動態(tài)電壓恢復(fù)器注入變壓器過飽和抑制(1)

1、第期月日電力系統(tǒng)自動化卷年動態(tài)電壓恢復(fù)器注入變壓器過飽和抑制尹忠東張衛(wèi)華韓民曉華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院北京市摘要串聯(lián)補償設(shè)備往往通過注入變壓器補償電源側(cè)電壓質(zhì)量問題保證重要負(fù)荷的電壓質(zhì)量。然而注入變壓器鐵心磁通會因為補償注入電壓初始相角的不同在很大范圍內(nèi)變化可脆造成注入變壓器的過度飽和不但產(chǎn)生極大的激磁涌流、引起注入補償電壓的畸變時變壓器、逆變器的安全運行造成威脅還會大大增加繼電保護誤動作的可能性降低供電可靠性。分析了注入變壓器發(fā)生過飽

2、和的機理提出了抑制注入變壓器發(fā)生過飽和的高次諧波注入控制策略及算法并通過計算和仿真驗證了算法的正確性。關(guān)鍵詞動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器注入變壓器過飽和激磁涌流抑制中圖分類號門甲上一︼︺葷引言在動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器、靜止同步串聯(lián)補償器等應(yīng)用中一般通過串聯(lián)變壓器接人系統(tǒng)當(dāng)電源側(cè)電壓發(fā)生暫降或短時中斷時注人補償電壓以保持重要負(fù)荷的電壓波形不發(fā)生變化。然而一旦串聯(lián)變壓器發(fā)生過飽和不僅注人的電壓會引起負(fù)荷側(cè)電壓的畸變產(chǎn)生極大的激磁涌流對變壓器、逆變器的安全運行造成

3、威脅而且會大大增加繼電保護誤動作的可能性降低了供電可靠性口。因此有必要研究探討串聯(lián)變壓器的過飽和抑制問題。為避免注人變壓器鐵心發(fā)生過飽和目前國內(nèi)外均著手于變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計即采用減小變壓器鐵心的最大磁通密度、增大鐵心截面的方法從而降低變壓器鐵心的額定工作點、增大飽和裕度以保證即使發(fā)生直流偏磁鐵心也會不過度飽和的目的比口。這種方法簡單直接便于實現(xiàn)但會造成鐵心截面過大一方面使得有效材料消耗極大另一方面是變壓器運行時鐵損增加、經(jīng)濟性下降。加上制

4、造成本高、體積及重量龐大、不便運輸?shù)纫幌盗袉栴}由控制人手研究串聯(lián)注人變壓器的飽和抑制問題具有顯著的現(xiàn)實意義。二一田圖二一日。注入變壓器接入系統(tǒng)的接線圖由圖可知若變壓器的逆變器側(cè)注人電壓為以口。式中是注人電壓的幅值是注人電壓的初相角簡稱為投人角。于是可以得到下式川、了中‘箭‘。一一‘‘式中為變壓器的逆變器側(cè)繞組匝數(shù)為回路直流電阻藝。為激磁電流巾為磁通。求解式的磁通得廠丫。、。、一兩又“‘氣以十的’一找‘。’“‘一望十一甲口。一又咖十夕?！?/p>

5、」一兩。找。“‘過飽和產(chǎn)生的原因討論圖所示的單相回路。點處短路故障發(fā)生后為了保持負(fù)荷側(cè)電壓不變必須向線路中注人相應(yīng)的補償電壓。收稿日期一一修回日期一一。式中中一。。中為殘留磁通。由式可知注人電壓產(chǎn)生的磁通數(shù)值受變壓器殘留磁通中、注入電壓幅值、投入角及回路直流電阻尺的影響。考慮到大容量注人變壓器的直流電阻很小在電壓注人后的一個工頻周期內(nèi)對磁通的影響極小因此忽略式中第個等號后的第項則式可以寫為電力系玩自一氏當(dāng)氏時氏氏。式表明在最不利的情況下

6、以。一注人的諧波電壓幅值為的倍為次以上的奇次諧波次數(shù)因此上述的諧波注人法對逆變器直流電壓要求很高難以工程實現(xiàn)。若取二一注入的次諧波電壓幅值為一氏諧波注人時間為‘、兀八八八。氣已乙了一一廠—生‘乙刀式中。為。在最不利情況下注入的諧波電壓幅值可能達到倍從而造成過電壓因此必須限制。研究表明對于注人次的諧波電壓采用多次注入幅值為的次、最大持續(xù)時間為二△的諧波可以達到上述一次諧波注人的效果只是相應(yīng)地延長了注人時間。以注人次諧波補償基波直流磁通分量

7、為例來說明。在最不利的情況氏一下由式、式得到一次注人次諧波的幅值及持續(xù)時間分別為。△一。為避免產(chǎn)生過電壓分回注人幅值為、持續(xù)時間為。的次諧波。這種控制策略消除了過電壓但是延長了注人諧波的時間注人次諧波的時間最長為。圖為注人次諧波抑制注人變壓器直流磁通的改進控制流程。改進算法通過優(yōu)化選擇諧波注入幅值減小諧波注人時間對于次諧波注人在不發(fā)生過電壓條件下可以將注人時間減少到。程序流程如圖所示。電壓暫降發(fā)生后程序進人中斷服務(wù)控制器通過采樣系統(tǒng)得到

8、注人電壓投人角口、電壓暫降發(fā)生時刻并計算中間變量和△△為△次諧波周期對應(yīng)的時間時刻注人的基波電壓瞬時值。程序判斷基波電壓波形升降狀態(tài)選擇第次諧波注人的幅值。根據(jù)系統(tǒng)電壓暫降程度確定一次注人或二次注人的次諧波幅值及相角。產(chǎn)生指令電壓完成注人。數(shù)字仿真驗證數(shù)字仿真基于軟件。考慮最不利氏一的情況下分別對不控制和注人次諧波控制兩種方法的計算、仿真結(jié)果進行比較分析。變壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)為鐵心截面積。匝數(shù)為平均磁路長度為。拐點電壓、為標(biāo)么值。計算結(jié)果如下

9、對變壓器飽和不控制時仿真波形見圖最大磁通。最大激磁電流標(biāo)么值最大磁通密度最大磁場強度火注人次諧波抑制變壓器飽和條件下仿真波形見圖最大磁通最大激磁最大磁場強度只?！骺诳凇鳌⒍??！裁呆W纂矗二霆封默一荀甭石鄉(xiāng)矛溉卜一絲一刀磷二△氏。氏二“二一△二“氏二一。條輸七型八︺氣倪︸一娜嘴艇鉀卜側(cè)鉚叫祖︵一日。式芝︶、側(cè)黝嘟越二日二口卜注入高次諧波△久么一么晚日刃圖對變壓器飽和不控制的仿真波形圖結(jié)束少改進的抑制變壓器飽和的次諧波注入控制流程幻口《幻比叮