CN110988621A - 潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法 - Google Patents

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    • G01R27/205—Measuring contact resistance of connections, e.g. of earth connections

Abstract

本发明提出潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，可针对潮湿地域中因支路受潮导致变电站电压偏移故障的现象进行仿真，所述判别方法包括故障仿真系统，所述故障仿真系统内设直流系统仿真电路；所述直流系统仿真电路的两侧设有多对馈线仿真电路形成接地支路；所述接地支路以相同的高电阻值的接地电阻接地；所述接地电阻的阻值可调节以模拟接地支路受潮或接地支路接地短路故障；本发明能实现对因受潮导致绝缘降低、部分支路绝缘电阻降低导致直流系统的电压偏移这类故障场景的仿真。

Description

潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法
技术领域
本发明涉及电力维护技术领域，尤其是潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法。
背景技术
在南方地区潮湿气候条件下，造成电压偏移的潜在原因大致可以分为部分支路受潮导致绝缘降低、部分支路接地等几类。针对目前超高压变电站的220V直流系统电压出现过的正对地、负对地电压异常偏置问题，影响直流供电可靠性，给日常运维带来了困扰，本发明可基于支路绝缘电阻法对整个直流系统电路进行仿真，模拟超高压变电站220V直流输电系统在绝缘电阻故障性降低时的电压偏移判别。通过电路仿真软件搭建500kV超高压变电站直流系统，分别模拟这几种故障对直流系统的影响，能实现对因受潮导致绝缘降低、部分支路绝缘电阻降低导致直流系统的电压偏移这类故障场景的仿真。
发明内容
本发明提出潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，能实现对因受潮导致绝缘降低、部分支路绝缘电阻降低导致直流系统的电压偏移这类故障场景的仿真。
本发明采用以下技术方案。
潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，可针对潮湿地域中因支路受潮导致变电站电压偏移故障的现象进行仿真，所述判别方法包括故障仿真系统，所述故障仿真系统内设直流系统仿真电路；所述直流系统仿真电路的两侧设有多对馈线仿真电路形成接地支路；所述接地支路以相同的高电阻值的接地电阻接地；所述接地电阻的阻值可调节以模拟接地支路受潮或接地支路接地短路故障。
所述直流系统仿真电路设有24条接地支路为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24；
各接地支路以阻值为999KΩ的接地电阻接地；
各接地支路的a接地点Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra6、Ra7、Ra8、Ra9、Ra10、Ra11、Ra12、Ra13、Ra14、Ra15、Ra16、Ra17、Ra18、Ra19、Ra20、Ra20、Ra21、Ra22、Ra23、Ra24设于直流系统仿真电路的正极一侧；
各接地支路的b接地点Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、Rb5、Rb6、Rb7、Rb8、Rb9、Rb10、Rb11、Rb12、Rb13、Rb14、Rb15、Rb16、Rb17、Rb18、Rb19、Rb20、Rb20、Rb21、Rb22、Rb23、Rb24设于直流系统仿真电路的负极一侧。
当所述故障仿真系统仿真的故障场景为发生部分支路受潮，导致直流系统电压偏移的场景时，其仿真方法如下：
