500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法技术

本发明专利技术提供500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，属于电力设备故障诊断技术领域。该系统通过收集主变等主要设备的详细参数和电容器组过压跳闸时的运行参数，利用PSCAD搭建了包含主变和电容器组及其串抗的仿真系统，按照电容器组过压跳闸时的运行参数进行仿真，建立了主变的变比与阻抗压降的关联方程，解释低压电容器组过压的原因。该仿真方法能分析500kV主变35kV侧电容器异常过电压的原因，为制定相应的措施，防止类似的事件发生奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法
本专利技术涉及电力设备故障诊断
，具体涉及500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法。
技术介绍
变电站是对电压及电流进行变换和接受电能及分配电能的场所，是用户与供电期间之间的主要纽带，在电力供应过程中有着重要的作用，其在运行过程中出现影响的问题，对整个供电系统的正常运行有着较大的影响。变电站内设备主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等，设备的故障时有发生。其中，投切补偿电容器组过电压是较为常见的故障。例如，本申请人在项目改造运行中发现，南宁站#N3B主变带额定电容器组，且高、中压系统电压在正常范围的情况下，低压电容器组出现过电压异常问题(当时#N1B、#N2B低电容器组无过压跳闸情况)，此问题涉及系统过电压、主变及电容器组选型、继电保护整定等问题，比较复杂，故障发生的原因尚不明确。因此，有必要对变电站建立仿真系统，采用仿真的方法分析投切电容器组发生过电压的原因，并据此制定相应的措施，防止类似的事件发生，保障电网稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，该方法能分析500kV主变35kV侧电容器异常过电压的原因，从而制定相应的措施，防止类似的事件发生。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，包括以下步骤：S1.获取系统参数，包含主变压器、输电线路、串联补偿、低压电抗器补偿、低压电容器补偿、断路器、电流互感器及电压互感器、断面负荷参数；S2.收集低压电容器组过压跳闸时的运行参数；S3.利用PSCAD搭建了包含主变和电容器组及其串抗的仿真模型；仿真模型中的设置为：设有500kV母线，3台编号分别为#N1B、#N2B和#N3B、容量为750MVA的500kV主变压器，220kV母线和1回220kV出线线路；每一台500kV主变压器均为三绕组变压器，每一台500kV主变压器的500kV侧均连接所述500kV母线，35kV侧均接有低压电抗器补偿和低压电容器补偿，三台500kV主变压器的35kV侧连接的低压电容器补偿的编号分别为N311、N312和N324、N325以及N331、N332；220kV侧均连接所述220kV母线，每一回220kV出线线路的首端连接所述220kV母线；S4.根据步骤S2中收集的运行参数进行模拟仿真运行，使#N1B、#N2B及#N3B主变低压侧的N311、N312、N324、N325电容器组处于运行状态，记录原运行状态，即高压侧、中压侧、#N1B主变低压侧、#N2B主变低压侧和#N3B主变低压侧的电压；S5.投入N332，记录并分析运行状态；再继续投入N331，记录并分析运行状态，观察#N2B主变低压侧和#N3B主变低压侧是否出现过电压，验证N3B主变高压对低压短路阻抗、中压对低短路阻抗的异常是否会造成35kV侧电容器异常过电压。S6.建立变压器的短路阻抗值百分比与阻抗压降的关联方程，解释N331、N332低压电容器组过压的原因；根据仿真的结果，推理演算，验证仿真的准确性以及从演算中验证低压电容器组过压的原因。进一步地，所述步骤S2中，是在低压电容器组过压跳闸时，收集变电站的运行参数。进一步地，所述运行参数包括3个主变和各低压电抗器补偿、各低压电容器补偿的投切情况。进一步地，所述步骤S3中，搭建模型时，3台主变压器严格按设备的铭牌及出厂文件的相关参数进行建模；电容器、电抗器严格按设技术参数建模；断路器、电流互感器及电压互感器采用理想模型；外部电源500kV系统、220kV系统均采用包含原动机、励磁机的详细动态模型；输电线路采用电抗模型；负荷也采用标准的动态模型；省略刀闸设备。所述步骤S6中，变压器的短路阻抗值百分比Δu高％、Δu中％、Δu低％与阻抗压降的关联方程为：其中,U高·中代表高压侧对中压侧的短路阻抗,U高·低代表高压侧对低压侧的短路阻抗,U中·低代表中压侧对低压侧的短路阻抗综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种有效的500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，仿真了投切电容器组发生过电压的过程，并分析产生过压的原因，为制定相应的改进措施。防止类似事件发生。保障电网安全运行奠定了基础，且本方法简单可靠，易执行。【附图说明】图1为本专利技术的仿真方法的流程图；图2为本专利技术中仿真模型的简化示意图；图3为本专利技术的仿真模型中电源及其周边的电路详细示意图；图4为本专利技术的主变#N1B中电源及其周边的电路详细示意图；图5为#N1B主变等效电路；图6为#N2B主变等效电路；图7为#N3B主变等效电路。【具体实施方式】为了更清楚地表达本专利技术，以下通过南宁变电站的具体实施例对本专利技术作进一步说明。500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，参见图1的流程图，包括以下步骤：S1.