CN110838716B - 一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法 - Google Patents

一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法，包括：并联在变压器的一次绕组侧的一组三相电抗器，与所述三相电抗器连接的储能装置，以及所述储能装置的控制器；所述控制器，用于根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作。本发明提供的一种变压器启动冲击电流抑制系统，可以快速地、同时地补偿变压器磁化冲击电流中的谐波分量、无功分量以及衰减的直流分量，提高电网侧电能质量；本发明将储能装置的逆变器以并联方式接入电网，显著减小了硬件成本以及改造难度。

Description

一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法
技术领域
本发明涉及变电设备领域，具体涉及一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法。
背景技术
由于变压器的铁芯容易饱和，所以当变压器空载或轻载启动时会产生高于其额定电流几倍甚至数十倍的冲击电流。当冲击电流流入电网后，将不可避免地拉低电网电压水平，同时导致电网电流、电压波形严重不对称，进而触发电网继保动作。在短路容量较小的电网中，以及在大电网黑启动的过程中，变压器产生的冲击电流，常常导致系统供电中断以及电网黑启动失败。因此，如何有效抑制变压器磁化冲击电流成为保障电网安全稳定运行的关键技术之一。
现有研究工作表明，抑制变压器磁化冲击电流的控制方法至少有三种。第一种是对变压器初级回路进行改造，在初级回路中串联热敏电阻或者使用软开关启动的方式来控制加载在变压器两端的电压，从而达到抑制冲击电流的目的。或者是在变压器初级回路串联合闸电阻，利用时间继电器来控制变压器初级回路和串联合闸电阻的投切时间。这样在变压器合闸时，冲击电流会因为该合闸电阻的阻尼作用而被减弱。合适的合闸电阻阻值可以加快冲击电流的衰减速度。但是该类方法破坏了原本变压器的设计，使得变压器的再次启动时间变长以及使得变压器的结构变得更加复杂，该方法增加了硬件成本，经济效益不佳。第二种是采用选相位关合技术去消除变压器空载合闸的冲击电流，利用相关的运算对铁芯磁通量和剩磁进行计算，通过控制断路器的投切时间改变合闸相位角，以达到减少变压器铁心中磁通暂态分量的目的，从而抑制冲击电流。但是此方法不能完全实现三相同相位合闸，所以不能彻底消除冲击电流，且工程实现难度较大，需要考虑的因素也较多，其中最关键的影响因素之一就是变压器中的剩磁因素。第三种是利用直流电抗器和串联联结的电压源PWM转换器来限制励磁涌流。直流电抗器应用在单相变压器上后几乎不产生励磁涌流，因此三相变压器上励磁涌流会被很好地抑制。但是该方法会导致电路中无功损耗增加，且硬件成本较高，因此应用性不强。因此，需要一种成本低、控制过程简单的方法来抑制变压器启动冲击电流。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法，可以快速地、同时地补偿变压器磁化冲击电流中的谐波分量、无功分量以及衰减的直流分量，提高了电网侧电能质量。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种变压器启动冲击电流抑制系统，其改进之处在于，所述系统包括：
并联在变压器的一次绕组侧的一组三相电抗器，与所述三相电抗器连接的储能装置，以及所述储能装置的控制器；
所述控制器，用于根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作。
其中，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。
优选的，所述根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，包括：
若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流。
优选的，所述根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，包括：
根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流；
根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压；
将储能装置的输出参考电压作为PWM控制器的输入，生成控制所述储能装置中的逆变器的PWM脉冲信号。
进一步的，所述根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位，包括：
按下式确定当前时刻电网侧的参考电流相位θ(t)：
θ(t)＝ωt+α
式中，ω为电网侧的电压的角频率，α为电网侧的电压的初始相位。
进一步的，所述根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值，包括：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率大于网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于网侧可承受的最大电流下降率，则按下式确定当前时刻电网侧的电流幅值IS(t)：
上式中， I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻；t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻；t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻。
进一步的，所述根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流，包括：
按下式确定电网侧的参考电流iSref：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
式中，IS(t)为电网侧的参考电流幅值，θ(t)为电网侧的参考电流相位。
进一步的，所述根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压，包括：
按下式确定储能装置的输出参考电压UBref：
