控制合闸电压幅值的变压器励磁涌流抑制方案

在分析变压器励磁涌流的影响因素和推导励磁涌流与各影响因素间数学关系的基础上,提出了一种基于合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制方案。该方案通过选择适当的合闸电压幅值控制曲线,对合闸电压的幅值进行控制,确保变压器空载合闸过程中产生的磁通不超过饱和磁通,从而达到抑制空载合闸励磁涌流的目的。根据磁通不等式约束与暂态磁通分量衰减规律给出了电压幅值控制函数,并推导了电压幅值控制函数中初值与变化斜率两个参数的上下限。采用PSCAD/EMTDC软件分别对单相和三相变压器不同状态下的空载合闸过程进行了仿真,并对磁通、励磁涌流、差动电流等参数进行了对比分析。仿真结果表明,通过控制合闸电压的幅值达到控制励磁电流大小的目的,能够将励磁涌流控制在数值较小的范围内,从而克服励磁涌流的影响。     

基于RTDS电力电子变压器控制器仿真测试研究

为了克服高压大容量应用需求与电力电子器件耐压通流能力低之间的矛盾,电力电子变压器通常采用数量较多的模块化DC/DC变换器在不同端口以串并联方式组合,来匹配电压和容量要求。高电压应用场景以及多数量功率模块拓扑结构,给电力电子变压器控制器的功能测试带来了极大压力,若控制算法存在漏洞,极易造成一次设备损坏,安全隐患较大。为解决上述问题,此处基于实时数字仿真(RTDS)系统设计了多种电力电子变压器控制器测试方案,并选取了其中一种较为简便的测试方案,搭建了控制器硬件在环仿真平台对控制器的控制功能进行仿真测试,仿真结果验证了所提仿真测试方法的可行性和有效性。     

新型单心式独立型移相变压器及其调节特性研究

为提升高比例新能源配电网的潮流控制能力和精度,提出了一种新型单心式独立型移相变压器(SCIPST),对调压绕组匝数配置进行了优化,通过独立控制2个调压绕组,SCIPST能够独立调节线路电压的相位和幅值。与传统移相变压器相比,增加了独立调节线路电压幅值的功能和可调移相角的数量,提高了调节精度。通过独立调节线路电压相位和幅值,能够在一定范围内实现独立调节线路有功、无功。介绍了SCIPST的拓扑结构,详细分析了工作原理并给出了控制策略。建立了SCIPST的仿真模型,对SCIPST调节电网潮流和电压的稳态和暂态性能进行仿真验证。研制出小容量SCIPST实验模型,搭建了潮流调节特性测试平台,开展了调节潮流模拟实验。仿真和实验结果证明了所提出的SCIPST的可行性和有效性。     

空载变压器的励磁涌流研究

为降低变压器空载合闸过程中,产生幅值很大的励磁涌流,避免引起继保装置的误动作、电能质量下降、甚至系统瘫痪。根据变压器的工作原理,推导出了剩磁的计算公式,然后采用选相关合技术,在系统电压即将产生的预感应磁通与剩磁的大小和方向一致时投入变压器。选相关合技术是有效抑制电力系统操作过电压和涌流以及全面提高电能质量的关键技术。并通过ATP-EMTP建立仿真模型,验证了选相关合技术。结果表明:选相关合技术能够有效地削弱变压器空载投入时的励磁涌流。     

基于旋转式潮流控制器的有源配电网柔性合环及紧急功率控制方法EI北大核心CSCD

随着有源配电网建设的迅猛发展,多端供电系统成为主流供电结构,由于电网布局设计因素,存在一种配电网合环两端相角差现象,直接合环将产生较大冲击电流,影响供电可靠性。文中提出一种基于电磁式旋转潮流控制器(rotary powerflowcontroller,RPFC)的解决方案,实现相角差线路柔性合环,并且在系统短路或电源脱网故障情况下,完成对RPFC接入线路的紧急功率控制,预防连锁过载及大停电事故的发生。研究RPFC拓扑结构、工作原理,基于电压矢量叠加原理和瞬时无功理论,提出RPFC柔性合环及紧急功率控制策略。在合环工况下与双芯移相变压器进行仿真对比,RPFC合环电流及调节时间仅为双芯移相变压器的11.95%和18.44%,同时,在系统故障下表现出独立功率控制能力。最后,搭建380V/40kVARPFC实验平台,实验结果与仿真一致,表明RPFC在柔性合环以及紧急功率控制工况下均实现良好控制效果。     

