苏妙君
东莞市输变电工程建设有限责任公司 523000 广东省东莞市
摘要：配网中，互感器发挥着重要作用，维持着系统的正常运行。但互感器会有功率突变问题，所以为了验证其性能，通常要进行多项试验。电气性能的试验工作是至关重要的一环，要想使用好互感器，就要提前做好试验，以降低发生突变的概率，而其中最重要的一环就是针对电气性能，以此验证其性能是否达标。本文会对电气性能的各方面指标进行分析，构建配网用互感器电气阻抗参数模型，采用参数自适应调节方法实现配网用互感器电气性能优化控制，以此来达到电气性能试验的目的。
关键词：配网；互感器；电气性能试验
前言：在整个配网系统中，互感器作为核心元件，在对组网的设计中，有着关键作用。在对其进行部署时，互感器常会被干扰，致使其输出状况不佳，还会有电压的突变，造成性能不佳。因此，一般会通过分布式试验，对其电气性能进行检测，从而排除潜在问题。这对于配网而言，是必要的保险措施，眼下多数故障，均是由互感器问题引起的。
1.配网用互感器电气控制约束参量分析
1.1电气控制约束参量分布模型
要实现电气性能优化设计，应先构建电气控制约束参量分布模型。通过分布式的形式，构建节点模型，来针对互感器的电气输出，实现有效的补偿抑制。在模型中，初始约束参量为：互感器功率增益、传输电压。在确认参量后，采用比例积分方法，构造以此为基础的模糊模型：
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式中：m表示一次侧绕组的电阻；Fm表示m绕组电阻的额定频率；r表示二次侧绕组的电阻；pr表示r绕组的电阻和电感基于互感器的额定功率；μ0表示磁导率；μr1表示配网互感器的电流环控制传递函数；lm表示m绕组电阻正常运行时的相电压。
得到配网用互感器电气控制的受控源模糊参数为：
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式中：g表示一次侧绕组的漏电感；Ag表示g段侧绕组的漏电感的基准电感；s表示二次侧绕组的漏电感；ls表示s侧绕组漏电感正常运行时的相电压；lg表示g侧绕组漏电感正常运行时的相电压；p表示配网互感器的输出功率；μr2表示配网互感器的电流环控制输出函数。根据等效电感和等效电阻，在配网的互感器传输节点的逆变器端，在同步旋转坐标系下得到配网用互感器的输出电磁增益。配网用互感器的输入输出参数结构模型如图1所示。
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图1配网用互感器的输入输出参数结构模型
根据图1给出的配网用互感器输入输出模型，进行配网用互感器的控制对象分析，构建了配网用互感器电气约束控制参数模型，根据参数分布进行电气性能测试。
1.2互感器电气输出补偿抑制
在构建配网用互感器电气控制的约束参量分布模型的基础上，采用分布式的互感器节点分布模型进行互感器电气输出补偿抑制，利用节点电压法，得到配网用互感器电气控制的端电压峰值V为：
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式中，MP表示配网用互感器电气滤波电感；L电容等参量分布，由于电路阻抗参数影响端电压的振荡，采用联合估计方法，引入欠阻尼振荡分量，可得端电压的振荡控制目标函数，采用分布式的互感器节点分布模型进行互感器电气输出补偿抑制，以静态电压的稳定概率分布为约束对象，得到电路初始电压，引入衰减时间常数，得到配网互感器的功率陡增输出为：
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式中：α1，α2，δ1，δ2，b0是可调参数；kp，kd是比例系数和微分系数；z(k)表示状态量初始值。综上分析，实现互感器电气输出补偿抑制。
2.配网用互感器电气控制
2.1参数稳定性调节
对上述构建配的模型，采用分布式的互感器节点分布模型进行互感器电气输出补偿抑制的基础上，提出基于欠阻尼振荡衰减抑制的配网用互感器电气控制方法，构建配网用互感器电气阻抗参数模型，采用系统电路阻抗参数和控制器参数稳定性调节方法，构成输出功率M的调制模型为：
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Mn表示系统设定值；ΔM表示参数整定的确定量。在系统的控制器参数的约束下，分析线性失真，得到配网互感器的电气输出传递函数h(φa，φa)为：
