CN104865463B - 光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高海拔光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法和系统，所述方法包括确定低电压穿越检测装置中的开关过电压的幅值；确定过电压穿越检测装置中的过电压最大值的电场强度；通过所述开关过电压的幅值和电场强度确定所述低电压穿越检测装置的绝缘安全系数。本申请的技术方案保证了低电压穿越检测装置的绝缘安全可靠。

Description

光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法和系统

技术领域：

本发明涉及绝缘安全评估技术领域，更具体涉及一种高海拔光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法和系统。

背景技术：

新能源发电技术已在世界范围内迅猛发展，大量的并网运行新能源电站纷纷建立。为了保证新能源电站的并网接入不对电网造成大的影响以及电网的运行状态变化不影响新能源电站的设备安全，各国纷纷制定了新能源电站并网接入的标准和并网检测标准，只有通过相关机构的并网检测，并获取了并网资质后，新能源电站才能接入电网运行。对新能源电站低压穿越检测即是其中一项，新能源电站低压穿越是指当电力系统事故或扰动引起新能源发电站并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，新能源发电站能够保证不脱网连续运行。

目前电力行业标准推荐的低压穿越检测装置宜用无源电抗器模拟电网电压跌落的发生。模拟电网电压跌落涉及到跌落时间、跌落深度和跌落方式三个控制参数。跌落时间是指模拟电网电压跌落的持续时间。跌落深度是指电网电压跌落的程度，范围可在0％～90％电网额定电压范围内变化，跌落深度的调节一般通过分接开关调节电抗器的分接头，改变电抗器的感抗值实现不同比例的电抗器分压。跌落方式是指模拟短路的类别，包括三相短路、两相短路和单相接地，跌落方式的调整通过分合开关设备实现。

由于低电压穿越检测装置在进行模拟电网故障过程中，尤其在切除时，开关会产生较大的操作过电压，而对于电抗器负载情况甚至容易引起开关重燃，对35kV系统电抗器绝缘具有较强的冲击，甚至出现电抗器匝间绝缘击穿事故。传统的解决方法有：

①：由于加强电抗器的绝缘水平，但该方法产生较大的原材料成本，并且电抗器体积及重量也会随之增加，在施工、安装过程中也产生一定的负面影响。

②：加装避雷器，避雷器可以在一定程度上抑制开关操作过电压的幅值，但开关的截流过电压、重燃过电压等电压波头较陡，通过金属氧化物避雷器对高频过电压的限制也是有限的，其对电抗器的匝间绝缘水平带来的一定的影响。

然而，即便加装了上述措施，也不能完全避免低电压穿越检测装置的绝缘安全可靠。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高海拔光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法和系统，保证了低电压穿越移动检测装置的绝缘安全可靠。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，包括：

确定低电压穿越移动检测装置中的开关过电压的幅值；

确定过电压穿越检测装置中的过电压最大值的电场强度；

通过所述开关过电压的幅值和电场强度确定所述低电压穿越移动检测装置的绝缘安全系数。

本发明提供的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，确定所述低电压穿越移动检测装置中的开关过电压的幅值的过程包括：

构建所述低电压穿越移动检测装置中的开关投切负荷的等效电路的模型；

根据所述模型确定开关过电压的幅值。

本发明提供的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，所述等效电路包括电压源e_s、开关CB1、电抗器Xs、电抗器Xp和开关CB2；所述电抗器Xs一端通过所述开关CB1接于电压源e_s，其另一端连接于所述电抗器Xp，所述电抗器Xp通过所述开关CB2三相短接；在所述述电抗器Xs与地之间接有对地电容C1；在所述电抗器Xp与地之间接有对地电容C2。

本发明提供的另一优选的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，在所述步骤：确定过电压穿越检测装置中的过电压最大值的电场强度前还包括：在高海拔条件下对所述过电压进行修正。

本发明提供的再一优选的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，所述确定过电压穿越检测装置中的过电压最大值的电场强度包括：

对所述低电压穿越移动检测装置进行建模；

通过所述过电压最大值对应的时刻确定所述电场强度。

本发明提供的又一优选的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，通过下式确定所述绝缘安全系数Q：