获取系统参数，包含主变压器、输电线路、串联补偿、低压电抗器补偿、低压电容器补偿、断路器、电流互感器及电压互感器、断面负荷参数；S2.在低压电容器组过压跳闸时，收集变电站的运行参数；所述运行参数包括3个主变和各低压电抗器补偿、各低压电容器补偿的投切情况；S3.利用PSCAD搭建了包含主变和电容器组及其串抗的仿真模型，仿真模型的电路简化示意图见图2；仿真模型中的设置为：设有500kV母线，3台编号分别为#N1B、#N2B和#N3B、容量为750MVA的500kV主变压器，220kV母线和1回220kV出线线路；每一台500kV主变压器均为三绕组变压器，每一台500kV主变压器的500kV侧均连接所述500kV母线，35kV侧均接有低压电抗器补偿和低压电容器补偿，三台500kV主变压器的35kV侧连接的低压电容器补偿的编号分别为N311、N312和N324、N325以及N331、N332；220kV侧均连接所述220kV母线，每一回220kV出线线路的首端连接所述220kV母线；仿真模型中电源及其周边的电路详细示意图见图3；主变#N1B及其周边的电路详细示意图见图4，主变#N2B、主变#N3B参考主变#N1B；搭建模型时，3台主变压器严格按设备的铭牌及出厂文件的相关参数进行建模；电容器、电抗器严格按设技术参数建模；断路器、电流互感器及电压互感器采用理想模型；外部电源500kV系统、220kV系统均采用包含原动机、励磁机的详细动态模型；输电线路采用电抗模型；负荷也采用标准的动态模型；省略刀闸设备。S4.根据步骤S2中收集的运行参数进行模拟仿真运行，使#N1B、#N2B及#N3B主变低压侧的N311、N312、N324、N325电容器组处于运行状态，记录原运行状态，即高压侧、中压侧、#N1B主变低压侧、#N2B主变低压侧和#N3B主变低压侧的电压；其结果为：高压侧532.5kV；中压侧238.5kV；#N1B主变低压侧38.12kV、#N2B主变低压侧38.23kV，#N3B主变低压侧37.3kV；S5.投入N332，记录并分析运行状态，此时，电压情况结果为：高压侧533.4kV；中压侧238.9kV；N1B主变低压侧38.18kV、N2B主变低压侧38.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取系统参数，包含主变压器、输电线路、串联补偿、低压电抗器补偿、低压电容器补偿、断路器、电流互感器及电压互感器、断面负荷参数；S2.收集低压电容器组过压跳闸时的运行参数；S3.利用PSCAD搭建包含主变和电容器组及其串抗的仿真模型；仿真模型中的设置为：设有500kV母线，3台编号分别为#N1B、#N2B和#N3B、容量为750MVA的500kV主变压器，220kV母线和1回220kV出线线路；每一台500kV主变压器均为三绕组变压器，每一台500kV主变压器的500kV侧均连接所述500kV母线，35kV侧均接有低压电抗器补偿和低压电容器补偿，三台500kV主变压器的35kV侧连接的低压电容器补偿的编号分别为N311、N312和N324、N325以及N331、N332；220kV侧均连接所述220kV母线，每一回220kV出线线路的首端连接所述220kV母线；S4.根据步骤S2中收集的运行参数进行模拟仿真运行，使#N1B、#N2B及#N3B主变低压侧的N311、N312、N324、N325电容器组处于运行状态，记录原运行状态，即高压侧、中压侧、#N1B主变低压侧、#N2B主变低压侧和#N3B主变低压侧的电压；S5.投入N332，记录并分析运行状态；再继续投入N331，记录并分析运行状态，观察#N2B主变低压侧和#N3B主变低压侧是否出现过电压，验证N3B主变高压对低压短路阻抗、中压对低短路阻抗的异常是否会造成35kV侧电容器异常过电压；S6.建立变压器的短路阻抗值百分比与阻抗压降的关联方程，解释N331、N332低压电容器组过压的原因；根据仿真的结果，推理演算，验证仿真的准确性以及从演算中验证低压电容器组过压的原因。...

【技术特征摘要】
1.500kV主变35kV侧电容器异常过电压仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取系统参数，包含主变压器、输电线路、串联补偿、低压电抗器补偿、低压电容器补偿、断路器、电流互感器及电压互感器、断面负荷参数；S2.收集低压电容器组过压跳闸时的运行参数；S3.利用PSCAD搭建包含主变和电容器组及其串抗的仿真模型；仿真模型中的设置为：设有500kV母线，3台编号分别为#N1B、#N2B和#N3B、容量为750MVA的500kV主变压器，220kV母线和1回220kV出线线路；每一台500kV主变压器均为三绕组变压器，每一台500kV主变压器的500kV侧均连接所述500kV母线，35kV侧均接有低压电抗器补偿和低压电容器补偿，三台500kV主变压器的35kV侧连接的低压电容器补偿的编号分别为N311、N312和N324、N325以及N331、N332；220kV侧均连接所述220kV母线，每一回220kV出线线路的首端连接所述220kV母线；S4.根据步骤S2中收集的运行参数进行模拟仿真运行，使#N1B、#N2B及#N3B主变低压侧的N311、N312、N324、N325电容器组处于运行状态，记录原运行状态，即高压侧、中压侧、#N1B主变低压侧、#N2B主变低压侧和#N3B主变低压侧的电压；S5.投入N332，记录并分析运行状态；再继续投入N331，记录并分析运...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾星宏，程延远，陆韦伟，叶波，罗赞琛，钟宏乐，陈光，杨政，郭铭桂，林力，林潜，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁局，
类型：发明
国别省市：广西,45