CN112383068B - 一种带有载调压快速开关的变压器及其输出电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有载调压快速开关的变压器及其输出电压控制方法，该变压器的三相原边绕组采用星形接法接入电网，每相原边绕组对应三个副边绕组，取每相副边绕组各一个即a、b、c依次串联后串入线路各相，每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和，各副边绕组的n个档位抽头分别通过n个有载调压快速开关与该副边绕组的进线端连接，该副边绕组的第n个档位抽头与该副边绕组的出线端连接。将每相补偿电压与档位变化与补偿电压的关系做对比，得到各个副边绕组的目标档位，控制器控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态，能够较为准确且快速调控其所连馈线的电压，无需频繁的调节次数，误差较小。

Description

一种带有载调压快速开关的变压器及其输出电压控制方法

技术领域

本发明属于输变电技术领域，具体涉及一种带有载调压快速开关的变压器及其输出电压控制方法。

背景技术

电力需求的持续增长使得传输线路的负荷越来越大，造成电压波动、“功率绕送”和“功率倒流”，严重影响到电网的稳定性。目前众多的潮流控制方法不外乎通过改变和补偿电压幅值、功角和线路阻抗等参数来进行控制,其中最有效的是使用统一潮流控制器(UPFC)。UPFC利用电力电子开关原理实现串联在线路中的电压源,起到线路参数补偿、独立无功补偿和线路潮流控制的作用, 具有优越的潮流控制性能，能对潮流的变化进行快速的动态响应,但昂贵的价格、严重的电磁干扰(EMI)、损耗大和谐波大等缺陷限制了其广泛应用。

申请人发现一种基于变压器抽头控制技术的多绕组变压器，可以用来对电压进行幅值与相位的调节，进而起到调节潮流的作用。其做法是在电网侧并联一个变压器，副边为三组带有抽头的绕组，每组将ABC三相绕组各一个编为一组串联到电网的一相中。通过调节每个绕组抽头的位置，改变串联电压的幅值和相位，进而调节系统的电压。但普通变压器抽头调节速度较慢，每个档位调节时间在分钟级，且必须逐级调节，需调节抽头级数较多时响应较慢。

为解决煤炭、水利等一次能源和主要用电负荷地理上分布不均匀的问题，我国建设了大规模的超高压、特高压输电网现有超高压、特高压电网利于率严重不足，迫切需要有效的潮流调节装置来充分挖掘现有电网的输电潜力，增强超高压、特高压线路的输电能力随着光伏、风电等随机性强、变化快的新能源大量接入电网，电网潮流控制需要更频繁的调节次数与更快的调节速度，这就要求潮流控制器兼具经济性与快速性的特点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种带有载调压快速开关的变压器及其输出电压控制方法，其起到调节潮流的作用，并同时兼具经济性与快速性。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种带有载调压快速开关的变压器，包括三相原边绕组，三相原边绕组采用星形接法接入电网，A相原边绕组对应三个副边绕组a1、a2、a3，B相原边绕组对应三个副边绕组b1、b2、 b3，C相原边绕组对应三个副边绕组c1、c2、c3，副边绕组a1、b1、c1串联后一端与电网A相相连，另一端与对应的线路负载相连，副边绕组a2、b2、c2串联后一端与电网B相相连，另一端与对应的线路负载相连，副边绕组a3、b3、 c3串联后一端与电网C相相连，另一端与对应的线路负载相连，每个副边绕组设有n个档位抽头，各副边绕组的n个档位抽头分别通过n个有载调压快速开关与该副边绕组的进线端连接，该副边绕组的第n个档位抽头与该副边绕组的出线端连接。

进一步地，带有载调压快速开关的变压器还包括控制器，n个有载调压快速开关分别与控制器电连接，通过控制器控制有载调压快速开关进行挡位切换，改变串入线路各相的三个副边绕组串联电压的幅值和相位，从而调整每相补偿电压。