Q1＝∣Umax/120∣

Q2＝∣Emax/2500∣

Q＝Max{Q1,Q2}

当Q小于1时，满足设计条件；

其中，Umax为过电压最大值，Emax为电场强度最大值。

本发明提供的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估系统，包括：

计算模块，包括计算开关过电压的幅值的模块和计算过电压最大值的电场强度模块；

绝缘安全系数模块，用于确定所述低电压穿越移动检测装置的绝缘安全系数。

本发明提供的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估系统，所述计算开关过电压的幅值的模块包括修正模块和等效电路仿真模块；所述修正模块用于在高海拔条件下对所述过电压进行修正；所述等效电路仿真模块用于对所述低电压穿越移动检测装置中的开关投切负荷的等效电路进行建模并确定所述过电压的最大值且发送至所述计算过电压最大值的电场强度模块和所述绝缘安全系数模块。

本发明提供的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估系统，所述计算过电压最大值的电场强度模块包括检测装置仿真模块，用于所述低电压穿越移动检测装置进行建模并根据所述过电压最大值对应的时刻确定所述电场强度且发送至所述绝缘安全系数模块。

本发明提供的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估系统，所述绝缘安全系数模块包括比较模块，用于选取所述过电压最大值和电场强度对应的安全系数的最大的值，即为所述绝缘安全系数。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明的技术方案结合低电压穿越移动检测装置过电压幅值，确定系统电场强度幅值，最终得到绝缘安全的系数，保证了低电压穿越移动检测装置的绝缘安全可靠；

2、本发明的技术方案对低电压穿越移动检测装置的设计提供指导依据；

3、本发明的技术方案通过电压安全、电场强度安全两个方面去校核检测装置的绝缘裕度，更加全面的保障了系统安全；

4、本发明的技术方案对于高海拔环境下的低电压穿越检测系统也能够适应，提供了参数修整表，满足不同海拔地区低电压穿越检测系统绝缘安全的设计要求。

附图说明

图1为本发明技术方案提供的高海拔条件下过电压修整系数表；

图2为本发明技术方案提供的在PScad软件仿真工具中仿真分析确定过电压的峰值示意图；

图3为本发明技术方案提供的三相电抗器布置图；

图4为本发明技术方案提供的高海拔光伏低电压穿越移动检测装置一次系统示意图；

图5为本发明技术方案提供的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本例的发明提供一种高海拔光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法和系统；以某3000M海拔地区应用的35kV低电压穿越移动检测装置进行说明，所述方法包括：

步骤1：通过仿真软件分析所述低电压穿越移动检测装置中开关过电压的幅值；

步骤2：通过海拔与电压绝缘修整表，确定过电压在高海拔下的修正值；

步骤3：通过有限元分析软件计算修正过的过电压最大值系统的电场强度；

步骤4：确定绝缘安全系数。

在所述步骤1包括：

步骤1-1：构建所述低电压穿越移动检测装置中开关投切负荷的等效电路；

步骤1-2：计算故障点开关过电压的幅值Umax(kV)；

构建所述低电压穿越移动检测装置中开关投切负荷的等效电路；所述电路包括串联电抗Xs＝314*508.8mH＝159.76欧姆、并联电抗Xp＝314*136mH＝42.7欧姆、开关CB 1、CB2和电压源35kV电源e_s，对地电容C1＝0.185μF、C2＝0.117μF。开关分断负荷时具有一定的截流，即所述开关断开电路时电流还有一定幅值，则电流在所述电抗中的能量为I_CH为开关断开时的截流，Ich为截止值，该值选取为10A。

其中，所述C1、C2为低电压穿越移动检测装置中开关投切负荷的等效电路中负荷侧对地的等值电容，通过测量阻抗测量仪器即可测得；所述低电压穿越移动检测装置还包括固有设计参数L1和L2。在PScad软件仿真工具中建立上述模型，并带入参数，仿真分析确定过电压的峰值Umax＝79kV，如图2所示：

步骤2：通过海拔与电压绝缘修整表如图1所示，确定过电压在高海拔下的修正值；

此时通过该表可得到海拔3000M地区，对应Umax修整值79*1.45＝114.55kV。

步骤3：利用有限软分析软件Ansys软件在故障点侧电抗器的最大场强，对低电压穿越移动检测装置进行建模分析，通过对其中的电抗器建模，并利用最大过电压值和最大过电压点对应时刻，得出电场强度最大的点Emax(kV/m)。