UBref＝Kp(iT-iSref-iB)+Ki∫(iT-iSref-iB)dt+US
式中，Kp为PI调节器中的比例放大系数，iT为变压器一次绕组侧的测量电流值，iSref为电网侧的参考电流，iB为储能装置实际测量的输出电流，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压。
本发明还提供一种变压器启动冲击电流抑制方法，其改进之处在于，所述方法包括：
采集变压器一次绕组侧的测量电流；
根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作；
其中，所述变压器的一次绕组侧并联一组三相电抗器，三相电抗器与储能装置串联连接；
优选的，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。
优选的，所述根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，包括：
若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流。
优选的，所述根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，包括：
根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流；
根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压；
将储能装置的输出参考电压作为PWM控制器的输入，生成控制所述储能装置中的逆变器的PWM脉冲信号。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提出的一种变压器启动冲击电流抑制系统及方法，将储能装置的逆变器以并联方式接入电网，显著减少了硬件成本以及改造难度；本发明提出的方法不但可有效地控制电网侧电流的变化率与最大限值，以确保电网侧电压、电流波形始终处于三相对称状态且不超出安全限值范围，而且可以控制储能装置快速地、同时地补偿变压器磁化冲击电流中的谐波分量、无功分量以及衰减的直流分量，提高电网侧电能质量，此外，本发明提出的方法对检测电路的要求较低，可以彻底消除冲击电流对电网的影响。
附图说明
图1为本发明提供的一种变压器启动冲击电流抑制系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种变压器启动冲击电流抑制系统中电网侧电流幅值约束曲线图；
图3为本发明提供的一种变压器启动冲击电流抑制方法流程图；
图4为本发明提供的一种变压器启动冲击电流抑制控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种变压器启动冲击电流抑制系统，如图1所示，所述系统包括：
并联在变压器的一次绕组侧的一组三相电抗器，与所述三相电抗器连接的储能装置，以及所述储能装置的控制器；其中，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。
所述控制器，用于根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则可判断变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流，则控制所述储能装置不工作。
当判断得知变压器产生冲击电流之后，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，具体包括：
01、根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
按下式确定当前时刻电网侧的参考电流相位θ(t)：
θ(t)＝ωt+α；
02、根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
其中，若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率大于网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于网侧可承受的最大电流下降率，则按下式确定当前时刻电网侧的电流幅值IS(t)：
03、根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流；
按下式确定电网侧的参考电流iSref：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
04、根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压；
按下式确定储能装置的输出参考电压UBref：
UBref＝Kp(iT-iSref-iB)+Ki∫(iT-iSref-iB)dt+US
05、将储能装置的输出参考电压作为PWM控制器的输入，生成控制所述储能装置中的逆变器的PWM脉冲信号；
上式中，ω为电网侧的电压的角频率，α为电网侧的电压的初始相位， I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻；t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻；t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，Kp为PI调节器中的比例放大系数，iT为变压器一次绕组侧的测量电流值，iSref为电网侧的参考电流，iB为储能装置实际测量的输出电流，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压。
本发明提供的另一个最优实施例中，通过电网侧电流指令合成算法和储能装置直接电流跟踪控制来消除变压器启动冲击电流对电网的影响，包括如下步骤：
步骤1：实时检测储能装置控制模块所需的必要信息，包括电网侧电压、变压器一次绕组侧电流、储能装置实际输出电流等。
步骤2：对变压器一次绕组侧电流进行实时监测，当变压器一次侧绕组电流中的零序电流大于预设零序电流值时，则可判断变压器产生冲击电流，控制模块通过网侧电流指令合成算法和直接电流跟踪控制法生成PWM信号，PWM信号控制储能装置中的逆变器输出电压，逆变器的输出通过电抗器并联接入电网，此时由于电抗器上存在的压差将会在电抗器中生成电流。由于电网电压可以认为是幅值相位确定，则电抗器上的电流可由逆变器输出电压直接控制。由于储能装置是并联接入电网，可以认为是储能装置和电网同时向变压器提供电流，通过控制储能装置的输出电流幅值与相位可以使储能装置补偿变压器产生的冲击电流，此时的电网则仅需要提供冲击电流中的有功分量，同时对储能装置输出电流进行采集反馈，构成电流闭环控制，提高储能装置输出电流的响应速度。