步骤A1、在仿真软件中，把接地支路R1、R2、R4、R8、R12的接地电阻下降至不高于100KΩ，以防真部分接地支路受潮的场景；
步骤A2、仿真软件中母线电压偏移面分比不低于60.6%，以仿真单侧部分接地支路受潮导致绝缘降低会导致严重电压偏移的故障场景。
当所述故障仿真系统仿真的故障场景为发生单侧部分支路接地短路故障，导致直流系统电压偏移的故障场景时，其仿真方法如下：在仿真软件中，把一个以上的接地支路的a接地点的接地电阻阻值降至不高于1KΩ，此时直流系统仿真电路的正极电压骤降至零伏，而负极电压达到-240伏，电压偏移百分比接近100%，以仿真单侧部分支路接地短路故障将会导致比支路受潮形成更加严重的电压偏移的故障场景。
当所述故障仿真系统仿真的故障场景为双侧部分支路接地短路故障，导致直流系统电压偏移的故障场景时，其仿真方法如下：在仿真软件中，把一个以上的接地支路的a接地点、b接地点的接地电阻阻值降至不高于1KΩ，此时直流系统仿真电路的电压偏移量不低于80%，以仿真与单侧部分支路接地故障相比较，双侧部分支路接地故障的严重程序有所减缓，但仍会导致严重的电压偏移的故障场景。
所述直流系统仿真电路为对超高压变电站直流输电系统进行仿真的仿真电路；所述超高压变电站直流输电系统包括蓄电模块、交流配电模块、直流充电模块、直流馈线模块。
所述蓄电模块包括蓄电池组、蓄电池巡检仪；所述蓄电池组通过直流熔断器经蓄电池总开关连接于超高压变电站直流输电系统的合闸母线上，交流供电正常时，变电站直流馈线负荷由交流电通过充电整流模块的直流输出供给，并经合闸母线给蓄电池组进行浮充电，当交流供电中断时，蓄电池通过合闸母线向控制母线提供持续的直流供电，保证直流负荷用电不间断。
所述交流配电模块包括两路分别引自 80VⅠ、Ⅱ段交流低压母线的交流输入电源；正常情况下两路交流输入电源分为一个作为交流主电源，另一个则作为备用电源，可以通过交流接触器实现主备电源的自动切换；即当交流主电源失电时，备用电源能够自动切入。
所述交流配电模块的交流回路中装有防雷设备；防雷设备装设告警功能，当防雷设备出现故障时，告警回路接通，装置发出告警。
所述直流充电模块包括充电机；所述充电机可以对超高压变电站直流输电系统的母线供电，或是对超高压变电站直流输电系统的蓄电模块充电。
所述直流馈线模块可对超高压变电站直流输电系统的直流信息进行检测；所述直流馈线模块包括闭合母线、绝缘监测器以及控制母线；超高压变电站直流输电系统的合闸母线通过降压硅链单元向控制母线供电；所述降压硅链单元由硅整流二极管串联而成，降压硅链单元的调整电压源于PN 结恒定的正向电压降，降压硅链单元通过变换串联在线路中PN 结的数量来获得所需的电压降以对供电电压调节。
本发明可基于支路绝缘电阻法对整个直流系统电路进行仿真，从而模拟超高压变电站220V直流输电系统在绝缘电阻故障性降低时的电压偏移判别，通过本发明，以电路仿真软件搭建500kV超高压变电站直流系统，分别模拟这几种故障对直流系统的影响，能实现对因受潮导致绝缘降低、部分支路绝缘电阻降低导致直流系统的电压偏移这类故障场景的仿真。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的仿真示意图；
附图2是本发明的仿真结果示意图；
附图3是超高压变电站直流输电系统的系统原理示意图；
100-a接地点；101-b接地点；102-接地电阻；103-接地支路。
具体实施方式
如图1-3所示，潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，可针对潮湿地域中因支路受潮导致变电站电压偏移故障的现象进行仿真，所述判别方法包括故障仿真系统，所述故障仿真系统内设直流系统仿真电路；所述直流系统仿真电路的两侧设有多对馈线仿真电路形成接地支路103；所述接地支路以相同的高电阻值的接地电阻102接地；所述接地电阻的阻值可调节以模拟接地支路受潮或接地支路接地短路故障。
所述直流系统仿真电路设有24条接地支路为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24；