则可得到了表2所示结论。

表2各导线抽头附近空气域最大电场强度及出现时刻

步骤4，利用如下公式确定绝缘安全系数，该系数越小越好，如果安全系数不大于1，则认为该系统具有一定安全裕度。

Q1＝∣144.55/120∣＝0.955

Q2＝∣Emax/2500∣＝0.867

Q＝Max{Q1,Q1}＝0.955小于1，满足设计条件。

所述系统包括：

计算模块，包括计算开关过电压的幅值的模块和计算过电压最大值的电场强度模块；

绝缘安全系数模块，用于确定所述低电压穿越移动检测装置的绝缘安全系数。

所述计算开关过电压的幅值的模块包括修正模块和等效电路仿真模块；所述修正模块用于在高海拔条件下对所述过电压进行修正；所述等效电路仿真模块用于对所述低电压穿越移动检测装置中的开关投切负荷的等效电路进行建模并确定所述过电压的最大值且发送至所述计算过电压最大值的电场强度模块和所述绝缘安全系数模块。

所述计算过电压最大值的电场强度模块包括检测装置仿真模块，用于所述低电压穿越移动检测装置进行建模并根据所述过电压最大值对应的时刻确定所述电场强度且发送至所述绝缘安全系数模块。

所述绝缘安全系数模块包括比较模块，用于选取所述过电压最大值和电场强度对应的安全系数的最大的值，即为所述绝缘安全系数。

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，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，其特征在于：包括：

确定低电压穿越移动检测装置中的开关过电压的幅值；

确定低电压穿越移动检测装置中的过电压最大值的电场强度；

通过所述开关过电压的幅值和电场强度确定所述低电压穿越移动检测装置的绝缘安全系数；

确定所述低电压穿越移动检测装置中的开关过电压的幅值的过程包括：

构建所述低电压穿越移动检测装置中的开关投切负荷的等效电路的模型；

根据所述模型确定开关过电压的幅值；

所述等效电路包括电压源e_s、开关CB1、电抗器Xs、电抗器Xp和开关CB2；所述电抗器Xs一端通过所述开关CB1接于电压源e_s，其另一端连接于所述电抗器Xp，所述电抗器Xp通过所述开关CB2三相短接；在所述电抗器Xs与地之间接有对地电容CX1；在所述电抗器Xp与地之间接有对地电容CX2；

通过下式确定所述绝缘安全系数Q：

Q1＝∣Umax/120∣

Q2＝∣Emax/2500∣

Q＝Max{Q1,Q2}

当Q小于1时，满足设计条件；

其中，Q1为电压绝缘安全系数，Q2为电场绝缘安全系数，Umax为过电压最大值，Emax为电场强度最大值。

2.如权利要求1所述的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，其特征在于：在步骤：确定低电压穿越移动检测装置中的过电压最大值的电场强度前还包括：在高海拔条件下对所述过电压进行修正。

3.如权利要求1所述的一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估方法，其特征在于：所述确定低电压穿越移动检测装置中的过电压最大值的电场强度包括：

对所述低电压穿越移动检测装置进行建模；

通过所述过电压最大值对应的时刻确定所述电场强度。

4.一种光伏低电压穿越移动检测装置的绝缘安全评估系统，其特征在于：包括：

计算模块，包括计算开关过电压的幅值的模块和计算过电压最大值的电场强度模块；

绝缘安全系数模块，用于确定所述低电压穿越移动检测装置的绝缘安全系数；

所述计算开关过电压的幅值的模块包括修正模块和等效电路仿真模块；所述修正模块用于在高海拔条件下对所述过电压进行修正；所述等效电路仿真模块用于对所述低电压穿越移动检测装置中的开关投切负荷的等效电路进行建模并确定所述过电压的最大值且发送至所述计算过电压最大值的电场强度模块和所述绝缘安全系数模块；

所述计算过电压最大值的电场强度模块包括检测装置仿真模块，用于所述低电压穿越移动检测装置进行建模并根据所述过电压最大值对应的时刻确定所述电场强度且发送至所述绝缘安全系数模块；

所述绝缘安全系数模块包括比较模块，用于选取所述过电压最大值和电场强度对应的安全系数的最大的值，即为所述绝缘安全系数。