进一步地，所述控制器用于将设定的目标电压向量与线路初始电压向量相减得到每相补偿电压向量即得到每相补偿电压的幅值和相位；根据每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位；控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态。

进一步地，副边绕组的各档位抽头与该副边绕组的进线端之间还连接有第一电流传感器，第一电流传感器与有载调压快速开关串联，形成快速开关回路，所述第一电流传感器用于检测快速开关回路的电流，副边绕组的各档位抽头与该副边绕组的进线端之间还连接有限流电阻、反并联晶闸管、第二电流传感器，限流电阻、反并联晶闸管、第二电流传感器串联，形成晶闸管回路，第二电流传感器用于检测晶闸管回路的电流，晶闸管回路与快速开关回路并联，所述反并联晶闸管与控制器电连接。

进一步地，控制器控制副边绕组的档位从初始状态切换到目标档位导通状态时，控制器用于给副边绕组中目标档位对应的反并联晶闸管发送触发脉冲，控制目标档位对应的晶闸管回路导通；通过目标档位对应的第二电流传感器判断晶闸管回路电流绝对值是否大于0，当晶闸管回路电流绝对值大于0时，控制器控制目标档位对应的有载调压快速开关闭合；通过目标档位对应的第一电流传感器判断快速开关回路电流绝对值是否大于0，当快速开关回路电流绝对值大于0时，控制器对目标档位对应的反并联晶闸管停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得目标档位对应的晶闸管回路断开。

本发明公开了一种采用带有载调压快速开关的变压器进行电压控制的方法，包括以下步骤：

计算补偿电压向量，包括：将设定的目标电压向量与线路初始电压向量相减得到每相目标补偿电压向量；

将每相补偿电压幅值、相角与档位变化与补偿电压的关系做对比，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位；

控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态。

进一步地，将每相补偿电压幅值、相角与档位变化与补偿电压的关系做对比，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位，具体包括：当每个副边绕组的档位个数为n时，根据串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的各个档位任意组合时输出的补偿电压，得到电压向量图；由得到的电压向量图可知，目标补偿电压向量的终点将落入一个由三个补偿电压点形成的三角形内或三角形上，目标补偿电压向量的起点为原点，从该三个补偿电压点中选择与每相目标补偿电压向量误差最小的一个补偿电压点，则该补偿电压点对应的档位组合为目标档位组合，确定串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的目标档位。

进一步地，设该三个补偿电压点分别标记为点1、2、3，将目标补偿电压向量的终点到该三个补偿电压点的距离分别记为r1、r2、r3，r1、r2、r3这3个相量表示了由于抽头的选择导致补偿电压产生的误差，选择r1、r2、r3中幅值最小的相量对应的点即为补偿电压产生误差最小的点。

进一步地，将目标补偿电压向量U_C在直角坐标系中分解成U_CX和U_CY,同理，将上述确定的三个补偿电压点对应的3个电压向量U_K，也分解成U_KX和U_KY，K＝1、 2、3，则由于抽头的选择与补偿电压U_C之间产生的误差可通过下面公式计算：

通过该式计算得的最小误差所对应的点的档位组合将被选择成为产生补偿电压U_C档位设置参数。

进一步地，控制器控制副边绕组的档位从初始状态切换到目标档位导通状态，具体步骤包括：

S1)控制器给副边绕组中目标档位对应的反并联晶闸管发送触发脉冲，控制目标档位对应的晶闸管回路导通；

S2)判断目标档位对应的晶闸管回路是否导通，即通过目标档位对应的第二电流传感器判断晶闸管回路电流绝对值是否大于0，若大于0，执行步骤S3)，若等于0，执行步骤S2)；

S3)控制器控制目标档位对应的有载调压快速开关闭合；

S4)通过目标档位对应的第一电流传感器判断快速开关回路电流绝对值是否大于0，若大于0，执行步骤S5)，若等于0，执行步骤S4)；

S5)控制器对目标档位对应的反并联晶闸管停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得目标档位对应的晶闸管回路断开。

