一种单芯独立型移相变压器及其控制方法技术

本发明专利技术一种单芯独立型移相变压器及其控制方法。包含励磁绕组、源侧调压绕组、负载侧调压绕组、有载调压开关；所述励磁绕组为单芯独立型移相变压器的一次侧，采用三角形连接；所述源侧调压绕组和负载侧调压绕组为单芯独立型移相变压器的二次侧，直接串联在线路中，源侧调压绕组和负载侧调压绕组均装设有载调压开关；所述源侧调压绕组和负载侧调压绕组按照移相角进行分挡，即每挡改变的移相角相同，每挡改变的电压不同。本发明专利技术可以通过独立调节线路电压的相位和有效值，相对独立地调节线路的有功潮流和无功潮流，进一步优化了移相变压器的调节性能。的调节性能。的调节性能。

【技术实现步骤摘要】
一种单芯独立型移相变压器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电网
，特别是涉及一种单芯独立型移相变压器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统持续发展，电网日趋复杂，面临着潮流分配不均、环流等问题。且随着新能源的不断接入，电力系统潮流的流向和分布随机性增强，容易在局部出现传输阻塞，影响电力系统的稳定和新能源的消纳。因此，电力系统急需使用潮流控制装置增加电网潮流的可控性。
[0003]单芯对称型移相变压器是一种传统的潮流控制设备，用于110kV及以下电力系统，通过有载调压开关对调压绕组抽头的切换，使其将可调的串联补偿电压注入线路中，改变线路电压的有效值和相位，从而实现对系统潮流的控制。
[0004]现有的单芯型移相变压器只能在保持线路电压有效值不变的情况下调节线路电压相位，或调节线路电压相位的同时升高线路电压有效值，不能独立调节线路电压的相位和有效值，也无法独立调节有功潮流和无功潮流，在功能上有所欠缺，调节精度较低，无法满足新型电力系统对潮流控制的需求。因此急需对单芯型移相变压器的功能进行改进，使得单芯对称型移相变压器能够满足未来电力系统潮流控制的需求。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
所提出的问题，本专利技术提出了一种单芯独立型移相变压器，能够独立调节线路电压的有效值和相位，提高调节性能及调节精度。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：包含励磁绕组、源侧调压绕组、负载侧调压绕组、有载调压开关；所述励磁绕组为单芯独立型移相变压器的一次侧，采用三角形连接；所述源侧调压绕组和负载侧调压绕组为单芯独立型移相变压器的二次侧，直接串联在线路中，源侧调压绕组和负载侧调压绕组均装设有载调压开关；所述源侧调压绕组和负载侧调压绕组按照移相角进行分挡，即每挡改变的移相角相同，每挡改变的电压不同。
[0007]在上述的一种单芯独立型移相变压器，对源侧调压绕组和负载侧调压绕组的工作特性进行分析，分别确定两侧调压绕组在超前调节和滞后调节时，对移相后线路电压的影响效果，所述超前调节为调节后线路电压相位超前于调节前线路电压相位；所述滞后调节为调节后线路电压相位滞后于调节前线路电压相位。
[0008]在上述的一种单芯独立型移相变压器，当只有源侧调压绕组工作，即源侧调压绕组挡位不为零，负载侧调压绕组挡位为零时，无论超前调节还是滞后调节，调节后线路电压有效值均小于调节前线路电压有效值，源侧调压绕组工作时会使线路电压有效值降低；当只有负载侧调压绕组工作，即负载侧调压绕组挡位不为零，源侧调压绕组挡位为零时，无论超前调节还是滞后调节，调节后线路电压有效值有效值均大于调节前线路电
压有效值，负载侧调压绕组工作时会使线路电压有效值升高。
[0009]在上述的一种单芯独立型移相变压器，单芯独立型移相变压器的工作原理是在调节时独立调节源侧调压绕组和负载侧调压绕组的挡位，使得两侧调压绕组的挡位不一致，从而获得多种补偿电压组合。
[0010]在上述的一种单芯独立型移相变压器，定义k
S
、k
L
分别为源侧、负载侧调压绕组的挡位，k
S
、k
L
∈[0，
±
n]，n为源侧调压绕组和负载侧调压绕组的最大挡位，δ为每挡位改变的移相角，则单芯独立型移相变压器的移相角α为：（1）其中αS、αL分别为源侧调压绕组和负载侧调压绕组的移相角，k为两侧调压绕组挡位之和，由式1可知，取移相角α为固定值，则k也为固定值，此时独立调节kS、kL，可以获得多种挡位的组合。
[0011]在上述的一种单芯独立型移相变压器，当|kS|=|kL|时，移相后电压有效值不变；当|kS|<|kL|时，移相后电压有效值升高；当|kS|>|kL|时，移相后电压有效值降低。
[0012]在上述的一种单芯独立型移相变压器，各挡位级电压参数设计如下，设调压绕组共有
±
n挡，则源侧调压绕组每挡改变的电压有效值ΔU
Sk
为：（2）ΔU
Sk
、ΔU
Lk
分别为源侧和负载侧调压绕组每挡改变的电压有效值，由以上分析可知，源侧调压绕组上的补偿电压对移相后线路电压起到降压作用，负载侧绕组上的补偿电压对移相后线路电压起到升压的作用，设k
S
、k
L
分别为源侧调压绕组和负载侧调压绕组的挡位，k
S
、k
L
∈[0，
±
n]，则总移相角α为：（3）源侧、负载侧调压绕组的移相角α
S
、α
L
为：（4）（5）一次侧输入电压U
10
的幅值为：（6）移相后电压U
LA
的幅值为：
（7）移相后电压幅值改变量ΔU为：（8）。
