智能配电变压器的串变调压和基于漏磁的绝缘故障检测技术

为了解决分布式能源接入配电网后电压的频繁波动和双向潮流问题,提出一种基于串联变压器的调压技术。利用真空接触器和晶闸管来控制串联变压器的变比和星-角变换,实现电压的快速调整。分析了基于串联变压器的调压原理及基于真空接触器和晶闸管的混合开关调压技术。此外,还提出了基于漏磁通的绕组绝缘故障监测技术,说明它的原理、实现技术和实验验证原理。分析结果表明,提出的技术能够有效地解决配电网电压频繁波动的问题,提高配电变压器的寿命、降低配电变压器的损耗,同时提高配电变压器的智能化程度和可靠性。     

对电压互感器饱和引起电位偏移与铁磁谐振的分析

分析了串联铁磁谐振电路的2种稳定工作状态,即非谐振状态和谐振状态。前者电路呈电感性,回路电流和电感、电容上电压都不大;后者电路呈电容性,不仅回路电流大,且电感、电容上产生过电压。利用等值电路变换及矢量分析的方法,对配电网络中电磁式电压互感器饱和引起的过电压现象进行了分析。结果表明:在中性点绝缘系统中,电磁式电压互感器饱和会使系统中出现不同程度的中性点电位偏移,导致一相或两相对地电压升高,但系统中并未发生真正的工频铁磁谐振。故可得出结论:在中性点绝缘系统中,因电磁式电压互感器饱和引起的过电压现象属于工频位移过电压。     

基于直接式AC/AC变换的两相支撑调控型混合配电变压器

针对配电网中不确定性因素导致的电压跌落/骤升给敏感负荷带来的不利影响,提出了一种基于直接式AC/AC变换的两相支撑调控型混合配电变压器(HDT)。该HDT由直接式AC/AC变换器与传统工频变压器组合而成,能够根据负荷需求进行电压幅值与相角的柔性调控。对所采用的直接式AC/AC变换器拓扑及其调制策略进行了阐述分析。在此基础上,提出了基于直接式AC/AC变换的HDT系统结构。依托HDT系统结构,对其工作原理进行了详细分析并对HDT系统的电压幅值与相角调控范围进行了定量研究。最后通过搭建1 kW的实验原理样机,对所提出的HDT系统理论分析的正确性与有效性进行了实验验证。     

级联H桥变流器电容电压均衡约束条件

通过建立级联H桥变流器数学模型,分析了引起电容电压不均衡原因,建立了调制波微调量叠加法的微分方程与传递函数,求出了均压控制下电容电压稳态解析解。针对多模块下调节器参数整定问题,分析确定了调制波微调量叠加法可靠工作的相角约束和比例系数约束条件。进而指出了变流器在感性、容性工作状态之间切换时电容均压控制稳定工作条件。利用PSCAD/EMTDC软件搭建了三相三级联变流器模型,通过仿真验证了所提出的约束条件的有效性。     

H桥级联型多电平高压变频器的断路故障分析

H桥级联型多电平高压变频器具有良好的技术发展前景。介绍了它的工作原理,从理论上分析了在两种工况下出现断路故障后变频器的运行状态,最后利用PSIM软件仿真验证了理论分析的正确性。从而为采取相应的保护措施提供了可能性,对于高压变频器的产品研发也具有一定的指导意义。     

High frequency model of transformer winding

A high frequency model of transformer winding is used to analyze the voltage oscillations due to various excitations such as the very fast transient overvoltage which occurs at the time of disconnecting switch operations. Usually, a circuit of interlinked inductances and capacitances is used for this purpose, in which circuit parameters have to be properly determined. Previously, those constants have been estimated taking the coil section pair as a unit. In the method proposed here, the section pair can be further subdivided. The time‐domain calculation is conducted combining the frequency analysis and FFT technique. The voltage oscillations of the winding subjected to the lightning impulse are calculated. The correspondence with the experimental results is satisfactory. The response to a chopped impulse shows this method's applicability to high frequency analysis. Since the constants are calculated directly from the design parameters of transformer winding, this technique is particularly useful in developing and designing transformers. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(3): 8–16, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10280     

