[发明专利]特种变压器型潮流控制装置的多级数分接头控制方法

说明书

技术领域

本发明属于智能电网领域，具体涉及一种特种变压器型潮流控制装置的多级数分接头控制方法。

背景技术

随着我国可再生能源比例的增长，其间歇性、多变性、不确定性特点为电力系统的发电调度、输配电网运行方式安排带来了挑战。针对实际交流输配系统中的潮流控制问题，确保更好的利用现有的输电线路资源，灵活地同时控制输配电线路的有功无功潮流或是最好的解决方案之一。

统一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)是基于电压源换流器(VSC，Voltage Source Converter)的装备，具备灵活的电压和潮流控制能力，但安装和运行费用较高，限制了实际应用。此外，UPFC虽然可以提供极为快速的ms级快速响应能力，但多数的电力公司可以接受在相对较慢的时间框架下调节线路电压和潮流。相较于UPFC，SEN Transformer(ST)是近年来出现的一种非换流器的改进型移相变压器技术，具备类似于UPFC的四象限潮流控制能力。同时成本预计约为前者的1/5，随着高压大功率电力电子开关器件、变压器分接开关技术、低耗高性能磁性材料以及高温超导变压器的发展，应用潜力极为可观。

最新研究显示，一种变压器副边绕组反相的少级数(如3～5级)特征潮流控制装置EST(Extended SEN Transformer)的结构设计和工作原理如图1所示，由ST一次侧星形联结，并联接入系统送端母线，构成励磁单元；励磁单元的副边每相由带抽头的绕组和配套电力电子开关组件TP组成，构成串联电压调整单元。其中，副边每相有三个带抽头的绕组，分别与自身相和另两相原边磁耦合，电力电子开关板TP由4对反相并联的晶闸管构成，其中两两开关组件同开同闭，实现对应绕组的同相接入或反相接入。A相副边抽头为aa、ab、ac，B相副边抽头为ba、bb、bc,C相副边抽头为ca、cb、cc。其中，对于A相来说，电力电子开关组件TPaa、TPba和TPca分别控制副边aa、ba、ca绕组，抽头aa、ba、ca进而组成A相串联补偿电压，即合成为串联补偿电压这样，A相的送端电压可调整为由于V_aa、V_ba、V_c1之间相位相差120°，通过对控制变压器抽头位置，进而改变这三个电压相量的组合方式，从而改变同理，亦可实现B相、C相串联补偿电压

可见，与传统ST运行原理相比，EST潮流控制装置改进性特征在于，利用电力电子开关组件TP实现串联变压器副边绕组反相，进而实现EST潮流控制，其原理如下：对于0°<β≤120°运行域的扩展域范围内，以A相为例，通过关闭TPba开关组件的1号和3号电力电子开关，并触发导通TPba开关组件的4号和2号电力电子开关，实现ba绕组反相连接，进而实现传统ST控制域的扩展，同理，B相和C相。

现有技术中，其副边抽头的数目往往不多，一般为4～5级，这或将导致其控制点难以精确地达到系统控制任务的需求。更为重要的是，对于少级数(如3～5级)EST装置来说，利用分接头调整策略表，可以简单、快速地查询获得分接头置位，但随着用户对于调节精度需求的增加，以及为缓解分接头步长过大引起的过电压问题，EST或将发展为多级数(如10级，甚至20级以上)，此时，原有的基于策略表法的分接头置位算法将难以适应需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统少级数(3～5级)ST SEN Transformer(ST)控制精度不足的缺点，展现了一种多级数特种变压器型潮流控制装置EST(Extended SEN Transformer)的结构与工作原理，同时为满足该型装置的分接头置位灵活控制需求，从构建面向EST的分接头置位问题的非线性整数规划模型角度出发，提出了一种基于分枝定界法的特种变压器型潮流控制装置的多级数分接头控制方法。

本发明的一种特种变压器型潮流控制装置的多级数分接头控制方法，包括以下步骤：

步骤一、依据指令的线路有功功率期望值P和无功功率期望值Q，计算a相串联注入期望电压幅值|V_ss′|和超前相角β；或直接输入串联电压期望值；

步骤二、基于该相角β，辨识串联电压相量落入的区域；

步骤三、依据所在区域，计算a相、b相或c相轴上的投影{Vaa、Vba、Vca}；

步骤四、除以分接头步长，并做四舍五入取整处理，获得与最小间距的初始分接头档位{n_aa、n_ba、n_ca}；