各接地支路以阻值为999KΩ的接地电阻接地；
各接地支路的a接地点Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra6、Ra7、Ra8、Ra9、Ra10、Ra11、Ra12、Ra13、Ra14、Ra15、Ra16、Ra17、Ra18、Ra19、Ra20、Ra20、Ra21、Ra22、Ra23、Ra24设于直流系统仿真电路的正极一侧；
各接地支路的b接地点Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、Rb5、Rb6、Rb7、Rb8、Rb9、Rb10、Rb11、Rb12、Rb13、Rb14、Rb15、Rb16、Rb17、Rb18、Rb19、Rb20、Rb20、Rb21、Rb22、Rb23、Rb24设于直流系统仿真电路的负极一侧。
当所述故障仿真系统仿真的故障场景为发生部分支路受潮，导致直流系统电压偏移的场景时，其仿真方法如下：
步骤A1、在仿真软件中，把接地支路R1、R2、R4、R8、R12的接地电阻下降至不高于100KΩ，以防真部分接地支路受潮的场景；
步骤A2、仿真软件中母线电压偏移面分比不低于60.6%，以仿真单侧部分接地支路受潮导致绝缘降低会导致严重电压偏移的故障场景。
当所述故障仿真系统仿真的故障场景为发生单侧部分支路接地短路故障，导致直流系统电压偏移的故障场景时，其仿真方法如下：在仿真软件中，把一个以上的接地支路的a接地点100的接地电阻阻值降至不高于1KΩ，此时直流系统仿真电路的正极电压骤降至零伏，而负极电压达到-240伏，电压偏移百分比接近100%，以仿真单侧部分支路接地短路故障将会导致比支路受潮形成更加严重的电压偏移的故障场景。
当所述故障仿真系统仿真的故障场景为双侧部分支路接地短路故障，导致直流系统电压偏移的故障场景时，其仿真方法如下：在仿真软件中，把一个以上的接地支路的a接地点、b接地点101的接地电阻阻值降至不高于1KΩ，此时直流系统仿真电路的电压偏移量不低于80%，以仿真与单侧部分支路接地故障相比较，双侧部分支路接地故障的严重程序有所减缓，但仍会导致严重的电压偏移的故障场景。
所述直流系统仿真电路为对超高压变电站直流输电系统进行仿真的仿真电路；所述超高压变电站直流输电系统包括蓄电模块、交流配电模块、直流充电模块、直流馈线模块。
所述蓄电模块包括蓄电池组、蓄电池巡检仪；所述蓄电池组通过直流熔断器经蓄电池总开关连接于超高压变电站直流输电系统的合闸母线上，交流供电正常时，变电站直流馈线负荷由交流电通过充电整流模块的直流输出供给，并经合闸母线给蓄电池组进行浮充电，当交流供电中断时，蓄电池通过合闸母线向控制母线提供持续的直流供电，保证直流负荷用电不间断。
所述交流配电模块包括两路分别引自 80VⅠ、Ⅱ段交流低压母线的交流输入电源；正常情况下两路交流输入电源分为一个作为交流主电源，另一个则作为备用电源，可以通过交流接触器实现主备电源的自动切换；即当交流主电源失电时，备用电源能够自动切入。
所述交流配电模块的交流回路中装有防雷设备；防雷设备装设告警功能，当防雷设备出现故障时，告警回路接通，装置发出告警。
所述直流充电模块包括充电机；所述充电机可以对超高压变电站直流输电系统的母线供电，或是对超高压变电站直流输电系统的蓄电模块充电。
所述直流馈线模块可对超高压变电站直流输电系统的直流信息进行检测；所述直流馈线模块包括闭合母线、绝缘监测器以及控制母线；超高压变电站直流输电系统的合闸母线通过降压硅链单元向控制母线供电；所述降压硅链单元由硅整流二极管串联而成，降压硅链单元的调整电压源于PN 结恒定的正向电压降，降压硅链单元通过变换串联在线路中PN 结的数量来获得所需的电压降以对供电电压调节。
实施例：
针对福建地区的潮湿气候，假设可能造成电压偏移的原因有部分支路受潮导致绝缘降低、部分支路接地等。
针对这几个假设，利用电路仿真软件搭建超高压变电站220V直流系统，进而进行各个故障的模拟仿真，图1展示了超高压变电站直流系统仿真电路图。如图1所示，正常输电时，该直流系统共有24条馈线接地，分别由阻值为999KΩ的接地电阻接地。

