電力變壓器分散邏輯并聯控制方法

國網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控設備，也被稱之為EPT，相比常規的變壓器，新型設備具有相對更低的運行耗能優勢，因此，目前電力變壓器已實現了在電力市場內廣泛投入使用。在我國電力產業深入對此方面的設計中，首次提出了對電力變壓器供電電源的并聯控制，并在檢索相關文獻中發現，要解決電力變壓器在可持續與穩定運行中的多種問題，首要考慮的問題便是對其電源的均流并聯控制問題。傳統的分散邏輯并聯控制方法存在對電力變壓器運行控制效果不理想的缺陷，本文設計一種針對電力變壓器的分散邏輯并聯控制方法，致力于通過設計的方法，解決傳統方法存在的不足，確保電力變壓器無論在交流側運行，或是在直流側運行，均具有較為良好的動態影響特性。

1 電力變壓器分散邏輯并聯控制方法

1.1 構建EPT并聯等效分散輸出電路

為了實現對電力變壓器的分散邏輯并聯有效控制，在開展相關研究工作前，可將電力變壓器的運行近似看作一個閉環運行電路，在電路中任何一個輸出值均表示為串聯抗組模式。在此種條件下，EPT并聯等效分散輸出電路可用如圖1所示。

圖1 EPT并聯等效分散輸出電路

圖1中：R表示并聯等效電阻；I表示為并聯等效電流；E表示為并聯等效電壓；L表示為并聯等效負載電流；δ表示為電力變壓器空載電壓。根據上述圖1，電力變壓器在運行過程中，前端輸入工頻交流電流，此時電流流經轉換器，高頻信號對流經電流進行處理與控制，在終端輸出低頻或空載電壓。參照EPT的此種運行模式，完成對其等效并聯電路的構建。

1.2 計算電力變壓器并聯運行環流

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

公式中：Ic表示為電力變壓器前端輸入環流電流；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；X表示為控制頻率；U表示為等效電壓；Z表示為額定功率。根據上述公式(3)與公式(4)可知，當電力變壓器處于并聯狀態運行時，電路中多個運行模塊中的輸出電流主要由兩個部分構成，分別為供給電路負載側運行的電流，與環流Ic。根據上述計算公式(2)可知，Ic的實際值與其運行電壓相位差值與等效電阻具有直接關系，而與電力變壓器運行電路的綜合負載無直接關系，以此實現對環流電流的計算。

1.3 實現電力變壓器輸入側邏輯均流控制

在掌握電力變壓器分散邏輯并聯控制原理的基礎上，將其運行電路的多個中心環節進行控制權力分散化，以此種方式確保電力變壓器每個運行模塊，均處于一種相對獨立的狀態。為此，本章引進均流控制原理，對電力變壓器的輸入側進行邏輯均流控制。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行中的電壓基準值；A1與A2分別表示為電力變壓器閉環傳遞電流；Kf1與Kf2分別表示為均流反饋系數；Gh表示為環節傳遞電流；Gv表示為輸出電壓的控制函數。其中Gh與Gv的輸出值可以用如下計算公式表示。

根據上述計算公式及輸入側邏輯均流控制示意圖可知，當均流反饋系數在1.0范圍內時，證明電力變壓器的運行處于一種相對穩定運行狀態，無需對其進行邏輯分流控制。當均流反饋系數大于或等于1.0時，證明電力變壓器的運行需要通過增加均流電路的方式進行邏輯控制，以此避免電路的運行出現負載方面問題。綜合上述分析，完成對電力變壓器分散邏輯并聯控制方法的設計。

2 實驗論證分析

在完成對電力變壓器分散邏輯并聯控制方法的理論設計后，為了確保設計的方法具有真實的實踐應用能力，下述將通過對比實驗，對設計方法的性能與實操能力進行檢測。本次對比實驗選擇在Matlab平臺上操作，在對電力變壓器運行分流檢測過程中，相關數據與運行信號使用Simulink工具獲取。在執行此次對比實驗前，對電力變壓器的運行參數進行描述，選擇均流值作為此次對比實驗的評估指標。先對電力變壓器進行滿載運行處理，當其運行仿真波形圖在計算機終端屏幕顯示后，對其進行持續的負載。此時，使用本文設計的分散邏輯并聯控制方法與傳統控制方法，對負載狀態下的電力變壓器進行運行控制，記錄在交流側與直流側兩側此時的等效抗組環流值（理想狀態下，交流側與直流側兩側的等效抗組環流值=0）。輸出兩種方法的控制結果，將實驗數據整理成表格，如表1所示。

表1 分散邏輯并聯控制方法實驗對比結果

根據上述表1中的實驗數據可知，在使用本文設計的電力變壓器分散邏輯并聯控制方法，對交流側與直流側兩側抗組環流進行控制的過程中，控制結果均可以達到一種相對理想的狀態，即交流側與直流側兩側抗組環流值等于0，證明通過本文的控制方法，兩側環流均得到了較好的抑制，因此說明設計的方法應用效果良好。

結束語：本文采用構建EPT并聯等效分散輸出電路的方式，設計一種針對電力變壓器的分散邏輯并聯控制方法，在完成對方法的設計后，將其與傳統方法進行對比，綜合實驗結果，得出實驗結論：相比傳統方法，本文設計的方法，相比傳統方法而言，對電力變壓器的控制結果可以達到一種相對理想的狀態，無論是交流側負載電流或是直流側負載電流，均可以在運行中受到較好的控制，因此，證明本文設計的方法，對于電力變壓器負載電流控制，是具有顯著應用效果的。