基于相分量模型的变电站短路电流分流系数计算

发变电站内发生短路故障时真正引起危害的是入地故障电流,而不是短路故障电流;当前已有的数值算法及软件或存在一定的技术性门槛,或在表征系统方面存在不足。提出一种适用于不同电压等级的复杂电力系统分流系数计算方法,推导并拓展了基于相分量的变压器导纳模型,将其应用于回路电流法,计算出电流分布及分流系数;通过与商业软件CDEGS进行比较,验证了该算法的正确性。作为应用,还定量分析了考虑变压器故障侧和非故障侧同时分流对分流系数的影响,指出了准确计算分流系数时变压器是不可或缺的系统元件。     

变电站内短路电流分流系数影响因素分析

变电站内发生短路故障时,真正带来安全问题的是入地故障电流,而变压器和架空线路会影响电流分布,因此有必要研究其对分流系数的影响。鉴于此,基于相分量的回路电流法,计算分析了变压器及非故障侧线路对分流系数的重要作用;在此基础上,研究了变压器及变电站相关参数和架空线路相关参数对分流系数的影响;此外,还分析了变电站接地电阻与地电位升的关系。结果表明:变压器及非故障侧线路对电流分布有较大的影响;考虑变压器及非故障侧线路情况下对影响分流系数的因素进行分析,提高了分析结果的工程参考价值;变电站接地电阻的增加虽减小了分流系数,但提高了地电位升。因此,在计算分流系数时应当考虑变压器及非故障侧线路,同时变电站接地降阻是十分必要的。     

交流电网地磁感应电流分析的全模型及其应用

提出考虑土壤电流场畸变地表电位的任意结构电网地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)分布计算的完整模型,计算模型通过GIC-Benchmark标准算例检验,同时对地磁感应激励下与直流接地极入地电流激励下的电网直流电流分布计算模型进行统一。基于计算模型对湖北电网GIC风险进行评估,在东西和南北方向0.05 V/km的地电场激励下,湖北电网绕组等效直流电流之和分别为472 A和366 A,湖北电网对于东西方向的地磁感应的防御能力比南北方向更为脆弱。对湖北电网在地磁感应和直流接地极入地电流双重激励下的风险进行了评估。当地电场方向为北偏西70°且宋家坝注入单极大地运行电流时,湖北电网遭受的直流偏磁危害最严重,该方向上仅0.02 V/km的地电场对湖北电网造成的直流偏磁危害即可与宋家坝接地极注入满负荷运行电流时对湖北电网造成的直流偏磁危害相当。在对高压网络进行GIC评估时,不可忽略220 k V的网络,否则会对变压器绕组中的GIC评估产生显著影响,中性点电流最大计算偏差可能超过70%。增大线路电阻、变电站接地电阻以及变压器绕组电阻,会使得系统绕组等效直流电流之和先呈指数形式减小,后呈大致线性形式减小。     

接地网内电势差的计算模型

电力系统不对称短路的故障电流会产生散流网内电势差和导通网内电势差,是影响接地安全的重要因素之一。为此,使用不等电位的节点电压分析法,研究了网内电势差的计算模型和求解方法,分析了不同情况下接地网内电势差的变化规律。研究表明:土壤电阻率越低则网内电势差越小,地网面积越大则网内电势差越大;网内电势差与土壤电阻率/接地电阻呈现饱和趋势,且地网面积越大则饱和趋势越明显;一般情况下,当土壤电阻率100?·m或者接地电阻0.3?时,可以近似认为网内电势差已进入饱和区。建议在变电站接地设计的初始阶段估算电缆承受的网内电势差时,可以按最大网内电势差的50%考虑,在网内电势差1.4 kV时就适当采取降低导体导通阻抗的措施以控制网内电势差。     

共用接地极直流输电工程运行方式转换过程中换流站地网分流的影响及解决方案

分析了共用接地极直流系统在单极大地和单极金属回线运行方式转换过程中存在的风险,包括对变压器、开关等设备以及控制保护的影响.提出了在高速接地开关(high speed grounding switch,HSGS)与站内地网间装设限流电阻和与之并联的隔离开关的新型接线解决方案以及接地限流电阻的阻值设计方法.通过理论分析和现...     