Claims (10)

1.潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，可针对潮湿地域中因支路受潮导致变电站电压偏移故障的现象进行仿真，其特征在于：所述判别方法包括故障仿真系统，所述故障仿真系统内设直流系统仿真电路；所述直流系统仿真电路的两侧设有多对馈线仿真电路形成接地支路；所述接地支路以相同的高电阻值的接地电阻接地；所述接地电阻的阻值可调节以模拟接地支路受潮或接地支路接地短路故障。
2.根据权利要求1所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：所述直流系统仿真电路设有24条接地支路为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24；
各接地支路以阻值为999KΩ的接地电阻接地；
各接地支路的a接地点Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra6、Ra7、Ra8、Ra9、Ra10、Ra11、Ra12、Ra13、Ra14、Ra15、Ra16、Ra17、Ra18、Ra19、Ra20、Ra20、Ra21、Ra22、Ra23、Ra24设于直流系统仿真电路的正极一侧；
各接地支路的b接地点Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、Rb5、Rb6、Rb7、Rb8、Rb9、Rb10、Rb11、Rb12、Rb13、Rb14、Rb15、Rb16、Rb17、Rb18、Rb19、Rb20、Rb20、Rb21、Rb22、Rb23、Rb24设于直流系统仿真电路的负极一侧。
3.根据权利要求1所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：当所述故障仿真系统仿真的故障场景为发生部分支路受潮，导致直流系统电压偏移的场景时，其仿真方法如下：
步骤A1、在仿真软件中，把接地支路R1、R2、R4、R8、R12的接地电阻下降至不高于100KΩ，以防真部分接地支路受潮的场景；
步骤A2、仿真软件中母线电压偏移面分比不低于60.6%，以仿真单侧部分接地支路受潮导致绝缘降低会导致严重电压偏移的故障场景。
4.根据权利要求1所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：当所述故障仿真系统仿真的故障场景为发生单侧部分支路接地短路故障，导致直流系统电压偏移的故障场景时，其仿真方法如下：在仿真软件中，把一个以上的接地支路的a接地点的接地电阻阻值降至不高于1KΩ，此时直流系统仿真电路的正极电压骤降至零伏，而负极电压达到-240伏，电压偏移百分比接近100%，以仿真单侧部分支路接地短路故障将会导致比支路受潮形成更加严重的电压偏移的故障场景。
5.根据权利要求4所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：当所述故障仿真系统仿真的故障场景为双侧部分支路接地短路故障，导致直流系统电压偏移的故障场景时，其仿真方法如下：在仿真软件中，把一个以上的接地支路的a接地点、b接地点的接地电阻阻值降至不高于1KΩ，此时直流系统仿真电路的电压偏移量不低于80%，以仿真与单侧部分支路接地故障相比较，双侧部分支路接地故障的严重程序有所减缓，但仍会导致严重的电压偏移的故障场景。
6.根据权利要求1所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：所述直流系统仿真电路为对超高压变电站直流输电系统进行仿真的仿真电路；所述超高压变电站直流输电系统包括蓄电模块、交流配电模块、直流充电模块、直流馈线模块。
7.根据权利要求5所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：所述蓄电模块包括蓄电池组、蓄电池巡检仪；所述蓄电池组通过直流熔断器经蓄电池总开关连接于超高压变电站直流输电系统的合闸母线上，交流供电正常时，变电站直流馈线负荷由交流电通过充电整流模块的直流输出供给，并经合闸母线给蓄电池组进行浮充电，当交流供电中断时，蓄电池通过合闸母线向控制母线提供持续的直流供电，保证直流负荷用电不间断。
8.根据权利要求5所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：所述交流配电模块包括两路分别引自 80VⅠ、Ⅱ段交流低压母线的交流输入电源；正常情况下两路交流输入电源分为一个作为交流主电源，另一个则作为备用电源，可以通过交流接触器实现主备电源的自动切换；即当交流主电源失电时，备用电源能够自动切入。
9.根据权利要求7所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：所述交流配电模块的交流回路中装有防雷设备；防雷设备装设告警功能，当防雷设备出现故障时，告警回路接通，装置发出告警。
10.根据权利要求5所述的潮湿气候条件下超高压变电站直流系统电压偏移仿真方法，其特征在于：所述直流充电模块包括充电机；所述充电机可以对超高压变电站直流输电系统的母线供电，或是对超高压变电站直流输电系统的蓄电模块充电；
所述直流馈线模块可对超高压变电站直流输电系统的直流信息进行检测；所述直流馈线模块包括闭合母线、绝缘监测器以及控制母线；超高压变电站直流输电系统的合闸母线通过降压硅链单元向控制母线供电；所述降压硅链单元由硅整流二极管串联而成，降压硅链单元的调整电压源于PN 结恒定的正向电压降，降压硅链单元通过变换串联在线路中PN结的数量来获得所需的电压降以对供电电压调节。
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