故障后中性点不接地变压器快速送电的过电压分析

变电站现场运行规程明确规定在进行变压器恢复供电操作时,中性点不接地的变压器需要专人到现场合中性点开关,耗时较长。为研究缩短变压器恢复供电操作时间的可行性,通过PSCAD电力系统仿真软件建立了110 kV变电站的仿真计算模型,在此基础上开展主进线路故障后变压器恢复供电操作时中性点过电压的仿真计算,分别考虑了三相非同期合闸和负荷率对中性点电压的影响,计算结果与规定的绝缘水平进行对比后,认为当外部故障导致主变压器失电时,自动装置未动作或失败的情况下,排除线路故障后可以采用直接合闸送电的方式,快速恢复变电站供电。     

基于Prony算法的串补空载线路选相关合最佳合闸时刻研究

为提高系统的稳定运行水平,会在大容量、远距离的电力系统中加装串补装置,但加装串补装置会破坏线路均匀性,使线路上出现严重操作过电压,严重危害电力设备的绝缘。文中根据空载线路过电压产生的基本原理,采用选相关合技术抑制串补输电线路过电压。首先研究了过电压幅值与合闸相位的关系,给出了串补输电线路选相关合策略;其次提出利用Prony算法预测电压过零点,确定最佳合闸时刻;在PSCAD和MATLAB软件中搭建串补输电线路重合闸模型,对暂态过程进行了仿真,仿真结果验证了Prony算法的准确性和可行性,同时表明了选相关合串补输电线路能大大减小合闸过电压;最后分析了断路器合闸过程中绝缘衰减率RDDS和合闸时间分散性对合闸时刻的影响,得出不同关合特性下的最佳合闸时刻。     

基于IPST的合环装置三相不对称下耦合特性及控制策略

随着配电网供电可靠性要求的不断提高,需要合环操作实现不停电转供负荷,但电网结构日益复杂,往往在合环点处出现上级电源属于跨多级电磁环网的复杂合环场景。针对配电网复杂合环场景下合环点两侧母线存在三相不对称、电压幅相差等因素,提出了基于改进移相变压器（IPST）的合环装置结构。考虑IPST三相调相调压绕组之间的耦合特性,分析推导了三相不对称合环场景下IPST调相调压绕组合环调节变比的计算公式,提出了适用于不同不对称复杂合环场景下的控制策略。最后,基于跨多级电磁环网的复杂合环场景下某35 kV变电站10 kV侧母线三相不对称的实际情况,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提基于IPST的合环装置及其控制策略的有效性。     

基于电池储能装置的配电变压器重过载治理与功率因数提升方法

针对配电变压器的重过载、功率因数低问题以及传统解决方法投资大且易造成设备利用率低的不足,提出一种在配电变压器低压侧安装电池储能装置的配电变压器重过载治理与功率因数提升方法。根据电池储能装置在配电网中的安装位置,从配电变压器的负载率和台区电压2个方面分析电池储能装置对配电网的影响;电池储能装置变换器采用电流内环解耦控制策略;基于江西某地区配电网的数据,搭建在该地区重载配电变压器低压侧投入电池储能装置的MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

核电厂辅助变压器分闸异响分析与对策

本文作者介绍了某核电厂辅助变压器分闸过程中出现异响,利用PSCAD/EMTDC搭建了辅助变压器运行系统仿真模型并进行了仿真,结合实测电压、电流、超声信号及仿真结果,提出了低压侧增加电抗器进行补偿的方法。通过再验证试验,验证了增加电抗器可消除变压器分闸脉冲电流、平顶电压及异响,有效保证了变压器安全稳定运行。     

