移相變壓器副邊繞組抽頭不等分相電壓下的抽頭選擇策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種移相變壓器副邊繞組抽頭選擇策略，具體說(shuō)涉及一種移相變壓器 ("Sen"Transformer)副邊繞組抽頭不等分相電壓情況下的抽頭選擇策略。
【背景技術(shù)】
[0002] 移相變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)潮流控制的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。自上世紀(jì)30年代 首次提出移相器的概念以來(lái)，基于機(jī)械式有載調(diào)壓開關(guān)的傳統(tǒng)移相器已在世界范圍內(nèi)，尤 其是歐美國(guó)家的電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。用移相變壓器能改變線路中的潮流分布，可以減 小損耗，使得線路潮流分布最優(yōu)，提高電網(wǎng)輸送能力，因而移相變壓器的應(yīng)用需求在不斷增 加。"Sen"Transformer(ST)由美國(guó)西屋科技中心的K.K.Sen博士于2003年提出。在與系 統(tǒng)的接入方式上看，ST是一種串、并聯(lián)混合型裝置，它是基于多抽頭變壓器和抽頭控制技術(shù) 的改進(jìn)型移相變壓器，通過(guò)對(duì)副邊繞組抽頭的投切，使其輸出不同的串聯(lián)注入電壓，調(diào)節(jié)系 統(tǒng)電壓、改變傳輸潮流，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0003]ST的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的原邊繞組是以星型方式連接的，然后并聯(lián)接入系統(tǒng) (通常是靠近首端的一側(cè)），構(gòu)成變壓器的勵(lì)磁單元；副邊繞組每相分別由三個(gè)帶著抽頭的 小繞組連接而成，然后以串聯(lián)的方式接入系統(tǒng)，提供電壓補(bǔ)償。
[0004] 如圖1所示，接入A相副邊的三個(gè)繞組分別為al、a2、a3(即al、a2、a3連接在一 起與A相原邊的勵(lì)磁單元產(chǎn)生電磁感應(yīng)，B、C相與此相同），依次接入B、C兩相副邊的繞 組為131幾2、匕3和(：1、〇2、〇3，。由于六、8、(：三相相差120°，則相應(yīng)的感應(yīng)而出的31、32、 &3(彼此同相位，下同），15132、匕3和(31、〇2、〇3也相差120°。
[0005] 將繞組al、bl、cl串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成A相的串聯(lián)補(bǔ)償電壓，則可得到幅值和相角均可改 變的電壓。B、C兩相與此相同，構(gòu)成B相串聯(lián)補(bǔ)償電壓的繞組為a2、b2、c2,構(gòu)成C相串聯(lián) 補(bǔ)償電壓的繞組為a3、b3、c3。為增加每相串聯(lián)補(bǔ)償電壓的幅值和相角的改變范圍，通常會(huì) 讓副邊的每個(gè)小繞組（al、a2、a3等）攜帶多個(gè)抽頭。
[0006] 在圖1所示的ST結(jié)構(gòu)中，副邊的每個(gè)小繞組都帶有三個(gè)抽頭，表示每個(gè)小繞組都 可以輸出以其自身容量為基值的Opu, 0· 25pu, 0· 5pu, 0· 75pu,lpu等五個(gè)電壓。由于每一相 的副邊繞組都有三個(gè)小繞組，且每個(gè)小繞組輸出電壓的幅值和相角都不盡相同，因此可以 通過(guò)多種不同的組合，得到多種不同的串聯(lián)補(bǔ)償電壓，從而調(diào)節(jié)接入系統(tǒng)首端的電壓，達(dá)到 調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓幅值和相角的目的。