特高压变压器典型分区绝缘结构线圈内匝间电压振荡特性

为应对快速暂态电压侵入变压器线圈后可能激起的电压振荡,以内屏连续式和纠结连续式2种典型结构的高压线圈为对象,研究了变压器线圈固有频率的响应因子、固有频率的振荡模式、固有频率正弦电压和典型快速暂态过电压(VFTO)激励下线圈内匝间电压的分布规律。结果表明:变压器线圈内激起明显电压振荡的频率一般10 MHz,内屏连续式线圈最大响应因子略大于纠结连续式线圈,且较大响应因子的频率分布要更分散;在固有频率正弦电压激励下,低频振荡模式表现出对较大范围的节点电压有明显贡献,而高频振荡模式表现出只对线圈首端少数节点电压有明显贡献,高频振荡模式比低频振荡模式在线圈首端部位有更大的电压梯度,从而可能产生更大的匝间电压。综合比较2种线圈的振荡模式发现,从总体来看,纠结连续式出现最大匝间电压略小于内屏连续式,前者出现较大匝间电压的范围略小于后者。     

基于能量回馈的电力电子变压器软启动策略

电力电子变压器(PET)中存在大量初始能量为0的电容器,若直接启动PET通过常规闭环控制给这些电容充电以建立直流电压,则将导致PET内部各个变换器的电流过流,可能会导致器件的损坏。为解决此问题,提出了一种基于能量回馈的PET软启动策略。基于PET各部分变换器的电流和功率模型,该策略能够在软启动全过程中实时计算和控制峰值电流,达到了限制启动冲击电流的目的。该策略始终令双有源桥(DAB)变换器工作于峰值电流控制模式下,在保证安全的前提下最大化利用DAB变换器的功率传输能力以加快软启动速度。该策略将低压直流母线电容适度过充,并适时将其中部分能量回馈到高压侧,使得在级联H桥变换器即将进入闭环控制前其高压直流母线电压就已达到参考值,从而彻底消除交流侧的冲击电流。所提策略避免了复杂的参数设计过程,完全依靠理论模型而不是经验来指导软启动全过程的设计。仿真与实验结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于载波移相控制的单元串联多电平变频器的分析研究

简单介绍单元串联多电平变频器的拓扑结构和载波移相控制的工作原理,提出了3种不同的方法生成H桥功率模块的PWM开关信号,并分析在各个控制方式下输出电压波形和谐波成分的不同。使用MATLAB软件进行系统仿真,分析在调制比M降低时对输出相电压、线电压和电流的影响,以及谐波含量和谐波总畸变率(THD)的变化。     

10kV配电变压器断线运行分析

针对10 kV配电网使用Yyn0及Dyn11接线的变压器易出现高、低压侧断线运行状况,分析了变压器断线后给配电网运行造成的不良后果,提出了采用向量图法、对称分量法对变压器进行性能计算,以求出电压、电流变化规律,准确判断故障,消除隐患,确保配电系统安全可靠运行。     

一种三相级联型电力电子变压器及其控制策略研究

针对直流微网的并网问题,设计一种三相级联型电力电子变压器,高压交流输入级采用星形级联型H桥拓扑,低压直流输出级使用输出并联的隔离式双向主动全桥结构。在直接接入交流配电网的同时,为分布式能源提供了一个稳定的直流接口。文中针对两级分别设计了闭环的控制方法,特别是对于高压级的星形级联型拓扑提出了一种简单的相间和相内直流侧平衡控制方法。通过仿真和实验验证了上述拓扑结构和控制策略的可行性和有效性。     

级联H桥中压储能系统离网控制策略

在高压大功率储能应用场景中采用中压储能系统相对低压储能系统具有更高的效率。目前基于级联H桥的中压储能系统研究较多,但已有研究多集中于并网运行,离网控制研究较少。该文对基于级联H桥的模块化多电平中压储能系统的离网运行控制进行了阐述。建立了级联H桥中压储能系统的离网模型,提出了包含交流电压外环和电流内环的中压储能系统离网电压控制策略,并针对离网运行时单相负载较多,三相电压容易不平衡的问题,提出了三相电压不平衡补偿控制方法。搭建了MATLAB/RT_LAB实时仿真系统,对上述控制进行了仿真验证。结果表明,三相负载平衡时,负载端电压保持恒定,电流内环跟踪精确;三相负载不平衡时,经电压不平衡补偿后,负载端的三相电压仍然能保持平衡,负载三相电流则随三相负载的大小而不同,仿真证明了该文提出的级联H桥中压储能系统离网控制策略的有效性。     