本发明至少具有如下有益效果：本发明使用多绕组Sen变压器作为潮流控制器，原边星形接法，并联接入电网；每相原边绕组对应三个副边绕组，副边绕组三相三角形接法；每组副边由带n个抽头的绕组构成；副边绕组抽头连接晶闸管回路及快速开关回路。本发明利用控制器对与档位对应的反并联开关及快速开关操控实现档位之间的切换；晶闸管回路进行档位切换瞬间的熄弧和换流工作。通过对副边绕组档位的快速调节，本发明的拓扑结构能够输出360°幅值可调的补偿电压，能够较为准确且快速调控其所连馈线的电压，进而改变线路有功功率与无功功率，提高电网运行控制的灵活性、经济性与可靠性，满足分布式电源消纳、高电能质量与高供电可靠性等定制电力需求，是未来基于电力电子化配电网形态演变的重要基础。

且本发明由目标电压向量与线路初始电压向量相减得到需要补偿的电压幅值和相位；根据每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位；控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态。本发明无需频繁的调节次数，直接根据计算的目标档位从初始档位切换至目标档位导通即可，调节速度快，且误差较小，精度高，兼具经济性与快速性的特点。

本发明的调节过程中利用有载调压快速开关进行挡位切换。如果初始状态由抽头1的机械开关载流。切换时，首先发出脉冲，导通抽头1和抽头2的晶闸管支路。此时由于2个绕组抽头电位不同，会形成换流。但晶闸管支路带有缓冲电阻，使该电流不会过大而引起过流、发热等问题。之后打开抽头1的机械开关，此时由于有并联晶闸管支路导通，电流可以转移到该支路，故拉开时没有电弧；然后闭合抽头2的机械开关；最后停止对晶闸管发脉冲。交流电流经过至多半个周波后自然过零，使晶闸管关断，此时完成了挡位的切换。任何抽头挡位的切换过程与该切换过程一致，因此不需要逐级调节。晶闸管仅在调节过程中导通，调节前后仍由普通的机械开关载流，不会带来附加损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的带有载调压快速开关的变压器的拓扑结构示意图；

图2为本发明副边绕组c3具体连接示意图；

图3为当每个副边绕组具有2个档位抽头时的电压向量图；

图4为当每个副边绕组具有3个档位抽头时的电压向量图；

图5为当每个副边绕组具有5个档位抽头时的电压向量图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

参见图1至图5，本发明实施例提供一种带有载调压快速开关的变压器，包括三相原边绕组，三相原边绕组采用星形接法接入电网，A相原边绕组对应三个副边绕组a1、a2、a3，B相原边绕组对应三个副边绕组b1、b2、b3，C相原边绕组对应三个副边绕组c1、c2、c3，副边绕组a1、b1、c1串联后一端与电网A 相相连，另一端与对应的线路负载相连，副边绕组a2、b2、c2串联后一端与电网B相相连，另一端与对应的线路负载相连，副边绕组a3、b3、c3串联后一端与电网C相相连，另一端与对应的线路负载相连，即副边绕组a1进线端与电网 A相相连，副边绕组a1出线端与副边绕组b1进线端相连，副边绕组b1出线端与副边绕组c1进线端相连，副边绕组c1出线端与线路负载相连，电网B相、C 相连接方式同理可知。每个副边绕组设有n个档位抽头，各副边绕组的n个档位抽头分别通过n个有载调压快速开关与该副边绕组的进线端连接，该副边绕组的第n个档位抽头与该副边绕组的出线端连接。每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和。

进一步地，带有载调压快速开关的变压器还包括控制器，n个有载调压快速开关分别与控制器电连接，通过控制器控制有载调压快速开关进行挡位切换，改变串入线路各相的三个副边绕组串联电压的幅值和相位，从而调整每相补偿电压。

