CN111127987A - 一种用于pscad中计算发变组传递过电压的仿真模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，包括发电机接地装置、发电机分布模型、发电机封闭母线、升压变压器分布模型和等效零序电源；其中，发电机接地装置连接发电机分布模型的中性点N，发电机分布模型的三相分别连接发电机封闭母线的三相，发电机封闭母线的三相连接升压变压器分布模型的三相，升压变压器分布模型的三相连接至升压变压器分布模型的共接点S点，S点与等效零序电源相连。本发明通过搭建发电机和升压变压器的分布参数模型，同时考虑发电机接地装置的电感分量，可准确获得高压侧接地时，通过升压变压器传递至发电机机端或中性点的过电压，提高了保护的可靠性。

Description

一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型。
背景技术
PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)是国际上应用较多的一款电磁暂态分析软件包，其元件模型库几乎涵盖了电力系统输配变电的所有元件，并包含大量测量、控制元件，主要用来仿真和分析电力系统的暂态过程。
发电机定子接地保护作为发电机的重要保护方式之一，通常按照发电机机端或中性点测量的不平衡基波零序电压进行整定。但是，当主变压器高压侧发生单相接地时，经过主变压器高低压绕组电场耦合传递至发电机机端或中性点的零序电压值往往会大于发电机正常运行时的不平衡基波零序电压，引起保护误动作。
现行的处理方法是按照《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，根据近似简化电路进行计算高压侧接地短路时，通过升压变压器传递至发电机机端或中性点的过电压。这种方法为了简化计算过程，忽略了发电机、升压变压器分布参数的影响，同时忽略了发电机接地装置中接地变压器的电感分量，直接影响了计算结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，包括发电机接地装置、发电机分布模型、发电机封闭母线、升压变压器分布模型和等效零序电源；其中，
发电机接地装置连接发电机分布模型的中性点N，发电机分布模型的三相分别连接发电机封闭母线的三相，发电机封闭母线的三相连接升压变压器分布模型的三相，升压变压器分布模型的三相连接至升压变压器分布模型的S点，并与等效零序电源相连。
本发明进一步的改进在于，发电机接地装置包含发电机中性点接地电阻Rn、接地电感Ln和中性点电压测量装置U0，其一端共接于发电机分布模型的中性点N，另一端接地。
本发明进一步的改进在于，发电机分布模型一端通过中性点N与发电机接地装置连接，另一端与发电机封闭母线连接，其包含电感L1A、电感L2A、电感L3A、电感L1B、电感L2B、电感L3B、电感L1C、电感L2C、电感L3C、电容C1A、电容C2A、电容C3A、电容C1B、电容C2B、电容C3B、电容C1C、电容C2C和电容C3C；
所述电感L1A、L1B、L1C一端共接于中性点N，所述电感L1A的另一端连接电容C1A一端和电感L2A一端，所述电容C1A另一端接地，所述电感L2A的另一端连接电容C2A一端和电感L3A一端，所述电容C2A的另一端接地，所述电感L3A的另一端连接电容C3A一端和发电机封闭母线的A相，所述电容C3A的另一端接地；所述电感L1B的另一端连接电容C1B一端和电感L2B一端，所述电容C1B另一端接地，所述电感L2B的另一端连接电容C2B一端和电感L3B一端，所述电容C2B的另一端接地，所述电感L3B的另一端连接电容C3B一端和发电机封闭母线的B相，所述电容C3B的另一端接地；所述电感L1C的另一端连接电容C1C一端和电感L2C一端，所述电容C1C另一端接地，所述电感L2C的另一端连接电容C2C一端和电感L3C一端，所述电容C2C的另一端接地，所述电感L3C的另一端连接电容C3C一端和发电机封闭母线的C相，所述电容C3C的另一端接地。
本发明进一步的改进在于，发电机封闭母线一端与发电机分布模型连接，另一端与升压变压器分布模型连接，其包含电容C4A、电容C4B和电容C4C，所述电容C4A一端连接于发电机封闭母线的A相，另一端接地；所述电容C4B一端连接于发电机封闭母线的B相，另一端接地；所述电容C4C一端连接于发电机封闭母线的C相，另一端接地。
本发明进一步的改进在于，升压变压器分布模型一端与发电机封闭母线连接，另一端通过A、B和C相的共接点S与等效零序电源连接，其包含电容C5A、电容C5B、电容C5C、变压器A相绕组TA、变压器B相绕组TB、变压器C相绕组TC、变压器A相耦合电容C6A、变压器B相耦合电容C6B和变压器C相耦合电容C6C；
