變壓器直流擾動抑制的新策略
來源：小編 作者：小編 瀏覽 次 時間：2022-02-28根據變壓器基本電磁機理構建直流擾動狀態方程，利用端口電氣信息研究變壓器勵磁電流參數的識別方法，并提出變壓器在交直流混雜環境下的偏磁失穩判據。
基于電路-磁場耦合模型仿真研究變壓器在交直流混雜環境下的電磁特性，將勵磁電流作為關鍵電磁參數反映變壓器遭受(準)直流擾動時的異常，總結勵磁電流在不同情況下的變化規律，通過分析不同偏磁失穩判據在(準)直流擾動下的適用性，研究基于勵磁電流辨識的電力變壓器交直流混雜異常判別方法。開展220V三相組式變壓器交直流混雜實驗驗證該方法的正確性;結合現場10kV變壓器試驗分析其直流擾動勵磁特性，進一步說明該方法的有效性。
最后，結合變壓器直流擾動異常判別方法提出一種新型直流擾動抑制策略，仿真和實驗結果驗證了抑制策略的有效性。
電力變壓器運行于交直流混雜環境將影響其設備自身甚至電網的穩定運行，引起上述問題的原因主要為高壓直流輸電(High Voltage Direct Current, HVDC)以單極大地回路方式運行與地球磁暴(Geomagnetieally Indueed Current, GIC)條件下鄰近的交流電網中性點接地變壓器及相關電磁設備將會受到(準)直流干擾，同時大量的非線性元件運行時均可能產生直流分量，進而流入電網對變壓器等設備造成傷害。
變壓器在直流擾動下運行會產生偏磁效應，出現勵磁飽和、電流畸變、振動噪聲、諧波劇增等異常或故障，進而引起保護裝置誤動或拒動等問題，并導致電網癱瘓或停電。近年來，基于關鍵電磁參數辨識的變壓器保護是十分熱門的研究內容。
這類保護的研究方法結合磁路與電路模型計算電磁參數，并利用參數反映變壓器遭受擾動時的內部電磁變化，從而在變壓器發生故障時進行保護。然而上述方法并未考慮到變壓器在直流擾動下的偏磁特點，在處理直流擾動異常時的難度較大。
變壓器直流偏磁屬于內部異常或故障，可能導致已有的相關保護出現較大偏差或誤動。由此對直流擾動進行判別的同時，實現直流的有效抑制對變壓器穩定工作十分關鍵。傳統抑制直流的手段主要為電容隔直、串聯電阻削弱直流和電位補償法等。
其中，電容隔直法在實際工程中得到廣泛的應用，并且獲得較好的抑制直流結果。但是，磁暴條件下交流電網的接地變壓器可能遭受時變準直流的入侵影響，從而對直流檢測和隔直措施產生不利影響。因此，需要針對HVDC與GIC現狀開展(準)直流擾動下電力變壓器關鍵電磁參數識別方法的研究，在此基礎上進一步研究基于勵磁參數辨識的電力變壓器交直流混雜異常判別方法，從而開展新型(準)直流擾動抑制策略的研究。
針對變壓器的偏磁失穩問題，研究其在(準)直流擾動下異常判別方法及隔直策略。利用變壓器基本回路方程建立基于勵磁電流的直流擾動模型，通過端口量測的電氣信息辨識勵磁電流參數，并提出直流擾動偏磁失穩判據。
采用電磁耦合方法模擬分析不同條件下變壓器的電磁特性，利用勵磁電流表征變壓器遭受(準)直流擾動時的異常，并進一步研究電力變壓器交直流混雜異常判別方法，根據仿真分析、動模實驗以及現場試驗結果驗證該方法的有效性。最后，結合直流擾動異常判別方法提出一種新型直流擾動抑制策略。
針對變壓器的偏磁失穩問題研究其判別與抑制方法，得出以下結論：
1、電力變壓器在(準)直流擾動下的勵磁電流參數發生畸變，其畸變程度與直流擾動水平相關，利用勵磁電流能夠表征變壓器直流偏磁異常特性，仿真結果和實驗數據對比驗證了本文所提偏磁失穩判據的準確性和可行性。
2、在準直流情況下，傳統直流抑制策略將導致誤判，本文提出的基于勵磁電流辨識的偏磁失穩判據能夠有效判別準直流擾動;電力變壓器在不同直流注入方式下判據具有更高的適用性。結合現場10kV電力變壓器試驗數據進一步驗證了基于勵磁電流參數辨識的變壓器交直流混雜異常判別方法的有效性，為變壓器直流擾動保護提供可行方法。