进一步地，所述控制器用于将设定的目标电压向量与线路初始电压向量相减得到每相补偿电压向量即得到每相补偿电压的幅值和相位；根据每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位；控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态。

进一步地，每个副边绕组的各档位抽头与该副边绕组的进线端之间还连接有第一电流传感器，第一电流传感器与有载调压快速开关串联，形成快速开关回路，所述第一电流传感器用于检测快速开关回路的电流，副边绕组的各档位抽头与该副边绕组的进线端之间还连接有限流电阻、反并联晶闸管、第二电流传感器，限流电阻、反并联晶闸管、第二电流传感器串联，形成晶闸管回路，第二电流传感器用于检测晶闸管回路的电流，晶闸管回路与快速开关回路并联，所述反并联晶闸管与控制器电连接。

进一步地，控制器控制副边绕组的档位从初始状态切换到目标档位导通状态时，控制器用于给副边绕组中目标档位对应的反并联晶闸管发送触发脉冲，控制目标档位对应的晶闸管回路导通；通过目标档位对应的第二电流传感器判断晶闸管回路电流绝对值是否大于0，当晶闸管回路电流绝对值大于0时，控制器控制目标档位对应的有载调压快速开关闭合；通过目标档位对应的第一电流传感器判断快速开关回路电流绝对值是否大于0，当快速开关回路电流绝对值大于0时，控制器对目标档位对应的反并联晶闸管停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得目标档位对应的晶闸管回路断开。

控制器选型为西门子S7-200PLC；多档位变压器选型为SFPZ9-1200/0.4；快速开关选型为正泰CJX2-2510；晶闸管选型为MTC55A1600V；第一电流传感器选型为ACS712-05B；第二电流传感器选型为ACS712-05B。

参见图1至图5，本发明公开了一种采用带有载调压快速开关的变压器进行电压控制的方法，包括以下步骤：

计算补偿电压向量，包括：将设定的目标电压向量与线路初始电压向量相减得到每相目标补偿电压向量；

根据每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位；

控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态。

进一步地，根据每相补偿电压幅值、相角与拓扑结构带来的档位变化与补偿电压的关系做对比，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位，具体包括：当每个副边绕组的档位个数为n时，根据串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的各个档位任意组合时输出的补偿电压，得到电压向量图；串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的各个档位任意组合时输出的所有补偿电压个数为

电压向量图中，各个输出的补偿电压点分布在以原点为中心的n-1个同心正六边形上，最内侧的正六边形的边长为U_min，相邻的两个正六边形的边长相差U_min，正六边形边长每增加U_min，则在正六边形上每两个电压输出点中间多一个电压输出点，每一个正六边形上输出的最大的电压幅值为正六边形的六个顶点；

电压向量图内具有若干边长为U_min的等边三角形，每个边长为U_min的等边三角形设为一个最小单位，由得到的电压向量图可知，每相目标补偿电压向量的终点将落入一个最小单位的等边三角形中，每相目标补偿电压向量的起点为原点，从该最小单位的等边三角形的三个顶点中选择与每相目标补偿电压向量误差最小的一个顶点，判定为最小误差所对应的点，则该点对应的档位组合为目标档位组合，确定串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的目标档位。U_min为这个拓扑结构D-MFEUPFC的最小输出电压。

进一步地，设最小单位的等边三角形的三个顶点分别标记为点1、2、3，将目标补偿电压向量的终点到这3个点的距离分别记为r1、r2、r3，r1、r2、r3 这3个相量表示了由于抽头的选择导致补偿电压产生的误差，所以当选择r1、 r2、r3中幅值最小的相量对应的点即为补偿电压产生误差最小的点。

进一步地，将目标补偿电压向量U_C在直角坐标系中分解成U_CX和U_CY,同理，将上述确定的最小单位的等边三角形三个顶点对应的3个电压向量U_K，也分解成U_KX和U_KY，K＝1、2、3，则由于抽头的选择与补偿电压U_C之间产生的误差可通过下面公式计算：