新一代智能变电站电子式电压互感器异常分析

介绍了安徽某新一代智能变电站电子式电压互感器在变电站启动过程中出现的异常情况,通过分析现场录波数据,推测电压转换器是可能出现异常的部件。在试验场地,对新旧两款电压转换器进行了实际测试,通过比对波形,证实了推测的合理性。进而使用S变化,对新旧两款电压转换器的输出波形进行了频谱分析,进一步确认电压转换器的特性不佳是造成本次异常的直接原因。最后提出整改措施,避免再次出现类似异常。     

TSMC混合变压器的预测控制研究

针对目前混合变压器拓扑所存在的电路结构不紧凑、调制策略复杂、换流繁琐等问题,提出了一种基于双级矩阵变换器(Two-stage Matrix Converter, TSMC)的混合变压器拓扑。对TSMC混合变压器的拓扑结构、工作原理进行了分析。考虑到TSMC混合变压器在调节负载电压时需要较快的动态响应速度,提出了TSMC混合变压器的模型预测控制策略。建立了拓扑的离散状态空间模型,通过对负载电压与输入无功功率进行两步预测,实现对延时效应的补偿。根据两步预测值设计目标函数,利用目标函数预先评估各个开关状态的控制效果来控制开关状态,从而提高控制系统的动态响应速度。最后采用Matlab/Simulink工具建立了TSMC混合变压器系统的仿真模型。仿真结果验证了所提拓扑的可行性以及所提控制策略的良好动态特性。     

极性反转电压下变压器油的击穿特性

为了获得换流变压器中变压器油在极性反转电压下的击穿特性,使用一种三电极模型,在不同间隙和温度下,对变压器油隙进行了极性反转电压击穿实验研究.击穿结果表明:极性反转电压下,变压器油的击穿场强没有随油间隙增加而降低;变压器油的击穿场强与温度相关,在实验温度范围内,40℃时出现了最大值.监测流过油隙的电流,发现在极性反转后电...     

绝缘筒式串级试验变压器稳态电压分布研究

在设计阶段准确计算并改善串级试验变压器的各级电压分布,对于合理地设计串级试验变压器具有十分重要的意义.笔者针对一台2 250 kV绝缘筒式串级试验变压器.根据变压器的绕组结构和外部尺寸利用有限元分析软件分别计算出变压器的内部和外部的电容参数.并将变压器外部电容采用等电位分配的方法归算为变压器级间电容.运用分配负载电容的...     

某换流变阀侧套管电压测量系统谐振过电压分析

针对某换流变在运行过程中阀侧套管电压监测数值升高的问题进行分析,通过信号处理、理论分析和实验室检测,确认引起此次异常的主要原因为二次系统发生分频谐振,并给出了解决办法,对其他换流变出现类似问题提供了有效的分析手段。     

基于电容分压的电子式电压互感器的研究

设计了一种 2 2 0kV气体绝缘开关用新型电子式电压互感器 ,互感器由电容分压器和数字变换器两部分组成。电容分压器的输出信号经数字变换器处理后转换为串行数字光信号输出。为提高电压互感器的稳定性 ,采用一小阻值精密电阻与电容分压器的低压固体介质电容并联。实验表明互感器线性度好 ,在 - 15°C～ +45°C温度范围内准确度满足 0 .2级要求     

级联式电力电子变压器的电压平衡控制策略

针对中压配电网中普遍存在的三相不对称现象,采用级联H桥分离直流母线结构的电力电子变压器,为了解决直流侧电压平衡问题,在输入电压和输出负载不对称时,提出了一种新的负序电压注入法控制相间直流电容电压平衡,建立了每相平均功率与负序电压之间的关系,在dq坐标系中对负序电压进行了计算,避免了复杂的三角函数求解。计算结果中不含电网电流,无需对电流进行正负序分离,只需采用单电流内环控制。另外,在输出级采用调节占空比的方法实现相内直流电容电压的平衡控制。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。     

不同故障下特高压换流变压器差动保护动作特性分析

换流变压器作为高压直流输电系统中重要的电气设备,其继电保护对保障系统安全运行有着非常重要的作用。目前,变压器大多采用基于二次谐波制动的差动保护闭锁方案。特高压直流输电系统中换流器的非线性导致换流变压器和普通电力变压器差动保护存在差异。通过构建相应的短路电流流通路径,研究了换流变压器差动电流在区内单相接地短路故障、区内相间短路故障以及整流侧阀短路故障情况下的特点。研究结果表明,换流变发生区外故障时差动保护不会误动,但换流变发生区内故障时差动保护可能拒动。