所述电容C5A一端连接变压器A相，另一端接地；所述电容C5B一端连接变压器B相，另一端接地；所述电容C5C一端连接变压器C相，另一端接地；所述变压器低压侧采用三角形接法，变压器高压侧采用星形接法，并且共接于升压变压器分布模型的S点；所述电容C6A一端连接于变压器A相绕组TA低压侧，另一端连接TA高压侧；所述电容C6B一端连接于变压器B相绕组TB低压侧，另一端连接TB高压侧；所述电容C6C一端连接于变压器C相绕组TC低压侧，另一端连接TC高压侧。
本发明进一步的改进在于，等效零序电源为一单相电源，一端连接升压变压器分布模型的共接点S，另一端接地。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明通过搭建发电机和升压变压器的分布参数模型，同时考虑发电机接地装置的电感分量，通过程序仿真，可以快速并且准确的获得当高压侧接地时，通过升压变压器传递至发电机机端或中性点的过电压，从而验证发电机定子接地保护是否会在这种情况下误动作，提高了保护的可靠性。
附图说明
图1为应用本发明的电气元件连接示意图。
图2为应用本发明的仿真结果。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，包括发电机接地装置1、发电机分布模型2、发电机封闭母线3、升压变压器分布模型4和等效零序电源5；其中，发电机接地装置1连接发电机分布模型2的中性点N，发电机分布模型2的三相分别连接发电机封闭母线3的三相，发电机封闭母线3的三相连接升压变压器分布模型4的三相，升压变压器分布模型4的三相连接至升压变压器分布模型4的S点，并与等效零序电源5相连。
具体地来说，所述的发电机接地装置1包含发电机中性点接地电阻Rn、接地电感Ln和中性点电压测量装置U0，其一端共接于发电机分布模型2的中性点N，另一端接地。
所述的发电机分布模型2一端通过中性点N与发电机接地装置1连接，另一端与发电机封闭母线3连接，其包含电感L1A、电感L2A、电感L3A、电感L1B、电感L2B、电感L3B、电感L1C、电感L2C、电感L3C、电容C1A、电容C2A、电容C3A、电容C1B、电容C2B、电容C3B、电容C1C、电容C2C和电容C3C；所述电感L1A、L1B、L1C一端共接于中性点N，所述电感L1A的另一端连接电容C1A一端和电感L2A一端，所述电容C1A另一端接地，所述电感L2A的另一端连接电容C2A一端和电感L3A一端，所述电容C2A的另一端接地，所述电感L3A的另一端连接电容C3A一端和发电机封闭母线3的A相，所述电容C3A的另一端接地；所述电感L1B的另一端连接电容C1B一端和电感L2B一端，所述电容C1B另一端接地，所述电感L2B的另一端连接电容C2B一端和电感L3B一端，所述电容C2B的另一端接地，所述电感L3B的另一端连接电容C3B一端和发电机封闭母线3的B相，所述电容C3B的另一端接地；所述电感L1C的另一端连接电容C1C一端和电感L2C一端，所述电容C1C另一端接地，所述电感L2C的另一端连接电容C2C一端和电感L3C一端，所述电容C2C的另一端接地，所述电感L3C的另一端连接电容C3C一端和发电机封闭母线3的C相，所述电容C3C的另一端接地。
所述的发电机封闭母线3一端与发电机分布模型2连接，另一端与升压变压器分布模型4连接，其包含电容C4A、电容C4B和电容C4C，所述电容C4A一端连接于发电机封闭母线3的A相，另一端接地；所述电容C4B一端连接于发电机封闭母线3的B相，另一端接地；所述电容C4C一端连接于发电机封闭母线3的C相，另一端接地。
所述的升压变压器分布模型4一端与发电机封闭母线3连接，另一端通过A、B和C相的共接点S与等效零序电源5连接，其包含电容C5A、电容C5B、电容C5C、变压器A相绕组TA、变压器B相绕组TB、变压器C相绕组TC、变压器A相耦合电容C6A、变压器B相耦合电容C6B和变压器C相耦合电容C6C；所述电容C5A一端连接变压器A相，另一端接地；所述电容C5B一端连接变压器B相，另一端接地；所述电容C5C一端连接变压器C相，另一端接地；所述变压器低压侧采用三角形接法，变压器高压侧采用星形接法，并且共接于升压变压器分布模型4的S点；所述电容C6A一端连接于变压器A相绕组TA低压侧，另一端连接TA高压侧；所述电容C6B一端连接于变压器B相绕组TB低压侧，另一端连接TB高压侧；所述电容C6C一端连接于变压器C相绕组TC低压侧，另一端连接TC高压侧。
所述的等效零序电源5为一单相电源，一端连接升压变压器分布模型4的共接点S，另一端接地。