具体的电网侧电流指令合成算法和直接电流跟踪控制方法分别描述如下：
电网侧电流指令合成算法：
电网电流的约束条件由两方面的因素同时决定，一是仅提供基波有功电流分量；二是有功电流分量的变化速率在电网电压可承受的范围内。这两个约束条件就同时决定了网侧电流的幅值和相位。假设网侧电流的幅值和相位分别为IS、θ，则按下式确定电网侧电流：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
由约束条件一(相位约束条件)可确定电网电流的相位必须与电网电压的频率以及初始相位保持一致。通过采用目前常用的单同步坐标系PLL算法，实时采集三相电网电压信号，即可快速且准确地计算出电网电压的实时相位，则可获得电网侧电流的相位指令θ，按下式确定电网侧电流的相位指令θ：
θ(t)＝ωt+α
由约束条件二(幅值约束条件)可知电网电流的幅值不能出现剧烈的突变，否则电流将在电网传输线上感应出明显的过电压，即网侧电流幅值的上升率、下降率必须在规定范围内，因此可得电网侧电流幅值变化的规律：
在负荷电流(即变压器一次侧绕组电流)快速增长的过程中，如果负荷的有功电流分量的增长率小于网侧可承受的最大电流上升率kr，则电网独自全额地供给负荷侧的有功电流分量，直至达到电网可承受的最大电流幅值Imax，否则，网侧电流以电网可承受的最大电流上升率kr工作，逐步地增加有功电流的供给，直至达到网侧能够承受的最大电流幅值Imax。
在负荷电流快速下降的过程中，如果负荷的有功电流分量的下降率小于网侧可承受的最大电流下降率kd，且负荷的有功电流分量小于电网可承受的最大电流幅值Imax，则电网独自全额地供给负荷侧的有功电流分量，否则，电网侧电流按照电网可承受的电流下降速率运行，开始逐步减小有功电流供给。
基于上述分析，如图2所示，即可获得负荷的有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及负荷的有功电流分量的下降率大于网侧可承受的最大电流下降率时网侧电流幅值指令，按下式确定电网侧的电流幅值IS(t)：
当变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定电网侧的电流幅值IS(t)：
上式中， I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻。
直接电流跟踪控制：
为了实现快速消除变压器启动冲击电流，控制策略设计必须考虑响应的快速性。因此储能装置逆变器采用静止坐标系下的直接电流跟踪控制来实现指令电流跟踪，为了响应变压器冲击电流并使电网电流满足其约束条件，储能装置逆变器的参考电流由变压器测量电流以及网侧电流指令求得，按下式确定储能装置逆变器的参考电流iBref：
iBref＝iT-iSref＝iT-IS(t)sin[θ(t)]
其中，iT为变压器一次绕组侧的测量电流值，在电流跟踪控制策略中，补偿器采用经典的PI控制器来实现，由储能装置逆变器的参考电流iBref和实际测量的储能装置输出电流iB实现电流闭环控制，按下式确定储能装置逆变器的参考电压：
UBref＝Kp(iBref-iB)+Ki∫(iBref-iB)dt+US
其中：Kp为PI调节器中的比例放大系数，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压。
基于上述系统同一构思，本发明还提供一种变压器启动冲击电流抑制方法，如图3所示，所述方法包括：
采集变压器一次绕组侧的测量电流；
根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作；
其中，所述变压器的一次绕组侧并联一组三相电抗器，三相电抗器与储能装置串联连接；
优选的，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。
优选的，所述根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，包括：
若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流。
优选的，所述根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，包括：
根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流；
根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压；
将储能装置的输出参考电压作为PWM控制器的输入，生成控制所述储能装置中的逆变器的PWM脉冲信号。
进一步的，所述根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位，包括：
按下式确定当前时刻电网侧的参考电流相位θ(t)：
θ(t)＝ωt+α
式中，ω为电网侧的电压的角频率，α为电网侧的电压的初始相位。
进一步的，所述根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值，包括：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率大于网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于网侧可承受的最大电流下降率，则按下式确定当前时刻电网侧的电流幅值IS(t)：
上式中， I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻；t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻；t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻。
进一步的，所述根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流，包括：
按下式确定电网侧的参考电流iSref：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