直驱风电场并入弱交流电网的次同步分量通路及阻尼特性分析

直驱风电场并入弱交流电网次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)威胁电力系统安全运行,分析其次同步分量通路能够揭示系统内部次同步交互作用特性,并能够分别针对每条通路进行阻尼特性分析,目前尚无文献开展相关研究。针对上述问题,该文首先建立直驱风电场并入弱交流电网系统闭环传递函数框图,并利用阻尼转矩法分析直驱风电机组直流电容主导的振荡模态。然后,基于传递函数框图,分析得到2条次同步分量通路:直驱风电场内部次同步分量通路以及直驱风电场和弱交流系统之间的次同步分量通路。最后,利用通路阻尼分析,结合时域仿真,分别分析直驱风电机组网侧控制器(grid side controller,GSC)参数对2条通路阻尼特性的影响。结果表明:GSC直流电压外环积分系数增大时,2条次同步分量通路的阻尼均减小;直流电压外环比例系数和电流内环比例、积分系数减小会导致直驱风电场内部次同步分量通路的阻尼减小。研究结果对阻尼控制器的设计有一定的指导意义。     

高压直流输电系统接入下的交流系统不对称故障下序网等值及短路电流算法

随着高压直流输电技术的日益发展,交直流混联系统的相互影响已成为高压直流输电领域的研究重点。针对含高压直流输电系统接入的交流系统,本文研究了其在不对称故障下的故障分析方法,提出了LCC-HVDC在交流侧的复合序网等值模型以及短路电流计算方法。首先搭建了基于不对称工况下的LCC-HVDC开关函数模型,随后根据开关函数模型建立了相应的LCC相量模型,并推导了LCC交流侧复合序网的计算方法。最后将LCC复合序网模型与交流系统不对称故障的边界条件结合,提出了适用于求解含高压直流输电系统接入的交流系统不对称故障短路电压电流的迭代算法并进行了仿真验证。仿真结果表明,本文提出的故障电流算法均可以满足工程计算要求。     

接地网不等电位数值计算方法

介绍了导体的自阻与互阻的计算方法,分析了接地网不等电位的数学模型。通过节点电压法,得到按照指数函数规律布置接地导体可以降低接地网接触电压的结论。结果表明:采用不等间距布置方法可以使得电位分布更加均匀,确保人身安全与系统可靠的运行。     

大接地短路电流系统的接地网实用计算

针对接地计算过程较为繁琐,有些参数在规程中没有明确计算方法等原因通过实例介绍了接地网的工程计算。并根据入地短路电流对接触电位差和跨步电位差的影响,对接地电阻的要求提出建议。     

一种考虑接地极选址及受端电网结构的偏磁电流减小方法

基于受端电网的结构和接地极的位置对直流偏磁电流的影响,分别分析了交流电网各变电站不同联结方式下,换流站和相邻交流变电站在典型连接结构下的直流偏磁电流(DCBC)水平.分析了影响换流变压器和交流变压器DCBC值的因素,阐述了接地极选址及受端电网结构对变压器DCBC值的影响机理.考虑到受端电网结构和接地极的位置选择,提出了...     