[0007] 因此副邊繞組抽頭的不同選擇，決定了串聯(lián)補(bǔ)償電壓的輸出，從而達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng) 電壓幅值的作用。當(dāng)每相副邊繞組有多個(gè)抽頭、且抽頭不等分時(shí)，抽頭的選擇策略就顯得至 關(guān)重要。目前我國(guó)對(duì)移相變壓器副邊繞組抽頭不等分情況下的選擇還沒(méi)有一套完整的策 略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種移相變壓器副邊繞組抽頭不等分相電 壓情況下的抽頭選擇策略，采用本策略后，移相變壓器副邊繞組的抽頭補(bǔ)償容量大，補(bǔ)償 精度高，選擇靈活，可以實(shí)現(xiàn)多種串聯(lián)補(bǔ)償電壓的輸出。
[0009] 解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種移相變壓器副邊繞組抽頭不等分相電壓情況下的抽頭選擇策略，所述的抽頭 不等分相電壓指抽頭以1:1:1……（M+1)的比例劃分每相電壓，Μ為移相變壓器每相副邊繞 組抽頭數(shù)；其特征是：所述選擇策略包括以下步驟：
[0011] ·S1，畫出抽頭不等分相電壓輸出點(diǎn)分布圖（如圖3所不）
[0012] 以副邊繞組有一個(gè)抽頭為例說(shuō)明（有Μ個(gè)抽頭的可照樣畫出），副邊電壓抽頭以 1:2的比例劃分副邊每相電壓；副邊每相電壓可輸出l/3pu，2/3pu，lpu三個(gè)電壓值，以Α相 為例（B相和C相類似），Va為系統(tǒng)電壓，oa是ST抽頭處于a點(diǎn)時(shí)的補(bǔ)償電壓，幅值為l/3pu， 同理ob為 2/3pu,oc為lpu,即Val;
[0013] 當(dāng)副邊al相繞組補(bǔ)償lpu電壓，副邊cl相繞組補(bǔ)償lpu電壓，副邊B相繞組補(bǔ)償 Opu，根據(jù)Val和Vcl電壓相量矢量相加，則補(bǔ)償電壓為乂3' ；
[0014] 魯S2,步驟S1畫出的圖中，直線oc，od和of上的點(diǎn)是實(shí)際A,B，C三相副邊抽頭補(bǔ) 償?shù)狞c(diǎn)，虛線六邊形上的點(diǎn)是通過(guò)抽頭組合而成的等效抽頭所能補(bǔ)償?shù)狞c(diǎn)；
[0015] 當(dāng)需要補(bǔ)償?shù)絜點(diǎn)時(shí)，則是副邊al相補(bǔ)償電壓輸出l/3pu，即洲，副邊bl相補(bǔ)償 電壓輸出〇pu，副邊cl相補(bǔ)償電壓輸出2/3pu，即al相，bl相和cl相補(bǔ)償電壓矢量相 加，A相電壓VaWo點(diǎn)的基礎(chǔ)上又補(bǔ)償了 電壓，按照此種策略，則有Μ個(gè)抽頭下，補(bǔ)償點(diǎn) 數(shù)Ν2有：
[0017]魯S3,在線路投入ST后，線路潮流改變?yōu)椋?br>[0019] (3)；
[0020] 式中：Ρ/為投入ST后的線路有功功率七為線路未投入ST時(shí)的有功功率；△Ρ為 線路投入ST后有功功率的增加值；VS為線路送端電壓；V1^為線路受端電壓；X^3線路電抗；S為線路送端電壓和受端電壓的相位差；β為投入ST的輸出電壓的相位。
[0022] 式中：Ρ/為投入ST后的線路有功功率七為線路未投入ST時(shí)的有功功率；△Ρ為 線路投入ST后有功功率的增加值；VS為線路送端電壓；V1^為線路受端電壓；X^3線路電抗； S為線路送端電壓和受端電壓的相位差；β為投入ST的輸出電壓的相位。
[0023] 根據(jù)公式（3) (4)可知，當(dāng)δ不變時(shí)，線路潮流和β有關(guān)，根據(jù)計(jì)算得到電壓補(bǔ)償 點(diǎn)（圖4中點(diǎn)303)時(shí)線路潮流達(dá)到最大值，因此將抽頭不等分相電壓輸出點(diǎn)分布圖旋轉(zhuǎn)相 應(yīng)角度，（如圖4)畫出ST投運(yùn)電壓與PQ關(guān)系圖；