[0013]在上述的一种单芯独立型移相变压器，当需要的移相角为kδ时，根据上述调压绕组的工作特性来选择k
S
、k
L
，可灵活改变线路电压的有效值，从而独立调节线路电压的有效值和相位，设单芯独立型移相变压器的移相范围为
±
θ，则线路调压范围ΔU为：（9）由式9可知，单芯独立型移相变压器的移相范围越大，则调压范围也就越大，设调压绕组的可调挡位为
±
n时，单芯独立型移相变压器可输出的补偿电压数m为：（10）由式10可知，调压绕组的挡位数量越多，可输出的补偿电压数量就越多，大大增加了单芯对称型移相变压器的调节精度。
[0014]一种单芯独立型移相变压器的控制方法，其特征在于：包括输入有功功率、线路电压和移相角的目标值，测量移相后电压U
L
和接受端线路电压U
R
的相位差，将目标相位差和实测相位差相减，得到所需改变的移相角Δα，若Δα小于等于每挡位改变移相角的50%，此时目标值位于调节死区内，仅调节移相后线路电压幅值，目标相位差δ
ref
可由下式计算：（11）其中，P
ref
为有功功率目标值，R、X为线路电阻和电抗，将目标线路电压U
ref
和实测线路电压相减，得到所需改变的电压ΔU
ref
，将数据送入分接头控制单元，根据Δα和ΔU分别对两侧调压绕组的挡位进行调节，并根据调节后的误差进行判断，若大于允许误差值，则继续调节。
[0015]在上述的控制方法，确定最佳投切位置：（1）输入目标有功P
ref
、目标电压U
ref
，根据式(10)计算目标相位差δ
ref
，（2）测量移相后电压U
L
和接受端线路电压U
R
的相位差δ，计算所需改变的移相角Δα是否位于死区内，若是，则选择移相角变化为0的投切位置作为候选投切位置，转到第4步；若不是，则到第3步，（3）根据Δα与表1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：包含励磁绕组、源侧调压绕组、负载侧调压绕组、有载调压开关；所述励磁绕组为单芯独立型移相变压器的一次侧，采用三角形连接；所述源侧调压绕组和负载侧调压绕组为单芯独立型移相变压器的二次侧，直接串联在线路中，源侧调压绕组和负载侧调压绕组均装设有载调压开关；所述源侧调压绕组和负载侧调压绕组按照移相角进行分挡，即每挡改变的移相角相同，每挡改变的电压不同。2.根据权利要求1所述的一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：对源侧调压绕组和负载侧调压绕组的工作特性进行分析，分别确定两侧调压绕组在超前调节和滞后调节时，对移相后线路电压的影响效果，所述超前调节为调节后线路电压相位超前于调节前线路电压相位；所述滞后调节为调节后线路电压相位滞后于调节前线路电压相位。3.根据权利要求1所述的一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：当只有源侧调压绕组工作，即源侧调压绕组挡位不为零，负载侧调压绕组挡位为零时，无论超前调节还是滞后调节，调节后线路电压有效值均小于调节前线路电压有效值，源侧调压绕组工作时会使线路电压有效值降低；当只有负载侧调压绕组工作，即负载侧调压绕组挡位不为零，源侧调压绕组挡位为零时，无论超前调节还是滞后调节，调节后线路电压有效值有效值均大于调节前线路电压有效值，负载侧调压绕组工作时会使线路电压有效值升高。4.根据权利要求1所述的一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：单芯独立型移相变压器的工作原理是在调节时独立调节源侧调压绕组和负载侧调压绕组的挡位，使得两侧调压绕组的挡位不一致，从而获得多种补偿电压组合。5.根据权利要求1所述的一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：定义k
S
、k
L
分别为源侧、负载侧调压绕组的挡位，k
S
、k
L
∈[0，
±
n]，n为源侧调压绕组和负载侧调压绕组的最大挡位，δ为每挡位改变的移相角，则单芯独立型移相变压器的移相角α为：（1）其中αS、αL分别为源侧调压绕组和负载侧调压绕组的移相角，k为两侧调压绕组挡位之和，由式1可知，取移相角α为固定值，则k也为固定值，此时独立调节kS、kL，可以获得多种挡位的组合。6.根据权利要求1所述的一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：当|kS|=|kL|时，移相后电压有效值不变；当|kS|<|kL|时，移相后电压有效值升高；当|kS|>|kL|时，移相后电压有效值降低。7.根据权利要求1所述的一种单芯独立型移相变压器，其特征在于：各挡位级电压参数设计如下，设调压绕组共有
±
n挡，则源侧调压绕组每挡改变的电压有效值ΔU
Sk
为：（2）ΔU
Sk
、ΔU
Lk
分别为源侧和负载侧调压绕组每挡改变的电压有效值，由以上分析可知，源侧调压绕组上的补偿电压对移相后线路电压起到降压作用，负载侧绕组上的补偿电压对移相后线路电压起到升压的作用，
设k
S
、k
L
分...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁佳歆，梅佳骏，张伟哲，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：