基于CDEGS的接地网分流系数仿真与实测分析

为更好地分析和研究变电站故障电流分布,准确确定故障电流分流系数,利用大功率变频信号发生系统和柔性Rogrowski线圈对大学城110 k V变电站故障电流分流系数进行了测量,利用CDEGS软件对大学城110 k V变电站故障短路下电流分布进行了仿真计算,并与实测结果进行了对比分析。仿真计算值与实测值对比吻合性较好,验证了仿真计算方法的准确性。对仿真计算的误差来源进行了分析。     

基于节点电压法的接地网暂态响应模型计算

基于改进的节点电压法,提出了一种接地网频域性能分析的数值计算方法,该方法考虑了导体阻抗的频率特性和接地网周围的土壤对导体散流性能的影响。该方法通过求解电磁场方程完成,运算实现简单,更直观地获得了地表电位的暂态响应性能。由于模型是针对接地网时域特性进行处理,更具有合理性和针对性,可计算雷电、短路电流等不同形式电流下的接地网暂态响应特性曲线。此模型简单,且在工程实际中有着足够的精度。     

浅析直流接地极电流对惠州电网的影响

为了实施国家"西电东送"的战略,实现资源能源的优化配置和促进东西部经济可持续发展,多年来,南方电网实现了与国内多省区、国外多地区电网的联网,"西电东送"的主干网架和各省区电网结构逐年加强.电网规模的扩大,在带来巨大经济效益的同时,使得电网的运行和管理更为复杂,尤其是天广、贵广、三广、云广4条直流同时落点广东,也给电网的...     

变电站接地网参数的计算与分析

接地网参数计算的方法主要包括两类:经验公式和数值计算。但常规的计算方法只能计算出接地网的工频接地电阻,而要准确的评估接地网的安全与否,接地网的电位分布、电位梯度分布、接触电压、跨步电压等也是必不可少的参数。在此,本文根据恒定电流场理论,应用表面电荷法和边界元法编写的接地网通用计算程序,该程序不仅可以计算出接地网的电阻,还能算出地表电位分布等参数。同时借助数据处理软件绘制得到了电位分布和电位梯度分布的三维表面图、色阶图、灰度图和等高线图。通过220k V变电站接地网为例,验证了该方法的准确性、可行性,能为变电站接地网的安全性评估提供依据。     

基于伴随网络的直流电网短路电流计算方法

直流线路发生短路故障后,子模块电容作为换流器闭锁前短路电流的主要贡献单元,其极快的放电速度,对直流电网的安全稳定运行提出了严峻考验,亟待开展直流电网短路电流计算方法的研究。首先采用梯形积分法对所建直流电网等效模型中的动态元件进行离散化,再通过改进节点法构建网络方程,迭代求得故障支路各时刻的短路电流,进而提出一种基于伴随网络的直流电网短路电流计算方法。在PSCAD/EMTDC软件中搭建四端双极环形直流电网模型进行仿真,根据直流线路发生不同类型故障的仿真结果,在计算精度和计算效率2个方面,将所提计算方法与典型的状态空间法进行比较,分析了2种方法的误差来源,验证了所提算法的有效性。     

交直流电力系统概率潮流计算

基于概率理论的解析法,提出了包含直流系统的概率潮流模型。以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,并计及节点注入之间的相关性,对交直流电力系统进行概率潮流计算,获得了节点电压及直流系统变量的均值和协方差。由随机变量数字特征的基本性质和交流系统概率潮流计算的原理,在直角坐标系下推导了不同直流控制方式的交直流概率潮流算式。以整流器定电流控制、逆变器定电压控制为例,在改造后的新英格兰39节点系统上计算了节点电压及换流器各角度的均值和标准差,分析结果表明了所提算法的有效性。     

应用快速多极子边界元法的接地网接地参数计算方法

为解决用传统边界元法求解某些大型地网接地参数时需要的存储量过大而导致普通计算机因内存的限制无法进行求解的问题,提出用快速多极子边界元法求解地网接地参数,利用树的存储结构代替传统的系数矩阵存储形式,减少计算存储量,提高了计算效率.通过求解规模较小地网的接地参数对传统边界元和快速多极子边界元进行比较,快速多极子边界元法计算出的接地电阻值与CDEGS软件的计算值最大误差在2％以内,表明该方法的有效性.利用该方法对传统边界元法及CDEGS软件无法求解的工程算例进行求解,计算出的相关接地参数初步满足工程要求.