摘要:本文对电力变压器的绝缘故障进行分析，并对故障预测与检修决策方案进行探讨，为电力进一步发展打下坚实的基础。
关键词:运行状态；变压器；检修
概述
本文所研究的电力电子变压器主要针对用户，即将经输电线运输的10kV电压的三相电源经过变换稳定的输送至用户，保证用户的负载切换对电网的影响最小，并且电网的电源波动对用户的影响也最小。从用户的角度来说，用户希望得到的电压波形较好、谐波较少，并且输出稳定，所以电力电子变压器之于用户就相当于一个理想电压源，内阻为零，输入电压保持恒定。但是从电网的角度，电网并不希望因为用户负载切换产生的谐波电流影响电力系统的稳定性，所以从电网的角度来考虑，更像是对电流的控制。这种工作模式能够实现输出与输入的隔离，使得负载的谐波不至于影响电网，电网也可以通过控制输出电压满足用户的要求，同时电网可以通过调节功率因数使得电能质量得到极大的改善，较少无功损耗。在电力系统传送电能的过程中，必定会产生电压和功率，在输送同一功率时，电力损耗与输送成反比，功率损耗与电压的平方成反比，也就是说利用变压器可以提高电压，同时还能减少送电损失。近几年来，我国电力部门在电力变压器设备的检修问题上，进行了多项研究，并为此做过多项实验，但仍旧没有研究出确切的方案，对于电力变压器全寿命周期的检修问题，应使用多种方式，逐一进行实验，找出在全寿命周期管理下，电力变压器的检修方式。
2变压器运行控制策略
2.1输入级控制策略
输入级主要实现的功能为对功率因数进行校正使得系统稳定运行时其为1，调节输入电压与电流的相位使得它们同相，最后通过控制算法输入直流的电压波形，并且使得波形有很好的跟随特性和抗扰动能力。为了适用于各种场合，使用三相电压型PWM整流器VSR。首先，将输出的三相电流经过变换得到id和iq，将得到的id和iq与给定值作比较。比较得到的差值，通过电流内环的积分环节得到两相静止电压给定值，再经过Clark变换得到两相静止电压和。和配合时间常数和直流侧电压输入给SVPWM控制算法产生脉冲波形控制三相全控桥实现控制。模型在两相坐标系中藕合较严重，使得模型复杂且不利于控制器的设计，通常情况下可以采用前馈解耦双环的控制算法来解决该问题。
2.2隔离级控制策略
电力电子变压器的隔离级主要是将输入级输出的直流电压进行调制，将低频率的直流电压升频，再经过高频变压器进行电压等级的变换，进行降压。所以，中间隔离级的作用主要有:隔离一次侧与二次侧；进行降压，将高压降至比较低的水平，以便之后的逆变输出。隔离级一般采用开环控制，将占空比为50%的高频方波作为调制波，这种方法简便且实现方法简单，此时中间隔离器就相当于一个比例放大器。
2.3输出级控制策略
输出级的主要目的是将隔离级输出的直流电压逆变成所需要输出的三相电压，同时输出级需要在系统谐波较大时发挥较重要的作用，即要保证即使系统受较大的扰动仍能提供较为稳定的三相工频电压输出。负载需要从电网取得较为稳定的电压且任何时刻都保持恒定，而电网一侧则不希望用户的谐波影响电力系统的电能质量。所以输出级在电压的处理上举足轻重。将输出的三相交流电压进行Park变换，得到两相电压和与给定值以及作比较。经过电压外环PI调节计算、再通过Clark变换至两相静止坐标和，最后经SVPWM控制算法得到脉冲输出控制逆变桥。与输入级的控制原理相似，输出级也能够采用双闭环解耦的控制原理，在dq坐标系下的解耦需要得到交流侧电感L的数值，但电感的设计本身就会因为各种因素与理论值发生偏差，所以带有电感的解耦通常会带有一定的影响。因此输出级忽略含电感耦合的方法，使用不含电感解耦的控制算法。利用合成矢量的方法可以推导出电流内环无电感参数解耦的方法，将合成矢量在两相动态坐标系dq下实现。电力变压器闭环控制图如图1所示。
3变压器全寿命周期检修决策
3.1电力变压器全寿命周期故障分析
我国的低压配电网大部分是星型结构，如果将发电系统直接进行并网可能会使得电网的拓扑结构变化，继电保护出现故障。电力变压器的故障影响主要有:三段式的过流保护不能有效地对故障电流进行判断，使得馈线动作困难，产生误动或者拒动的情况；高压熔断器的保护会受到影响，高压熔断器只能对单个电源系统进行工作，在发生
故障的时候，由于该系统较为复杂，无法对于多个系统进行同时保护；可能会造成孤岛效应，在进行并网之后，如果发生短路故障就可能会使母线自动切断，使得其他负载会受到牵连的影响。
图1 电力变压器闭环控制图
3.2电力变压器全寿命周期无功补偿策略
三相电压型PWM整流器的预测电流控制依据稳定的直流侧电压以及交流侧电压相位被电流相位跟随两个基本控制条件，从而计算出下个周期的电流，进而得到下一周期的电压预测量，通过控制算法能够使整流器的输入输出满足预测关系。按照国家对于电网的相关规定，对于电力变压器要进行无功功率的补偿与维修。对于大型电力变压器必须使用无功补偿来使得其对电网的运行不会造成较为严重的影响，通过对无功设备的容量进行设定，电力变压器站并网之后可以与配电网迅速进行统一，使得电容和电抗等设备能够实现协调性的控制。同时，应该加强科研的投入，使得电力变压器中的无功调节方案能够更加优化，使得区域内电网电压能够更加稳定，让我国的电力系统配电质量能够得到进一步改善。
3.3电力变压器全寿命周期检修
以风险评估以及变压器寿命周期成本为基础，检修步骤为:
(1)收集电力变压器的例行试验结果数据，以及对电力变压器的在线监测的数据。
(2)根据所得的数据值进行判断，当电力变压器的状态数值超过了规定的数值时，立即进行DGA诊断，判断出所发生的故障是哪种类型。
(3)对电力变压器的绝缘状态进行评估，所获得的评估结果有利于之后技术人员对设备系统的检修。
(4)根据所构建的电力变压器进行评估，获得相应的数据，并将获得的数据利用公式进行计算，最终得出电力的变压器故障率。与此同时，利用己经建立的设备风险评估模型，对电力变压器进行运行风险评估，使电力变压器在运行过程中，能够降低风险率。
(5)当电力变压器完成检修后，根据电力变压器的检修结果以及在检修前后所进行的风险评估的结果，制定出关于电力变压器全寿命周期检修的合理方案。
4结语
电力变压器检修决策系统在设计过程当中必须确保拥有相应的前瞻性，借助成熟、先进设计理念，在保证性价比高的前提下，选取可靠成熟的技术方法与中高端设备，使开发出来的软件测试系统科技含量在整个电力系统行业中拥有合理性价比条件，处于国内领先地位。
参考文献：
[1]张坷斐.电力变压器全维度智能决策支持系统研究[D].武汉:武汉大学，2016.
[2]陈少华.电力变压器全寿命周期检修决策研究[D].中国电业(技术版),2016(04);51-54.
论文作者:赵海
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
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