通过该式计算得的最小误差所对应的点的档位组合将被选择成为产生补偿电压U_C档位设置参数。

进一步地，控制器控制副边绕组的档位从初始状态切换到目标档位导通状态，具体步骤包括：

S1)控制器给副边绕组中目标档位对应的反并联晶闸管发送触发脉冲，控制目标档位对应的晶闸管回路导通；

S2)判断目标档位对应的晶闸管回路是否导通，即通过目标档位对应的第二电流传感器判断晶闸管回路电流绝对值是否大于0，若大于0，执行步骤S3)，若等于0，执行步骤S2)；

S3)控制器控制目标档位对应的有载调压快速开关闭合；

S4)通过目标档位对应的第一电流传感器判断快速开关回路电流绝对值是否大于0，若大于0，执行步骤S5)，若等于0，执行步骤S4)；

S5)控制器对目标档位对应的反并联晶闸管停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得目标档位对应的晶闸管回路断开。

下面给出了本发明的电压控制方法的具体实施例，详细说明如下：

步骤1：由目标电压向量与线路初始电压向量相减得到需要补偿的电压幅值和相位；

串入线路每相的补偿电压为3个副边绕组串联形成的三相向量和，以A相线路为例，3个副边绕组a1、b1、c1串联接入电网中，它们的向量和为线路的补偿电压，反之，已知需要补偿的电压幅值和相位则可由3个副边绕组a1、b1、 c1形成的向量和组合出来。记补偿电压向量为

副边绕组a1中档位S_a1i导通时形成的电压相量为

副边绕组b1中档位S_b1j导通时形成的电压相量为

副边绕组c1中档位S_c1k导通时形成的电压相量为

则

其中i、 j、k均∈[1,n]，可知如要得到补偿电压向量为

则副边绕组a1中档位要从初始状态到目标档位S_a1i导通，副边绕组b1中档位要从初始状态到目标档位S_b1j导通，副边绕组c1中档位要从初始状态到目标档位S_c1k导通。

步骤2：由补偿电压的相位β确定补偿的电压所落入的象限，由此确定需要的两个相位的绕组，将另一个不需要的绕组的抽头设置为0，由本发明阐述的拓扑结构可知，参见图3至图5，当档位n＝2，输出电压点数为7个，包括原点和正六边形的顶点，当档位个数为n时，则有n-1个正六边形，正六边形边长每增加U_min，则在六边形上每两个电压输出点中间多一个电压输出点，每一个正六边形上输出的最大的电压幅值为正六边形的六个顶点，输出的所有电压点数为

由得到的电压分布图可知，补偿电压会落入最小单位(边长为U_min)的等边三角形中，补偿电压必须为三角形中三个点的其中一个，并且所选择的抽头组合所对应的电压必须最接近补偿电压。将3个电压的点分别标记为点1、2、3，将补偿电压到3个点的距离分别记为r1、r2、r3，r1、r2、r3这3个相量表示了由于抽头的选择导致补偿电压产生的误差，所以当选择r1，r2，r3中幅值最小的相量对应的点即为补偿电压产生误差最小的点，所以选择该点对应的抽头位置设置来构建补偿电压。将补偿电压U_C在直角坐标系中分解成U_CX和U_CY, 同理，将3个电压向量U_K(K＝1，2，3)也分解成U_KX和U_KY，则由于抽头的选择与补偿电压U_C之间产生的误差可通过下面公式计算：

通过该式计算得的最小误差所对应的点的档位设置参数将会被选择成为产生补偿电压U_C档位设置参数。由此确定副边绕组a1、b1、c1的目标档位S_a1i、S_b1j、 S_c1k，即求得i、j、k均∈[1,n]。

