关于电力电子变压器在电网故障中的控制策略分析

张晓红,何 俊,李美林

（1.山西大学，山西太原，030013；2.国网日照供电公司，山东日照，276800；3.大连交通大学，辽宁大连，116028）

关于电力电子变压器在电网故障中的控制策略分析

张晓红1,何 俊2,李美林3

（1.山西大学，山西太原，030013；2.国网日照供电公司，山东日照，276800；3.大连交通大学，辽宁大连，116028）

随着我国经济水平的迅速增长和工业建设快速发展，我国的国民用电需求量呈现出爆炸式增长。面临着日益严峻的供电环境，对我国电网提出的供电要求也是非常严苛。由于目前我们国家传统的配网电力变压器的缺点日益突出，导致变电站的建设水平一直处于较低的水平线上，电网故障排除不够及时，供电领域的建设与配套经济的发展呈现出严重不协调的特点。滞后的城市电网建设会对我国经济结构的优化和能源结构与经济水平的创新带来较大的阻力。

电力电子；变压器；故障分析；系统优化；具体运用

1 推广电力电子变压器在电网故障技术改革中的意义

城市电网中配网自动化，主要是指通过高智能化和高自动化的管网铺设工作满足人们在配电管理系统化中的各种需求。由于我国国内的变压器电网故障排除的效率比较低，变压器技术比较落后，未能够实现供电与配电的长期稳定。使用高智能化的电力电子敏感变压器，可以显著提高电网的运行稳定性，对我国社会经济水平的发展和进步有着巨大的推动作用。在我国智能电网的建设领域，推行电力电子变压器的安装和检修活动，可以很好的解决发电的问题。通过科学合理的管网铺设解决运输电的过程中损耗的问题，通过变电站建设和电线杆中继站科学设置措施解决了电力节能的问题。在经济性方面，发展中国式智能电网自动化系统可以切实提高电网运营和业务水平，从而实现降低供电公司的成本[1-3]。

2 推广电力电子变压器电网故障控制的措施

2.1 输入整流侧控制策略

现代化的电力电子变压器的运行PRT拓扑结构为三相交流电源支持下的运行系统，我们以电力变压器的运行公式为例子，I=2/3×100×UN/Umax+1/3×100 （Amax-A） /Amax。电力电子的变压控制器使用自动化技术开展用电管网的创新设计与建设，可以大幅度地提升我国城市电网建设的效率，通过应用自动化技术有效提高城市电网中配电网自动化系统的设计科学性，对于用电数据的使用情况等，可以实现实时监控。

设定Umax为最高额定电压，而Amax为一组电力变压器的最大老化程度。那么，UN/Umax和（Amax-A） /Amax是指一组电力变压器的最大老化程度与额定电压之间的比值[2]。因此，在标准化变量的情况下，它的取值范围为大于等于0，小于1。当额定电压的变化值范围越高时，UN/Umax的变化值域的范围也就越大。如果额定电压的数额越小，那么UN/Umax的变化呈现出比值也越小的状态。相比之下，额定电压下的比值越大，变压器的老化程度越高，额定电压下的数额越小，那么变压器的老化程度越低。在检修活动中，只要测算出UN/Umax的比值，就能够对电网中的故障进行大致分析。

2.2 输出逆变侧控制策略

新式电力电子变压器的运用过程中，对于电网故障中所采用的判定方法比较科学，电网断开连接需要采取一些必要的管网系统保护措施。智能化管网操作系统在检测到故障发生时，可以及时地向工作人员报告供电情况和用电分配的状况，在最短的时间内实现故障的排除和责任人的认定工作，防止供电系统故障风险的扩大。随着电力系统自动化领域的发展，通过使用计算机自动化技术，很容易实现各种类型复杂图纸的资源共享。电力工程师们只需要通过在线信息交流，就可以实现电力电子变压器在电网故障中的准确判定。