计及剩磁的空载变压器选相合闸研究

随机合闸空载变压器产生的励磁涌流容易引起电力变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大以及电能质量降低等问题。采用选相合闸技术来抑制空载变压器励磁涌流。实现空载变压器选相合闸的关键是有效预估变压器切除后铁芯中的剩磁。在分析选相合闸空载变压器原理的基础上,提出基于数值积分的铁芯剩磁测量方法。采用PSCAD/EMTDC软件对变压器空载合闸进行了仿真,仿真结果验证了选相合闸技术的有效性。搭建空载变压器选相投切试验平台,进行了空载变压器随机合闸、选相合闸试验。试验结果表明:与随机合闸相比,计及剩磁的空载变压器选相合闸能够有效地抑制励磁涌流,同时验证了剩磁测量方法的有效性。最后,针对三相联动断路器提出了相适应的空载变压器选相合闸策略,仿真结果验证了其有效性。     

基于相控开关技术的空载变压器励磁涌流抑制研究

断路器在随机关合空载变压器时会产生幅值、频率很高的励磁涌流,这种操作暂态可能导致微机继保装置误动作,降低用户电能质量和系统可靠性。根据空载变压器涌流产生的机理,采用选相关合技术消除变压器励磁涌流,研究了铁心剩磁和最佳关合相位关系;分析了断路器截流和暂态恢复电压对铁心剩磁影响,并给出了剩磁测量方法。在空载变压器选相关合原理基础上,采用ATP-EMTP软件建立空载变压器关合模型,对暂态过程进行了仿真。仿真结果表明,选相关合技术能有效消除空载变压器合闸时产生的励磁涌流,为空载变压器选相关合提供了理论基础。     

冲击电压激励下变压器套管介电响应快速测量方法北大核心CSCD

油纸绝缘套管作为变电站内极为重要的电力设备之一,其绝缘状态对于电力系统的安全稳定运行至关重要。频域介电谱法可实现套管绝缘状态的无损检测,但传统扫频测试耗费时间长,为频域介电谱的现场应用带来不便。文中提出一种冲击电压激励下变压器套管介电响应快速测量方法,利用冲击电压信号中包含的丰富频率分量作为激励信号,获取套管末屏响应电流并进行数据处理与计算,从而得到频域介电响应信息。文中基于扩展德拜模型,搭建冲击电压激励下介电响应仿真平台,并利用任意波形发生器、高压功率放大器等设备搭建实验测试平台,验证了冲击电压激励下介电响应快速测量方法的可行性与准确性,对于缩短变压器停电检修时间窗口,提高现场套管绝缘状态诊断效率具有重要意义。     

基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术研究

为了避免变压器投运到电力系统的过程中,断路器合闸时产生的励磁涌流对电网设备及电力系统电能质量造成不良影响,文中提出了一种基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术。该技术通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式实现变压器励磁电压的调节与控制,使变压器铁心快速的建立稳态磁场。变压器在投运到系统时变压器绕组电压幅值、相位与母线电压完全一致,实现了同期合闸,不会因暂态过程所引起较大暂态磁通而激发励磁涌流。利用所提方法建立了励磁涌流抑制系统仿真模型,仿真结果表明,所提出的励磁涌流抑制方案及电压调制算法能够有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。     

基于MMC的配电网电力电子变压器故障特性分析

介绍了配电网电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了半桥子模块型模块化多电平换流器、双有源桥和三相逆变器作为研究对象,基于PSCAD仿真平台,搭建了10k V配电网电力电子变压器仿真模型;对电力电子变压器中可能出现的故障类型,包括交流输入侧故障、中压直流侧故障、低压直流侧故障以及功率开关元件故障等进行了理论分析与仿真验证;对各类故障下电力电子变压器的过电压、过电流水平进行了分类统计,指出了对配电网电力电子变压器影响较大的故障类型。     