步骤3：所述控制器对副边绕组a1中档位S_a1i对应的反并联晶闸管KT_i发送触发脉冲，使得副边绕组a1档位由初始状态切换到档位S_a1i导通状态；

步骤4：判断档位S_a1i中晶闸管回路是否导通，即通过晶闸管回路电流传感器判断晶闸管回路电流I_i绝对值是否大于0，若大于0执行步骤5，若等于0 继续等待；

步骤5：所述控制器控制档位S_a1i对应的快速开关K_i闭合；

步骤6：通过快速开关K_i对应的快速开关回路电流传感器判断快速开关回路电流I_j绝对值是否大于0，若大于0执行步骤7，若等于0继续等待；

步骤7：控制器对反并联晶闸管KT_i停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得档位S_a1i对应晶闸管回路断开；

副边绕组b1、c1操作同步骤3、4、5、6、7。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带有载调压快速开关的变压器，其特征在于:包括三相原边绕组，三相原边绕组采用星形接法接入电网，A相原边绕组对应三个副边绕组a1、a2、a3，B相原边绕组对应三个副边绕组b1、b2、b3，C相原边绕组对应三个副边绕组c1、c2、c3，副边绕组a1、b1、c1串联后一端与电网A相相连，另一端与对应的线路负载相连，副边绕组a2、b2、c2串联后一端与电网B相相连，另一端与对应的线路负载相连，副边绕组a3、b3、c3串联后一端与电网C相相连，另一端与对应的线路负载相连，每个副边绕组设有n个档位抽头，各副边绕组的n个档位抽头分别通过n个有载调压快速开关与该副边绕组的进线端连接，该副边绕组的第n个档位抽头与该副边绕组的出线端连接；

还包括控制器，n个有载调压快速开关分别与控制器电连接，通过控制器控制有载调压快速开关进行挡位切换，改变串入线路各相的三个副边绕组串联电压的幅值和相位，从而调整每相补偿电压；

所述控制器用于将设定的目标电压向量与线路初始电压向量相减得到每相补偿电压向量即得到每相补偿电压的幅值和相位；根据每相补偿电压为串入线路各相的三个副边绕组串联形成的三相向量和，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位；控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态；将每相补偿电压幅值、相角与档位变化与补偿电压的关系做对比，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位，具体包括：由补偿电压的相位β确定补偿的电压所落入的象限，由此确定需要的两个相位的绕组，将另一个不需要的绕组的抽头设置为0；当每个副边绕组的档位个数为n时，根据串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的各个档位任意组合时输出的补偿电压，得到电压向量图；由得到的电压向量图可知，目标补偿电压向量的终点将落入一个由三个补偿电压点形成的三角形内或三角形上，目标补偿电压向量的起点为原点，从该三个补偿电压点中选择与每相目标补偿电压向量误差最小的一个补偿电压点，则该补偿电压点对应的档位组合为目标档位组合，由此确定串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的目标档位；设该三个补偿电压点分别标记为点1、2、3，将目标补偿电压向量的终点到该三个补偿电压点的距离分别记为r1、r2、r3，r1、r2、r3这3个相量表示了由于抽头的选择导致补偿电压产生的误差，选择r1、r2、r3中幅值最小的相量对应的点即为补偿电压产生误差最小的点；将目标补偿电压向量U_C在直角坐标系中分解成U_CX和U_CY,同理，将上述确定的三个补偿电压点对应的3个电压向量U_K，也分解成U_KX和U_KY，K＝1、2、3，则由于抽头的选择与补偿电压U_C之间产生的误差可通过下面公式计算：

通过该式计算得的最小误差所对应的点的档位组合将被选择成为产生补偿电压U_C档位设置参数。

2.如权利要求1所述的带有载调压快速开关的变压器，其特征在于：副边绕组的各档位抽头与该副边绕组的进线端之间还连接有第一电流传感器，第一电流传感器与有载调压快速开关串联，形成快速开关回路，所述第一电流传感器用于检测快速开关回路的电流，副边绕组的各档位抽头与该副边绕组的进线端之间还连接有限流电阻、反并联晶闸管、第二电流传感器，限流电阻、反并联晶闸管、第二电流传感器串联，形成晶闸管回路，第二电流传感器用于检测晶闸管回路的电流，晶闸管回路与快速开关回路并联，所述反并联晶闸管与控制器电连接。