在排除电力系统故障的过程中，使用计算机CAD分析，可以快速完成电力系统检修领域的自动化计算和分析工作。在初始化阶段，电力公司的技术人员首先要对电网中开关的中断状态进行判定，然后对弱信号检测过程中的通信输出模式进行检测。在电子显示屏中，应该对电网故障中显示子程序和键盘中断子程序的运行状态进行分析，将穿行通讯中断子程序的流程现象进行记录。在弱信号检测过程中，对于CS5460A的操作系统进行初始化，同时，将变压器的状态切换到量程“1”的标称状态，并且，启动CS546A。在CS5460A单次转换中，确认变压器的单程检测是否完成，同时，判定测量值是否低于100A。当我们切换到量程2，并且启动CS546A时，检查电力电子变压器中的CS5460A单次转换是否完成。最后，为了保证电站工作人员对于电网故障的控制达到最佳的精准状态，应该将其检测数据进行反复刷新，从而得出刷新状态下的数据显示[3-4]。

2.3 电力电子变压器的基本结构

推行电力电子变压器技术的运用，可以很好的解决电网系统监护成本高昂的难题，在上个世纪八九十年代，我国的供电管网主要是采用人工巡视的方式进行电路系统的检查和维修，由于电路的总长度比较长，而且，由于我国的用电环境比较复杂，往往涉及到穿越大江大河的工程性建设活动，在线路的养护方面，确实存在着一些具体的问题，在传统的检修方式中，电力公司的工作人员往往需要翻山越岭，传统的检修方式不仅耗费大量的统计时间，而且工作人员还具有一定的危险性。相比之下，使用电力电子变压器故障控制技术，具有明显的技术优势。在电力电压变压器故障判定的过程中，我们可以先将变电站的起步电压控制在U50%的状态下，在50%电压的用电线路的冲击电压中，实行额定电流下变压器的故障控制分析。

在50%供电电压的供电电路中，基准示伤电流Is中的传递函数为H50%，功率P=100%U×50%I，使用传递函数法进行比较，测定两种不同状态下的电流探伤状况。在联合时频分析法中，使用基准示伤电流的比较方法，可以有效的实现提高故障诊断性。当电路中的额定电压为U100%时，我们可以测算出在100%电压供电状态下的变压器传递函数为H100%。其中，电流的支撑为I:100%，而示伤电流的I:100%，此时的功率为P=100%U×100%I，在直流状态下的电力电子变压器的RPT线路图中，交流电的输入方式为高频方波，它们可以通过调制和解调的方式，实现对于EPT电流控制系统的分流[5-8]。在高频变压器状态下，电力电子变压器电网技术控制人员需要对电压源变换器的参数进行分析，从而综合得出此类的控制策略。

3 结束语

电力系统的检修过程中，电力电子变压器测定技术不仅发挥着重要的支撑作用，还能够将自动化技术与故障控制进行有效的结合使用，通过数字电路和模块化软件设计技术在电力系统终端运用，实现对电力自动化系统的实时监控和维护功能。电力电子变压器除了具有传统电力变压器的基本性能之外，还能拥有较之传统控制系统更为精准的控制功能。

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[7] 白杰. 电力电子变压器的应用研究[J].电工电气. 2009,（11).

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Analysis on control strategy of power electronic transformer in power network fault

Zhang Xiaohong1,He Jun2,Li Meilin3
（1.Shanxi University,Shanxi Taiyuan,030013;2.State Grid Rizhao Power Supply Company,Shandong Rizhao,276800;3.Dalian Jiaotong University,Liaoning Dalian,116028）

With the rapid development of our country's economic level and rapid development of industrial construction, China's national electricity demand is showing explosive growth. Faced with the increasingly severe power supply environment,the power supply requirements of China's power grid is also very stringent. Because of the shortcomings of the traditional distribution network power transformer in our country.

power electronics; transformer; fault analysis; system optimization; specific application