CN111884190A - 一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法及装置，该方法包括步骤：根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；根据限流电抗器的电感，确定限流电抗器的额定工频参数；建立包含有限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定限流电抗器额定短路工况参数和确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入限流电抗器后系统的工频过电压。本发明能确定接入线路的限流电抗器的相关参数，还能分析其对断路器开断瞬态和对系统过电压的影响，从而解决短路电流超标问题。
Description
技术领域
本发明涉及高压设备设计技术领域，尤其涉及一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法及装置。
背景技术
随着电网迅速发展，短路电流超标可能成为突出问题。从根本上说，合理的网络结构是降低短路电流水平的最有效、最基本的方法。此外，还可能在特定的条件下采取一些必要的措施以降低短路电流，在线路上安装串联电抗器就是其中的一种。
为了彻底解决短路电流超标问题，有必要对接入的线路串联电抗器需要开展拓扑结构及其关键电气技术条件研究，并分析其对电力系统相关电磁暂态问题的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明实施例的目的是提供一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法及装置，能确定接入线路的限流电抗器的相关参数，还能分析限流电抗器对断路器开断瞬态的影响和对系统过电压的影响，以解决短路电流超标问题。
为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，包括以下步骤：
根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
优选地，所述根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感，具体包括：
利用短路电流计算软件，根据系统潮流数据和系统接线方式，计算某一支路的短路电流，接入一限流电抗器，再进行一次短路电路计算；
当该支路的短路电流下降至预设的电流值，初步确定接入的限流电抗器的电感初始值；
根据电网的发展趋势预设一个第一裕度系数，结合所述电感初始值确定接入的限流电抗器的电感。
优选地，所述根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数，具体包括：
根据所述限流电抗器的电感以及限流电抗器单元的电感，确定限流电抗器单元的串联个数；
根据所述限流电抗器的电感，确定所述限流电抗器的额定工频电抗；
根据接入线路的额定工频电流，确定所述限流电抗器的额定工频电压；
根据所述额定工频电流和所述额定工频电压，确定所述限流电抗器的额定容量。
优选地，所述建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数，具体包括：
建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，在所述限流电抗器的出口位置模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算接入所述限流电抗器后流过短路点及所述限流电抗器的短路电流，得到最大短路电流和短路电流峰值；
根据所述最大短路电流和所述短路电流峰值，结合预设的第二裕度系数，得到所述限流电抗器的短时耐受电流和峰值耐受电流；
通过在所述电磁暂态模型的不同位置处模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算所述限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压；
根据所述限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压，结合预设的第三裕度系数，得到所述限流电抗器对地的绝缘水平以及两端间的绝缘水平。
优选地，所述通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施，具体包括：
通过在所述电磁暂态模型的不同位置处继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，得到断路器分闸后的瞬时恢复电压波形；
根据断路器分闸后的瞬时恢复电压波形，计算第一个波峰的上升率和幅值，得到所述断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值；
判断所述断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值是否符合TRV标准，若符合，则不需要增加限制措施；
若不符合，则需要增加限制措施。
优选地，所述限制措施为在所述限流电抗器的两端并联一个电容，直至所述断路器分闸后的瞬时恢复电压的陡度及幅值符合TRV标准。
本发明另一实施例提供了一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计装置，所述装置包括：
电感确定模块，用于根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
工频参数确定模块，用于根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
短路工况参数确定模块，用于建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
判断模块，用于通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
计算模块，用于在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
本发明还有一实施例对应提供了一种使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法及装置，能根据线路的潮流数据以及接线方式确定接入线路的限流电抗器的相关参数，还能分析限流电抗器对断路器开断瞬态的影响和对系统过电压的影响。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种包含有限流电抗器的线路的电磁暂态模型的示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种接入线路串抗的基本接线图；
图4是本发明一实施例提供的一种断路器分闸后的瞬时恢复电压波形图；
图5是本发明一实施例提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计装置的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明该实施例提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S5：
