[发明专利]一种混合式配电变压器偏磁主动抑制方法和系统

说明书

本发明还公开了一种混合式配电变压器偏磁主动抑制方法和系统，本发明根据空载合闸前后的偏磁抑制机理设计两套HDT控制策略，基于网侧电流判断HDT是否合闸，据此实现两套控制策略的平滑切换；基于磁势平衡原理计算HDT主变压器和隔离变压器的激磁电流，对主变压器及隔离变压器的激磁电流进行非线性反馈，将其叠加在HDT变换器原控制指令之后，从而在确保HDT网侧电流与负载电压控制功能的基础上实现其偏磁抑制。该系统无需加装复杂昂贵的铁芯磁通传感器，也无需采用复杂的磁通观测算法，能在不影响HDT基本控制功能的同时，消除HDT的在任何工况下的直流偏磁。

技术领域

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种混合式配电变压器偏磁主动抑制方法和系统。

背景技术

混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)是一种新型配电变压器，其基本特点是将传统工频变压器与背靠背电压源型变换器集成一体化。在众多配置方案中，借助隔离变压器与三绕组主变压器构建的变换器高低跨接式HDT具备突出优势。具体而言，在此HDT方案中，各变压器变比选则范围大、电路参数选取范围广、器件选型灵活方便。然而在实际运行过程中，此类HDT两台变压器的铁芯难免会出现直流偏磁；当偏磁比较严重时，往往会导致磁饱和；而当铁芯饱和之后，激磁电感会急剧减小，从而会引发很大的励磁涌流，进而导致HDT无法正常运行。

由于传统机械断路器合闸时刻分散性很大，铁芯剩磁难以精确测量；因而无法在理论期望的最佳时刻进行空载合闸，这导致HDT主变压器的偏磁难以避免，励磁涌流无法消除。在配网中，虽然继电保护装置能够承受一定范围的励磁涌流而不会引发保护误动作，但励磁涌流中包含大量的谐波和直流分量，由于配电变压器数量众多，总体合闸频率较高，因而对整个配网系统带来的污染不可小视。

对于HDT的隔离变压器而言，其端电压就是补偿电压，该补偿电压的极性及幅值大小均会随着电网电压的波动而变化，这使得隔离变压器的铁芯更容易出现直流偏磁，从而导致励磁涌流。如果不采取措施，只能尽可能增大隔离变压器的铁芯截面来承受直流偏磁，但这必然会浪费大量的铜铁材料。

对于以上问题，现有的HDT控制策略很少涉及，这导致直流偏磁引发的磁饱和问题成为困扰HDT正常挂网运行的一个瓶颈问题。在HDT中，两个变压器通过背靠背的方式接入了各自的变换器，其中一个变换器称之为电流补偿变换器，该变换器并入主变压器的控制绕组，主要用于消除负载电流中的谐波、无功、不对称等有害电流对配网带来的危害。另一个变换器称之为电压补偿变换器，该变换器通过阀侧绕组接入隔离变压器，主要用于消除配网电压波动、不对称对负载供电带来的不利影响。

事实上，HDT的两台变换器所具备的控制功能远不止于上述电压电流调控。通过加入新的控制策略，预计还能进一步调控两台变压器的铁芯磁通。对此现有的研究给出了基于磁链跟踪的偏磁抑制策略，然而磁链跟踪必须要反馈铁芯磁链，而磁链的直流分量又无法通过端电压积分等观测方法准确快速获得。虽然在各铁芯柱中安装磁通传感器铁芯可获得铁芯磁链，但磁通传感器造价昂贵，而且在变压器铁芯中装设又极为困难。此外，新增的磁通传感器需配套相应的A/D调理电路及控制电路采集接口。因此加入磁通测量反馈会使HDT的制造难度急剧增加，从而大大降低HDT的性价比。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种混合式配电变压器偏磁主动抑制方法和系统，以解决现有技术中混合配电变压器HDT主变压器的偏磁缺少抑制措施的问题。本发明的方法能在合闸前预先建立稳态磁通，合闸后通过叠加激磁电流非线性反馈实现偏磁抑制，从而无需安装磁链传感器，能在不影响HDT原有控制功能的前提下，抑制直流偏磁，有效克服HDT磁饱和这一瓶颈问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种混合式配电变压器偏磁主动抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，基于网侧电流判断HDT是否合闸，如果未合闸，执行步骤2；如果合闸，执行步骤3；