1/3带平衡绕组调容变压器和Dyn联结调容变压器的调容方法与流程

本发明属于电能质量治理与电力系统分析技术领域，特别涉及一种1/3带平衡绕组调容变压器和dyn联结调容变压器的调容方法，该方法在三相不平衡条件下适用。

背景技术：

在三相四线制低压配电网中，三相不平衡普遍存在，三相不平衡使变压器产生附加损耗，而且不平衡条件下变压器的损耗计算模型与平衡时有较大差异。三相平衡时变压器损耗与负载率呈正相关，负载率越高，变压器损耗越高；三相不平衡时，三相四线制系统中性线上会产生零序电流，零序电流在变压器上会产生零序损耗，此外，负荷不平衡会增大变压器的绕组损耗，使变压器总损耗较平衡时增大。由于考虑了附加损耗的影响，不平衡时变压器损耗的计算较平衡时更加复杂，而目前调容变压器的经济调容门限值是根据三相平衡条件下变压器损耗模型推导得出的，因而会导致在三相不平衡条件下配电网中的调容变压器压器调容方法经济性较差，使得调容变压器的节能效果降低。

1/3带平衡绕组型调容变压器压器是一种新型的节能型调容变压器，其相比于普通1/3调容变压器增加了一个d形联结的平衡绕组，不接入电路，只起到平衡零序电流的作用，平衡后的零序电阻与dyn联结变压器相似；dyn联结的调容变压器包括1/4,1/6,1/9三种容量比，其高、低容量绕组联结方式均为dyn型。此两类调容变压器在切换容量前后的低压侧电压、电流变化很小，可认为不变。

技术实现要素：

针对1/3带平衡绕组型调容变压器压器和dyn联结变压器，本发明提出一种在三相不平衡条件下适用于他们的调容方法，包括如下步骤：

步骤1：建立三相不平衡条件下变压器的损耗模型；

步骤2：得到调容变压器大、小容量损耗关于ia(1)、ia(2)、ia(0)的边界方程；

步骤3：根据调容变压器的额定参数建立关于ia(1)、ia(2)、ia(0)的三元函数f(x,y,z)；

步骤4：将低压侧负荷的序电流ia(1)、ia(2)、ia(0)代入函数f(x,y,z)，由函数值判断调容变压器的运行方式。

进一步，所述步骤1中的损耗模型为：

δp＝p0+pf＝p0+3(ia(1)²+ia(2)²)rt+9ia(0)²r0(1)

其中：p0为变压器额定空载损耗；

pk为变压器额定负载损耗；

un为变压器低压侧额定电压；

sn为变压器额定容量；

r0为变压器零序电阻；

ia(1)、ia(2)、ia(0)为变压器低压侧的正、负、零序电流。

进一步，所述步骤2中，大容量运行时调容变压器损耗为δpd，小容量运行时调容变压器损耗为δpx，令δpd＝δpx，则所述边界方程为：

(p0d-p0x)+3(ia(1)²+ia(2)²)(rtd-rtx)+9ia(0)²(r0d-r0x)＝0

公式(1)中，p0d、p0x分别为大、小容量运行时的额定空载损耗(w)；rtd、rtx分别为大、小容量的正序电阻；r0d、r0x分别为大、小容量的零序电阻。

进一步，所述步骤3中建立的三元函数f(x,y,z)为：

其中：

进一步，由所述三元函数f(x,y,z)的值判断调容变压器的运行方式：

当f(x,y,z)＝1时，调容变保持原运行方式运行；

当f(x,y,z)＜1时，应切换成小容量运行；

当f(x,y,z)＞1时，应切换为大容量运行。

本发明的有益效果是针对目前低压配网中三相不平衡台区调容变压器压器调容方法经济性较差的问题，提出一种在三相不平衡条件下适用于1/3带平衡绕组调容变压器压器和dyn联结调容变压器压器的调容方法。该方法以三相不平衡条件下变压器损耗计算模型为基础，以调容变压器大、小容量的额定参数建立三元函数f(x,y,z)，将低压侧正、负、零序电流代入f(x,y,z)，通过比较函数值的大小来确定调容变压器的经济运行方式。此方法对调容变压器的经济运行和电网节能降耗具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例的调容变压器的椭球方程曲面示意图。