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式中：hn(φa，φa)为系统输出值；Δh(φa，φa)为参数输出时确定量。在系统发生摄动时，为了提高配网互感器的电气控制性能和抗负载扰动能力，采用电磁转矩的脉动抑制方法，再次调节配网互感器的互感参数值，得到配网互感器的电气控制最优参数计算公式为：
其中：n为欠阻尼振荡衰减次数；a为配网用互感器的电场矢量矩阵；b为配网用互感器的启动系数；x表示充电电流；t表示时间；Ltx表示充电电流与时间的关系；d表示超级电容器串联等效阻抗损耗能量。
采用1阶阻尼控制器进行输出参数调节，得到输出功率p满足p∈［0，p1，p2，…，pmax］，配网互感器的内部扰动和外部扰动的联合功率损耗为：
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式中：Ptotal表示配网互感器的联合功率损耗；Pdynamic表示电气系统动态功率损耗；Pshort表示短路功率损耗；Pleakage表示外漏的功率损耗。
2.2功率突变诱发控制和自适应抑制
采用控制器参数稳定性调节方法，进行功率突变诱发控制和自适应抑制，在互感器电气输出补偿条件下，得到配网用互感器电气阻尼控制的约束参量计算式表达为：
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上式中，R为基频电压，j为扰动电压的幅值和相位，K为负序电流响应的幅值，z为非正弦磁密，在辐射磁矩的作用下，得到配网互感器的电气控制的传动速率与ω成反比关系，在频率耦合控制下，得到配网互感器的电磁转矩表示为：
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根据并网逆变器的频率耦合特性，结合锁相环输出调节方法，得到电气参数的优化调节输出为：
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上式中，Pcu为并网点电压检测区域的有损功耗、Ph表示锁相环输出损耗，Pb表示磁损耗，假设P=μ2μ1，采用参数自适应调节方法实现配网用互感器电气性能优化控制，得到优化控制参数输出为：
3.试验测试与结果分析
3.1整体试验电路
为了测试本文方法在实现配网用互感器电气性能优化测试中的应用效果，进行仿真实验，首先，构建配网用互感器的电气参数测试电路图如图2所示。
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图2配网用互感器的电气参数测试电路图
3.2试验要求及条件
试验要求：通过增加取能电流互感器的数量c，在最小启动电流为300mA时，超级电容两端电压应大于5V，从而实现为超级电容器充电到5V的额定工作电压。根据试验要求，试验条件规定如下：(1)感应取电电流范围电流互感器一次侧电流范围300mA～5A。(2)超级电容器两端电压大于5V。(3)取能电流互感器铁芯为5个GR4010纳米晶铁芯组，汇能电流互感器铁芯为GR10330纳米晶铁芯。(4)试验过程中采用单个500μF电容。
3.3试验数据及分析
根据图2的电路设计，进行配网用互感器电气性能试验，实验给出滤波电感为0.36L，直流母线电容为12F，解耦系数为0.25，基频为15kHz，根据上述参数设定，进行配网用互感器的电气参数测试，得到优化测试结果如图3所示。
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图 3 配网用互感器的电气性能参数优化测试结果
分析图3结果得知，采用本文方法进行配网用互感器的电气性能参数测试的输出稳定性较好，功率增益较大。采用不同方法进行对比，分析得知，本文方法进行配网用互感器的电气性能参数调节的延迟较小，超调量较小，说明输出稳定性较好。
结语：互感器应当根据要求开展电气性能试验，因为互感器易受到阻尼干扰，造成电压突变，影响其正常的输出。要对这些问题进行避免和修复，我们只有充分掌握试验的核心要素及方法，这样才可以借助试验来避免事故的发生。试验应作为必需环节去落实，对性能做出全方位探析，只有确认达到了电气性能使用标准后才能被用于配网中。这样做，能大大降低出现故障的概率，也防止由于性能不足，而发生得突变。
参考文献：
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