Page 31 - 配电网及其自动化技术研究

第一章 配电网自动化设备技术研究

波，即抑制配电网高压侧及骤变负载等带来的电压波动、畸变、不对称等有害分

量影响低压交流母线的正常供电；控制各标准化直流母线电压实时稳定。以上三
个方面虽然仍属于现有电能质量治理的研究范畴，但各类新的直流设备接入配电
网相当于在原系统中增加了一系列新的扰动类型；为改善控制系统的性能，在控

制器设计时不得不考虑各类扰动，并进行优化改进，从而需要研究新的控制策
略。线路功率的优化控制则是在解决各类电能质量问题的同时，通过进一步控制

各变换器单元的输出电压，进而实时调整各供电端口的输出功率，在确保智能配
电变压器各供电端口不过载运行的前提下，实现各类电源的协调互补运行。
第三，具备完善的状态监测系统，并配备合理的继电保护装置，以确保智能

配电变压器能够长期安全稳定运行。状态监测是通过实时检测智能配电变压器各
部件在运行时的各物理量（比如变压器及变换器单元的端口电压、电流，变压器
绕组、铁芯及功率模块的温度等），然后借助智能控制系统分析设备的运行状态

是否正常。显然，状态监测时进行各电压电流的实时检测也是智能配电变压器实
现各控制功能的基本保证。总体而言，智能配电变压器状态监测的对象主要是变
压器电磁装置与电力电子装置。在实际应用时，状态监测的内容需要根据实际场

景进行具体安排，一般涵盖变压器局部放电、绕组变形、局部过热、铁芯噪声、
功率模块温升、开关应力、变换器电压电流等。继电保护的配置除了传统变压器

的保护内容之外，还需关注电力电子装置的保护。由于电力电子装置承受过电流
和过电压的时间远比变压器要短，因此其保护启动需要远快于变压器保护装置。
一般来讲，电力电子装置的保护主要涉及开关器件的过流、过热及过压保护。从

系统角度来看，要保证整个继电保护系统可靠工作，变压器保护与变换器保护需
要在时间尺度上进行协调配合。

智能配电变压器的实现涉及电磁装备设计、电力电子技术、控制理论等多个
学科的交叉应用。而智能配电变压器的主电路拓扑则是整个系统的核心所在，其
合理性对于配电网系统的整体性能具有决定性的影响。这部分主要讨论智能配电

变压器主电路拓扑的发展趋势，对于其他方面不做说明。PET和HDT是实现智能
配电变压器的2类可选主电路拓扑方案。二者的显著区别在于，PET立足于电磁

高频耦合，其中的电力电子装置需要对传统交流配电网的全部功率进行变换；而
HDT基于工频耦合，其电力电子装置只针对部分功率进行变换。

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