具体实施方式

本发明提出一种1/3带平衡绕组调容变压器压器和dyn联结调容变压器压器的调容方法，该方法在三相不平衡条件下适用。下面结合附图和具体实例对本发明作详细说明。

针对此两类调容变压器，以不平衡条件下变压器损耗模型为基础，建立相同负荷下大、小容量运行的损耗边界方程，化简得到关于低压侧a相序电流模值的三维椭球方程，根据椭球方程建立关于正、负、零序电流的三元函数f(x,y,z)，判断该函数值与1的大小关系，进而确定调容变压器的运行方式。

具体步骤如下：

步骤1：建立三相不平衡条件下的变压器损耗模型：

δp＝p0+pf＝p0+3(ia(1)²+ia(2)²)rt+9ia(0)²r0(1)

其中：p0为变压器额定空载损耗；

pk为变压器额定负载损耗；

un为变压器低压侧额定电压；

sn为变压器额定容量；

r0为变压器零序电阻；

ia(1)、ia(2)、ia(0)为变压器低压侧的正、负、零序电流。

步骤2：得到调容变压器大、小容量损耗关于ia(1)、ia(2)、ia(0)的边界方程。大容量运行时调容变压器损耗为δpd，小容量运行时调容变压器损耗为δpx，令δpd＝δpx，

大容量条件下的损耗计算公式如下：

δpd＝p0d+3(ia(1)d²+ia(2)d²)rtd+9ia(0)d²r0d(2)

小容量条件下的损耗计算公式如下：

δpx＝p0x+3(ia(1)x²+ia(2)x²)rtx+9ia(0)x²r0x(3)

由于1/3带平衡绕组调容变压器和dyn联结调容变压器零序电阻较小，带不平衡负载能力较强，在切换容量时，变压器低压侧的相电压基本不变，又认为各相负荷在切换前后不突变，于是根据p＝ui推出各相电流不变，那么可认为a相的序电流在切换容量前后不发生变化，即

令pd＝px则有：

(p0d-p0x)+3(ia(1)²+ia(2)²)(rtd-rtx)+9ia(0)²(r0d-r0x)＝0(5)

步骤3：建立关于ia(1)、ia(2)、ia(0)的三元函数f(x,y,z)：

对步骤2中式(5)进行化简：

令

其中a,b,c均大于零；x,y,z也均大于零。

则式(6)变为ax²+ay²+bz²＝c，两边同时除以c得：

可以看出，式(7)为第一下象限的三维椭球方程。

令

步骤4：将低压侧负荷的序电流ia(1)、ia(2)、ia(0)代入函数f(x,y,z)，由函数值判断调容变压器的运行方式。

当f(x,y,z)＝1时，调容变压器保持原运行方式运行；

当f(x,y,z)＜1时，应切换成小容量运行；

当f(x,y,z)＞1时，应切换为大容量运行。

下面以一具体实例为例进行说明。

已知一调容变压器型号与额定参数如下：

snd＝0.4mva，snx＝0.1mva；p0d＝410w，p0x＝106w；pkd＝4.514kw，

pkx＝1.02kw；r0d＝0.0016ω，r0x＝0.0064ω。

将上述参数代入式(6)得到a＝0.0035418，b＝0.0432，c＝304。

再将a，b，c代入式(7)得到函数:

f(x,y,z)＝1时的椭球曲面如附图1所示。

当f(x,y,z)＝1时，调容变压器保持原运行状态；

当f(x,y,z)＜1时，调容变压器应切换为小容量运行；

当f(x,y,z)＞1时，调容变压器应切换为大容量运行。

至此，一台给定额定参数的1/4调容变压器的调容模型已经建立完成，根据变压器低压侧负荷序电流(x,y,z)，即可判断经济运行方式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。