式中，IS(t)为电网侧的参考电流幅值，θ(t)为电网侧的参考电流相位。
进一步的，所述根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压，包括：
按下式确定储能装置的输出参考电压UBref：
UBref＝Kp(iT-iSref-iB)+Ki∫(iT-iSref-iB)dt+US
式中，Kp为PI调节器中的比例放大系数，iT为变压器一次绕组侧的测量电流值，iSref为电网侧的参考电流，iB为储能装置实际测量的输出电流，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压。
基于上述控制方法同一构思，本发明还提供一种变压器启动冲击电流抑制方法的控制器，如图4所示，所述控制器包括：幅值控制器、PLL控制器、正弦三角函数控制器、乘法器、第一加法器、第二加法器、PI控制器、第三加法器和PWM控制器。
所述幅值控制器用于根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
所述PLL控制器用于根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
所述正弦三角函数控制器的输入为所述PLL控制器的输出量；
所述乘法器的输入为所述PLL控制器的输出量和所述幅值控制器的输出量；
所述第一加法器的输入为所述乘法器的输出量和变压器一次绕组侧的测量电流；
所述第二加法器的输入为所述第一加法器的输出量和储能装置实际测量的输出电流；
所述PI控制器的输入为所述第二加法器的输出量；
所述第三加法器的输入为所述PI控制器的输出量和电网侧的测量电压；
PWM控制器用于利用储能装置的输出参考电压生成控制所述储能装置中的逆变器PWM脉冲信号。
优选的，所述PLL控制器的传递函数为：
θ(t)＝ωt+α
式中，θ(t)为电网侧的参考电流相位，ω为电网侧的电压的角频率，α为电网侧的电压的初始相位。
优选的，所述幅值控制器具体用于按下式确定电网侧的参考电流幅值，包括：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率大于网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定电网侧的参考电流幅值IS(t)：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于网侧可承受的最大电流下降率，则按下式确定电网侧的电流幅值IS(t)：
上式中， I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，为线路额定电流的K倍，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻；t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻；t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网侧电流最大限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻。
优选的，所述乘法器的输出量为：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
式中，θ(t)为电网侧的参考电流相位，iSref为电网侧的参考电流，IS(t)为电网侧的参考电流幅值。
优选的，所述第一加法器的输出量为：
iBref＝iT-iSref
式中，iSref为电网侧的参考电流，iBref为储能装置的输出参考电流，iT为变压器一次绕组侧的测量电流。
优选的，所述第三加法器的输出量为：
UBref＝Kp(iBref-iB)+Ki∫(iBref-iB)dt+US
式中，iBref为储能装置的输出参考电流，iT为变压器一次绕组侧电流测量值，UBref为储能装置的输出参考电压，Kp为PI调节器中的比例放大系数，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压，iB为储能装置实际测量的输出电流。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器启动冲击电流抑制系统，其特征在于，所述系统包括：
并联在变压器的一次绕组侧的一组三相电抗器，与所述三相电抗器连接的储能装置，以及所述储能装置的控制器；
所述控制器，用于根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制所述储能装置不工作；
所述根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，包括：
若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流；
所述根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，包括：
根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流；
根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压；
将储能装置的输出参考电压作为PWM控制器的输入，生成控制所述储能装置中的逆变器的PWM脉冲信号；
所述根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值，包括：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率大于电网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于电网侧可承受的最大电流下降率，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
上式中，I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网可承受的最大电流限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻；t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻；t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网可承受的最大电流限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，t为当前时刻。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位，包括：