[0024]·S4,在ST投運(yùn)電壓與PQ關(guān)系圖上過(guò)原點(diǎn)（000)，圖中原點(diǎn)（000)代表ST補(bǔ)償 電壓為0,對(duì)應(yīng)的PQ是ST未補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)的傳輸功率，其它的點(diǎn)分別代表ST輸出不同的補(bǔ)償 電壓；分別畫一條平行于P，Q橫縱軸的直線L1和直線L2,將坐標(biāo)平面分為順時(shí)針的四個(gè)扇 區(qū)，分別為一扇區(qū)、二扇區(qū)、三扇區(qū)和四扇區(qū)，第一扇區(qū)位于右上角；
[0025] 魯S5,線路功率目標(biāo)值是根據(jù)線路潮流隨機(jī)改變的，實(shí)際情況下投運(yùn)需要根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)情況來(lái)設(shè)定；因此假設(shè)S點(diǎn)為線路功率目標(biāo)值，允許線路潮流P，Q存在誤差ΔΡ，ΔQ，因 此線路功率目標(biāo)值周圍設(shè)？咖=Ρ-ΑΡ,Ρμ，Ρ-ΔΡ,ζ^，Q-AQ，^^，Q+AQ四條直線 所包圍的目標(biāo)功率區(qū)域；
[0026] ST所能補(bǔ)償?shù)狞c(diǎn)是離散的，當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)入目標(biāo)功率區(qū)域后則認(rèn)為達(dá)到目標(biāo)補(bǔ)償 占.
[0027] S點(diǎn)所能落到圖中的位置總共分九種情況，包含于一、二、三、四扇區(qū)內(nèi)，以及落于 兩條直線L1和L2的正半軸或負(fù)半軸，還有就是落于包含原點(diǎn)（000)的區(qū)域；在控制ST時(shí)， 將此9種情況加以區(qū)分，在不同的區(qū)域，對(duì)目標(biāo)值的調(diào)整僅限于該區(qū)域，由此減小抽頭投切 次數(shù)；
[0028] 對(duì)于ST的每個(gè)補(bǔ)償電壓點(diǎn)，它與目標(biāo)陰影區(qū)域的關(guān)系也有九種，分別在由Pmax， Pmin，Qmax，Qmin四條直線所分割成的九個(gè)區(qū)域內(nèi)，S卩a-i所表示的9個(gè)區(qū)域；
[0029] 在ST動(dòng)作到某個(gè)補(bǔ)償電壓點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)分析出所在的位置，根據(jù)不同的位置進(jìn) 行下一步的動(dòng)作策略，其最終目的就是通過(guò)最少的抽頭投切次數(shù)使得補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)入目標(biāo)功率 區(qū)域。
[0030] 以將目標(biāo)值設(shè)定在第一扇區(qū)為例（如果目標(biāo)值在其他扇區(qū)，抽頭投切控制策略相 同），具體說(shuō)明抽頭投切包含以下步驟：
[0031] 步驟（1):根據(jù)誤差允許范圍ΔΡ，AQ，將目標(biāo)點(diǎn)周圍的目標(biāo)陰影區(qū)域邊界條件 Ρ_=Ρ_ΔΡ，ΡΜΧ=Ρ+ΔΡ,ζ^ζQ-AQj.zQ+AQ輸入，判斷邊界條件所包圍區(qū)域位于 ST補(bǔ)償平面的哪個(gè)扇區(qū)，判定ST是否已經(jīng)達(dá)到調(diào)節(jié)要求；
[0032] 步驟（2):以P為目標(biāo)，將電壓補(bǔ)償點(diǎn)移動(dòng)最小檔位（100);
[0033] 步驟⑶：判斷P，Q范圍，若P，Q全滿足，則退出，補(bǔ)償完成；
[0034] 若P，Q不全滿足，則繼續(xù)判斷執(zhí)行以下步驟：
[0035] 若P不足，Q過(guò)多、剛好或過(guò)少，則切換到P增加最近的補(bǔ)償點(diǎn)，返回步驟（3)開始 處；
[0036] 若P過(guò)多，Q過(guò)多