，定義R=R1=R2，此時(shí)理論層面的環(huán)流值可以表示為如下計(jì)算公式。

公式中：Ic表示為電力變壓器前端輸入環(huán)流電流；I01表示為電力變壓器輸出電流1；I02表示為輸出電流2；E1表示為電力變壓器輸出空載電壓1；E2表示為輸出空載電壓2；j表示為控制信號(hào)；X表示為控制頻率；U表示為等效電壓；Z表示為額定功率。根據(jù)上述公式(3)與公式(4)可知，當(dāng)電力變壓器處于并聯(lián)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電路中多個(gè)運(yùn)行模塊中的輸出電流主要由兩個(gè)部分構(gòu)成，分別為供給電路負(fù)載側(cè)運(yùn)行的電流，與環(huán)流Ic。根據(jù)上述計(jì)算公式(2)可知，Ic的實(shí)際值與其運(yùn)行電壓相位差值與等效電阻具有直接關(guān)系，而與電力變壓器運(yùn)行電路的綜合負(fù)載無直接關(guān)系，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)流電流的計(jì)算。

1.3 實(shí)現(xiàn)電力變壓器輸入側(cè)邏輯均流控制

在掌握電力變壓器分散邏輯并聯(lián)控制原理的基礎(chǔ)上，將其運(yùn)行電路的多個(gè)中心環(huán)節(jié)進(jìn)行控制權(quán)力分散化，以此種方式確保電力變壓器每個(gè)運(yùn)行模塊，均處于一種相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)。為此，本章引進(jìn)均流控制原理，對(duì)電力變壓器的輸入側(cè)進(jìn)行邏輯均流控制。此過程可用如圖2所示。

圖2 電力變壓器輸入側(cè)邏輯均流控制示意圖

圖2中：U1*與U2*分別表示為電力變壓器在運(yùn)行中的電壓基準(zhǔn)值；A1與A2分別表示為電力變壓器閉環(huán)傳遞電流；Kf1與Kf2分別表示為均流反饋系數(shù)；Gh表示為環(huán)節(jié)傳遞電流；Gv表示為輸出電壓的控制函數(shù)。其中Gh與Gv的輸出值可以用如下計(jì)算公式表示。

根據(jù)上述計(jì)算公式及輸入側(cè)邏輯均流控制示意圖可知，當(dāng)均流反饋系數(shù)在1.0范圍內(nèi)時(shí)，證明電力變壓器的運(yùn)行處于一種相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，無需對(duì)其進(jìn)行邏輯分流控制。當(dāng)均流反饋系數(shù)大于或等于1.0時(shí)，證明電力變壓器的運(yùn)行需要通過增加均流電路的方式進(jìn)行邏輯控制，以此避免電路的運(yùn)行出現(xiàn)負(fù)載方面問題。綜合上述分析，完成對(duì)電力變壓器分散邏輯并聯(lián)控制方法的設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

在完成對(duì)電力變壓器分散邏輯并聯(lián)控制方法的理論設(shè)計(jì)后，為了確保設(shè)計(jì)的方法具有真實(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力，下述將通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)方法的性能與實(shí)操能力進(jìn)行檢測。本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)選擇在Matlab平臺(tái)上操作，在對(duì)電力變壓器運(yùn)行分流檢測過程中，相關(guān)數(shù)據(jù)與運(yùn)行信號(hào)使用Simulink工具獲取。在執(zhí)行此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)前，對(duì)電力變壓器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行描述，選擇均流值作為此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的評(píng)估指標(biāo)。先對(duì)電力變壓器進(jìn)行滿載運(yùn)行處理，當(dāng)其運(yùn)行仿真波形圖在計(jì)算機(jī)終端屏幕顯示后，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)的負(fù)載。此時(shí)，使用本文設(shè)計(jì)的分散邏輯并聯(lián)控制方法與傳統(tǒng)控制方法，對(duì)負(fù)載狀態(tài)下的電力變壓器進(jìn)行運(yùn)行控制，記錄在交流側(cè)與直流側(cè)兩側(cè)此時(shí)的等效抗組環(huán)流值（理想狀態(tài)下，交流側(cè)與直流側(cè)兩側(cè)的等效抗組環(huán)流值=0）。輸出兩種方法的控制結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成表格，如表1所示。

表1 分散邏輯并聯(lián)控制方法實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

根據(jù)上述表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在使用本文設(shè)計(jì)的電力變壓器分散邏輯并聯(lián)控制方法，對(duì)交流側(cè)與直流側(cè)兩側(cè)抗組環(huán)流進(jìn)行控制的過程中，控制結(jié)果均可以達(dá)到一種相對(duì)理想的狀態(tài)，即交流側(cè)與直流側(cè)兩側(cè)抗組環(huán)流值等于0，證明通過本文的控制方法，兩側(cè)環(huán)流均得到了較好的抑制，因此說明設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用效果良好。

結(jié)束語：本文采用構(gòu)建EPT并聯(lián)等效分散輸出電路的方式，設(shè)計(jì)一種針對(duì)電力變壓器的分散邏輯并聯(lián)控制方法，在完成對(duì)方法的設(shè)計(jì)后，將其與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比，綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：相比傳統(tǒng)方法，本文設(shè)計(jì)的方法，相比傳統(tǒng)方法而言，對(duì)電力變壓器的控制結(jié)果可以達(dá)到一種相對(duì)理想的狀態(tài)，無論是交流側(cè)負(fù)載電流或是直流側(cè)負(fù)載電流，均可以在運(yùn)行中受到較好的控制，因此，證明本文設(shè)計(jì)的方法，對(duì)于電力變壓器負(fù)載電流控制，是具有顯著應(yīng)用效果的。