3.如权利要求2所述的带有载调压快速开关的变压器，其特征在于：控制器控制副边绕组的档位从初始状态切换到目标档位导通状态时，控制器用于给副边绕组中目标档位对应的反并联晶闸管发送触发脉冲，控制目标档位对应的晶闸管回路导通；通过目标档位对应的第二电流传感器判断晶闸管回路电流绝对值是否大于0，当晶闸管回路电流绝对值大于0时，控制器控制目标档位对应的有载调压快速开关闭合；通过目标档位对应的第一电流传感器判断快速开关回路电流绝对值是否大于0，当快速开关回路电流绝对值大于0时，控制器对目标档位对应的反并联晶闸管停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得目标档位对应的晶闸管回路断开。

4.一种采用权利要求1至3任一所述的带有载调压快速开关的变压器输出电压控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算补偿电压向量，包括：将设定的目标电压向量与线路初始电压向量相减得到每相目标补偿电压向量；

将每相补偿电压幅值、相角与档位变化与补偿电压的关系做对比，得到各个副边绕组需要从初始状态切换到的目标档位，具体包括：由补偿电压的相位β确定补偿的电压所落入的象限，由此确定需要的两个相位的绕组，将另一个不需要的绕组的抽头设置为0，当每个副边绕组的档位个数为n时，根据串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的各个档位任意组合时输出的补偿电压，得到电压向量图；由得到的电压向量图可知，目标补偿电压向量的终点将落入一个由三个补偿电压点形成的三角形内或三角形上，目标补偿电压向量的起点为原点，从该三个补偿电压点中选择与每相目标补偿电压向量误差最小的一个补偿电压点，则该补偿电压点对应的档位组合为目标档位组合，由此确定串入线路各相的三个副边绕组a、b、c的目标档位；设该三个补偿电压点分别标记为点1、2、3，将目标补偿电压向量的终点到该三个补偿电压点的距离分别记为r1、r2、r3，r1、r2、r3这3个相量表示了由于抽头的选择导致补偿电压产生的误差，选择r1、r2、r3中幅值最小的相量对应的点即为补偿电压产生误差最小的点；将目标补偿电压向量U_C在直角坐标系中分解成U_CX和U_CY,同理，将上述确定的三个补偿电压点对应的3个电压向量U_K，也分解成U_KX和U_KY，K＝1、2、3，则由于抽头的选择与补偿电压U_C之间产生的误差可通过下面公式计算：

通过该式计算得的最小误差所对应的点的档位组合将被选择成为产生补偿电压U_C档位设置参数；

控制器根据得到的各个副边绕组对应的目标档位，控制各个副边绕组的档位由初始状态切换到目标档位导通状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：控制器控制副边绕组的档位从初始状态切换到目标档位导通状态，具体步骤包括：

S1)控制器给副边绕组中目标档位对应的反并联晶闸管发送触发脉冲，控制目标档位对应的晶闸管回路导通；

S2)判断目标档位对应的晶闸管回路是否导通，即通过目标档位对应的第二电流传感器判断晶闸管回路电流绝对值是否大于0，若大于0，执行步骤S3)，若等于0，执行步骤S2)；

S3)控制器控制目标档位对应的有载调压快速开关闭合；

S4)通过目标档位对应的第一电流传感器判断快速开关回路电流绝对值是否大于0，若大于0，执行步骤S5)，若等于0，执行步骤S4)；

S5)控制器对目标档位对应的反并联晶闸管停止发送高电平，电流过零反并联晶闸管自然熄弧，使得目标档位对应的晶闸管回路断开。

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