选相关合技术抑制空载变压器励磁涌流的实验研究

针对随机关合空载变压器产生励磁涌流的问题,采用选相关合技术来抑制励磁涌流。在分析选相关合空载变压器原理的基础上,研究了同时合闸策略、快速合闸策略和延时合闸策略下铁芯磁通的变化规律,并对比分析三种合闸策略的适用条件。最后搭建选相投切10 kV空载变压器实验平台,对有无剩磁时不同关合相位下的励磁涌流进行分析。实验结果表明:变压器铁芯无剩磁时,在电压峰值处合闸可以有效抑制励磁涌流;铁芯存在剩磁时,在电压峰值处合闸仍会产生励磁涌流。因此,有必要预测铁芯剩磁以确定最佳合闸相位,实现空投变压器的无冲击平滑过渡。     

微机励磁涌流抑制器在核电主变启动中的应用研究

CPR1000核电厂主变启动只能以全电压冲击合闸的方式进行,由于变压器铁芯饱和、铁芯材料的非线性及剩磁的存在,会产生励磁涌流,导致差动保护误动,同时可能造成绕组变形。分析铁芯磁通的暂态特性,找出励磁涌流的根本成因,在分析励磁涌流抑制器原理的基础上,利用EMTP/ATP搭建了变压器空载合闸暂态仿真模型,分析合分闸时间的允许误差范围。在阳江核电2号主变首次启动过程中,利用仿真的定量分析,指导涌流抑制装置调试,通过实际验证涌流抑制器的确发挥了良好的抑制效果。     

系统单相接地故障下接地变压器的运行特性分析

变电站中的接地变压器不仅为中压不接地系统提供中性点,同时兼做站用变为变电站正常运行提供电源保障,确保接地变压器可靠运行对电力系统的安全稳定至关重要。针对变电站配出线路单相接地故障发生频率高、对接地变压器运行状态及其监测影响较大的问题,分析了单相接地故障对接地变压器运行特性的影响因素。结合配电网实际参数在PSCAD软件中建立仿真模型,通过对比单相接地故障时配电网中零序电流的仿真值与电容电流的计算值大小,验证了模型的正确性。在此基础上仿真分析了系统单相接地故障下接地变压器的运行特性。结果表明:系统发生单相接地故障时,接地变压器一次侧电流增大、相位相同,但不会影响其安全稳定运行。在系统单相接地故障燃弧和稳定接地阶段,故障初相角、过渡电阻以及失谐度大小会影响接地变压器一次侧电压、电流幅值。同时,在稳定接地阶段,故障初相角大小会影响其一次侧电压、电流处于稳态的时间。在熄弧阶段时,仅失谐度大小会影响其一次侧电压、电流的振荡恢复过程。     

基于移相调压技术的紧凑型配电网合环系统研制

负荷转供是配电网操作及线路检修的重要内容,当合环点两侧存在较大压差、相位差时,线路检修和倒负荷只能采取先停电后转供方式,导致供电可靠性降低。为此提出基于移相调压技术的紧凑型配电网合环系统方案,开展了合环线路暂态、稳态理论研究和仿真分析,计算合环点两侧稳态电流及冲击电流。针对目前其他技术方案存在的问题,创新性提出在合环点桥接具备自动调压和调相功能的移相调压器技术方案,制定自动控制以及保护配置策略,开发移相调压器、合环总控装置等关键设备,实现系统试点投运。     

330 kV变压器合闸励磁涌流分析

分析330 kV变压器合闸励磁涌流的影响因素,根据TRANSMAG-2D软件仿真计算结果和现场主变投运时的实际情况,得出不同的合闸角和剩磁是造成变压器在合闸时出现差异的主要原因。合闸角、剩磁及电网电压超过变压器实际档位电压时,对励磁涌流的影响较大,可对主变进行直流电阻测量后进行消磁处理,并在主变送电前将主变分接档位调整至1档。