[发明专利]一种基于功率损耗的光伏电站三相变压器阻抗计算方法

说明书

本发明提供了一种基于功率损耗的光伏电站三相变压器阻抗计算方法。该方法所述三相变压器阻抗包括励磁电阻、励磁电抗、绕组电阻和绕组电抗。所述一种基于功率损耗的光伏电站三相变压器阻抗计算方法通过光伏电站夜间采样的三相变压器空载有功功率损耗与空载无功功率损耗计算出励磁电阻、励磁电抗，利用逆变器输出有功功率在不同功率点时采样得到的三相变压器有功功率损耗和无功功率损耗拟合计算出绕组电阻和绕组电抗。所提的方法只需在线检测逆变器输出有功功率、三相变压器包括空载损耗在内的有功功率损耗及无功功率损耗，即可计算出三相变压器阻抗参数，具有一定的可行性。

技术领域

本发明设计电力系统技术领域，具体涉及一种基于功率损耗的光伏电站三相变压器阻抗计算方法。

技术背景

随着新能源的发展，光伏电池等可再生能源发电的应用越来越广泛。然而，可再生能源发电系统通常经过变压器接入公共电网，变压器自身的阻抗成为实际电网阻抗中一个重要组成部分。从而在利用阻抗稳定性判据分析系统稳定性时，变压器阻抗往往不可忽略。因此，计算变压器阻抗对逆变器设计、判断分布式发电系统稳定性具有重要意义。

变压器阻抗分为励磁阻抗和绕组阻抗，通常可由变压器铭牌数据计算得出。但是由于设备老化、技术改造、短路电流冲击等原因，变压器技术参数会发生较大变化。因此需要在不影响变压器正常运行的条件下对变压器阻抗参数进行在线测量校正。

变压器励磁阻抗一般通过空载试验计算得到，即将变压器一侧施加额定电压、另一侧开路，得到空载电流、空载损耗等数据以计算出励磁阻抗。在实际的光伏电站中可以利用夜间的空载数据计算变压器励磁阻抗。计算变压器短路阻抗常用的方法是进行短路试验，即在变压器低压侧短路、高压侧施加额定电流时，测量高压侧短路电压以计算出短路阻抗。但由于传统的短路试验在额定电流条件下所需的容量过大，在变压器正常的运行工况下实施难度较大，对变压器绕组的检测可能会进行不必要的停机。所以相比励磁阻抗，变压器绕组阻抗的在线检测成为研究热点。

现有的在线测量变压器绕组阻抗的方法往往利用变压器两侧电压、电流进行矢量计算来计算绕组阻抗，仍存在着局限性。例如：

1)赵丰军发表于2010年1月19日的沈阳工业大学硕士学位论文《电力变压器短路电抗在线监测方法的研究》，该文忽略了绕组阻抗的电阻分量，利用变压器两侧电压、电流的幅值与相角来计算绕组电抗，并利用ANSYS仿真技术的分析计算得出绕组变形程度与绕组电抗变化的量值关系。这种计算方式忽略了绕组电阻，且实际电力系统的工作环境复杂，变压器两侧的电压、电流互感器变化很小，导致测试精度会影响计算的结果。

2)沈煜，阮羚，罗维，曹蕤，罗勇芬和李彦明发表于2012年12月《高压电器》第48卷第12期上的《基于漏感抗在线识别的变压器绕组变形监测技术的研究》，该文提出了一种快速计算变压器绕组阻抗的计算方法：在电流峰值处，由电压差和电流比值得到绕组电阻；在电流过零处，由电压差和电流微分的比值得到绕组电感。这种计算方式对电压、电流的采样精度要求较高，且涉及到检测电流的微分值，需要使用专门的仪器对电压、电流进行测量。

综上所述，现有的变压器阻抗计算方法存在以下问题：

1、由于设备老化、技术改造等原因，技术参数会发生较大变化，导致由变压器铭牌参数计算的变压器阻抗值不准确；

2、传统的短路试验在变压器正常的运行工况下实施难度较大，对变压器绕组的检测可能会进行不必要的停机；

3、实际电力系统的工作环境复杂，变压器两侧的电压、电流互感器变化很小，导致利用变压器两侧电压、电流计算变压器阻抗的方法会受到测试精度的影响，且利用电压、电流计算绕组阻抗涉及到矢量计算，需要使用专门的仪器对电压、电流进行测量。

发明内容