按下式确定当前时刻电网侧的参考电流相位θ(t)：
θ(t)＝ωt+α
式中，ω为电网侧的电压的角频率，α为电网侧的电压的初始相位，t为当前时刻。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流，包括：
按下式确定电网侧的参考电流iSref：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
式中，IS(t)为电网侧的参考电流幅值，θ(t)为电网侧的参考电流相位，t为当前时刻。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压，包括：
按下式确定储能装置的输出参考电压UBref：
UBref＝Kp(iT-iSref-iB)+Ki∫(iT-iSref-iB)dt+US
式中，Kp为PI调节器中的比例放大系数，iT为变压器一次绕组侧的测量电流值，iSref为电网侧的参考电流，iB为储能装置实际测量的输出电流，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压，t为当前时刻。
6.一种变压器启动冲击电流抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
采集变压器一次绕组侧的测量电流；
根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，若是，则根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，若否，则控制储能装置不工作；
其中，所述变压器的一次绕组侧并联一组三相电抗器，三相电抗器与储能装置串联连接；
所述根据变压器一次绕组侧的测量电流判断所述变压器是否产生冲击电流，包括：
若所述变压器一次绕组侧的测量电流的零序电流值大于预设的零序电流值，则变压器产生冲击电流，否则，变压器不产生冲击电流；
所述根据电网侧的测量电压和变压器一次绕组侧的测量电流生成控制所述储能装置中逆变器的PWM脉冲信号，包括：
根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位；
根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值；
根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流；
根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压；
将储能装置的输出参考电压作为PWM控制器的输入，生成控制所述储能装置中的逆变器的PWM脉冲信号；
所述根据变压器一次绕组侧的测量电流确定电网侧的参考电流幅值，包括：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率大于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率大于电网侧可承受的最大电流下降率时，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
若变压器一次侧的绕组有功电流分量的增长率小于电网侧可承受的最大电流上升率以及变压器一次侧的绕组有功电流分量的下降率小于电网侧可承受的最大电流下降率，则按下式确定当前时刻电网侧的参考电流幅值IS(t)：
上式中，I1为变压器绕组一次侧有功电流变化之前的稳态有功电流分量，I2为变压器绕组一次侧有功电流变化之后的稳态有功电流分量，Imax为电网可承受的最大电流限值，kr为电网可承受的最大电流上升率，kd为电网可承受的最大电流下降率，t1为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻，t2为电网侧电流上升至最大限值的时刻，t3为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网可承受的最大电流限值的时刻，t4为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，IF为变压器绕组一次侧有功电流分量，t5为变压器绕组一次侧有功电流变化的时刻；t6为电网侧电流上升至最大限值的时刻；t7为变压器绕组一次侧有功电流下降至电网可承受的最大电流限值的时刻，t8为电网侧电流下降至稳态电流值的时刻，t为当前时刻。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池组和三相四桥臂逆变器，四桥臂中的一个桥臂通过电抗器接地，另外三个桥臂连接所述三相电抗器。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据电网侧测量电压的角频率和初始相位确定电网侧的参考电流相位，包括：
按下式确定当前时刻电网侧的参考电流相位θ(t)：
θ(t)＝ωt+α
式中，ω为电网侧的电压的角频率，α为电网侧的电压的初始相位。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据电网侧的参考电流相位和电网侧的参考电流幅值确定电网侧的参考电流，包括：
按下式确定电网侧的参考电流iSref：
iSref＝IS(t)sin[θ(t)]
式中，IS(t)为电网侧的参考电流幅值，θ(t)为电网侧的参考电流相位。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述电网侧的参考电流确定储能装置的输出参考电压，包括：
按下式确定储能装置的输出参考电压UBref：
UBref＝Kp(iT-iSref-iB)+Ki∫(iT-iSref-iB)dt+US
式中，Kp为PI调节器中的比例放大系数，iT为变压器一次绕组侧的测量电流值，iSref为电网侧的参考电流，iB为储能装置实际测量的输出电流，Ki为PI调节器中的积分系数，US为电网侧的测量电压。
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