工作时，用户通过厂家提供的发电机和变压器的说明书或试验报告，获得发电机和变压器的参数，直接输入模型中。模型中发电机中性点通过电阻和电感并联的方式接地，其大小分别为发电机实际接地电阻乘以接地变压器变比的平方和发电机中性点接地变压器的漏感抗。
对于一台670MW的汽轮发电机，通过容量为780MVA的升压变压器，给220kV电网提供电源的系统，采用本发明的仿真模型的仿真结果如图2所示，可得到传递过电压为0.832kV，与试验结果一致。

Claims (6)

1.一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，其特征在于，包括发电机接地装置(1)、发电机分布模型(2)、发电机封闭母线(3)、升压变压器分布模型(4)和等效零序电源(5)；其中，
发电机接地装置(1)连接发电机分布模型(2)的中性点N，发电机分布模型(2)的三相分别连接发电机封闭母线(3)的三相，发电机封闭母线(3)的三相连接升压变压器分布模型(4)的三相，升压变压器分布模型(4)的三相连接至升压变压器分布模型(4)的S点，并与等效零序电源(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，其特征在于，发电机接地装置(1)包含发电机中性点接地电阻Rn、接地电感Ln和中性点电压测量装置U0，其一端共接于发电机分布模型(2)的中性点N，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，其特征在于，发电机分布模型(2)一端通过中性点N与发电机接地装置(1)连接，另一端与发电机封闭母线(3)连接，其包含电感L1A、电感L2A、电感L3A、电感L1B、电感L2B、电感L3B、电感L1C、电感L2C、电感L3C、电容C1A、电容C2A、电容C3A、电容C1B、电容C2B、电容C3B、电容C1C、电容C2C和电容C3C；
所述电感L1A、L1B、L1C一端共接于中性点N，所述电感L1A的另一端连接电容C1A一端和电感L2A一端，所述电容C1A另一端接地，所述电感L2A的另一端连接电容C2A一端和电感L3A一端，所述电容C2A的另一端接地，所述电感L3A的另一端连接电容C3A一端和发电机封闭母线(3)的A相，所述电容C3A的另一端接地；所述电感L1B的另一端连接电容C1B一端和电感L2B一端，所述电容C1B另一端接地，所述电感L2B的另一端连接电容C2B一端和电感L3B一端，所述电容C2B的另一端接地，所述电感L3B的另一端连接电容C3B一端和发电机封闭母线(3)的B相，所述电容C3B的另一端接地；所述电感L1C的另一端连接电容C1C一端和电感L2C一端，所述电容C1C另一端接地，所述电感L2C的另一端连接电容C2C一端和电感L3C一端，所述电容C2C的另一端接地，所述电感L3C的另一端连接电容C3C一端和发电机封闭母线(3)的C相，所述电容C3C的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，其特征在于，发电机封闭母线(3)一端与发电机分布模型(2)连接，另一端与升压变压器分布模型(4)连接，其包含电容C4A、电容C4B和电容C4C，所述电容C4A一端连接于发电机封闭母线(3)的A相，另一端接地；所述电容C4B一端连接于发电机封闭母线(3)的B相，另一端接地；所述电容C4C一端连接于发电机封闭母线(3)的C相，另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，其特征在于，升压变压器分布模型(4)一端与发电机封闭母线(3)连接，另一端通过A、B和C相的共接点S与等效零序电源(5)连接，其包含电容C5A、电容C5B、电容C5C、变压器A相绕组TA、变压器B相绕组TB、变压器C相绕组TC、变压器A相耦合电容C6A、变压器B相耦合电容C6B和变压器C相耦合电容C6C；
所述电容C5A一端连接变压器A相，另一端接地；所述电容C5B一端连接变压器B相，另一端接地；所述电容C5C一端连接变压器C相，另一端接地；所述变压器低压侧采用三角形接法，变压器高压侧采用星形接法，并且共接于升压变压器分布模型(4)的S点；所述电容C6A一端连接于变压器A相绕组TA低压侧，另一端连接TA高压侧；所述电容C6B一端连接于变压器B相绕组TB低压侧，另一端连接TB高压侧；所述电容C6C一端连接于变压器C相绕组TC低压侧，另一端连接TC高压侧。
6.根据权利要求1所述的一种用于PSCAD中计算发变组传递过电压的仿真模型，其特征在于，等效零序电源(5)为一单相电源，一端连接升压变压器分布模型(4)的共接点S，另一端接地。
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