S1、根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
S2、根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
S3、建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
S4、通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
S5、在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
具体地，根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感。这一步骤可以通过短路电流计算软件进行计算。
根据限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定限流电抗器的额定工频参数。因为单个电感线圈工艺可能会导致串联电抗器的体积非常大，一方面会增加制造成本，另一方面会给运输和安装带来困难，因此需要根据限流电抗器的数值确定限流电抗器单元的串联个数。
建立包含有限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定限流电抗器额定短路工况参数，电磁暂态模型可以在PSCAD、ATP、EMTPE等成熟的商业计算软件中建立，参见图2，是本发明该实施例提供的一种包含有限流电抗器的线路的电磁暂态模型的示意图。
通过电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施。线路装设限流电抗器后由于限流电抗器的影响，线路断路器跳闸瞬间其断口恢复电压(TRV)陡度会提高，可能影响断路器的正常开断。因此，需要确定开关断口的TRV陡度及幅值，确定是否需要增加限制措施。
在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入限流电抗器后系统的工频过电压。因为两种故障方式下的工频过电压影响因素不尽相同。一般地，在工频过电压研究中，取正常送电状态下甩负荷和在线路末端(或受端)单相接地故障下甩负荷作为确定电网工频过电压的条件。
本发明实施例1提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，能根据线路的潮流数据以及接线方式确定接入线路的限流电抗器的相关参数，还能分析限流电抗器对断路器开断瞬态的影响和对系统过电压的影响。
作为上述方案的改进，所述根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感，具体包括：
利用短路电流计算软件，根据系统潮流数据和系统接线方式，计算某一支路的短路电流，接入一限流电抗器，再进行一次短路电路计算；
当该支路的短路电流下降至预设的电流值，初步确定接入的限流电抗器的电感初始值；
根据电网的发展趋势预设一个第一裕度系数，结合所述电感初始值确定接入的限流电抗器的电感。
具体地，利用短路电流计算软件，例如SCCP、EMTPE等，根据系统潮流数据和系统接线方式，计算某一支路的短路电流，接入一限流电抗器，再进行一次短路电路计算。除了计算某一支路的短路电流，还可以对全网，或对系统中任意指定的某一区域、某一电压等级范围内的所有节点的短路电流水平进行扫描计算，一次给出各节点的三相短路，或单相短路情况下的短路电流水平；对于短路电流水平超标的节点，可进行各支路电流的详细计算，给出各支路馈入短路点的故障电流，还能计算各支路开断后的节点短路电流水平；或者可以任意指定在某一线路上任何位置进行各种形式的单一短路故障计算。
当该支路的短路电流下降至预设的电流值，初步确定接入的限流电抗器的电感初始值。针对某一支路或线路短路电流超标的情况，在接入某一固定电感的限流电抗器，再进行一次短路电流计算，当该线路支路的短路电流水平下降至需求的水平或者线路开关可以开断的范围时，例如500kV线路开关可开断的最大短路电流为63kA，从而确定限流电抗器电感初始值L0。
根据电网的发展趋势预设一个第一裕度系数β1，结合电感初始值L0确定接入的限流电抗器的电感L，一般地，L＝L0×β1。
作为上述方案的改进，所述根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数，具体包括：
根据所述限流电抗器的电感以及限流电抗器单元的电感，确定限流电抗器单元的串联个数；
根据所述限流电抗器的电感，确定所述限流电抗器的额定工频电抗；
根据接入线路的额定工频电流，确定所述限流电抗器的额定工频电压；
根据所述额定工频电流和所述额定工频电压，确定所述限流电抗器的额定容量。
需要说明的是，为了使接入线路的限流电抗器更能满足设备检修需求，除了串联的限流电抗器单元(简称“串抗”)，接入线路的设备还包括隔离开关、避雷器和接地开关，具体参见图3，是本发明该实施例提供的一种接入线路串抗的基本接线图。在图3中，串抗是装置核心组件，起到限制短路电流的作用，串联及并联的隔离开关可满足设备检修的需要，图中未标出接地开关，两侧的避雷器起到防雷击和操作过电压的抑制作用。该接线方案未采用旁路开关，目的是减小设备占地及工程造价，带来的约束是不具备带电投入或停运串抗功能，串抗检修与运行状态之间的转换需要线路操作相配合。
具体地，根据限流电抗器的电感以及限流电抗器单元的电感，即根据限流电抗器的电感与限流电抗器单元的电感的比值，确定限流电抗器单元的串联个数。
根据限流电抗器的电感L，单位为亨，H，确定限流电抗器的额定工频电抗ωL，单位为欧姆，Ω。
根据接入线路的额定工频电流In，单位为安培，kA，确定限流电抗器的额定工频电压Un，单位为千伏，kV。
根据额定工频电流和额定工频电压，确定限流电抗器的额定容量，额定容量Sn＝3In×Un，单位为兆乏，MVar。
作为上述方案的改进，所述建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数，具体包括：
建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，在所述限流电抗器的出口位置模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算接入所述限流电抗器后流过短路点及所述限流电抗器的短路电流，得到最大短路电流和短路电流峰值；
根据所述最大短路电流和所述短路电流峰值，结合预设的第二裕度系数，得到所述限流电抗器的短时耐受电流和峰值耐受电流；
通过在所述电磁暂态模型的不同位置处模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算所述限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压；
根据所述限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压，结合预设的第三裕度系数，得到所述限流电抗器对地的绝缘水平以及两端间的绝缘水平。
具体地，建立包含有限流电抗器的线路的电磁暂态模型，在限流电抗器的出口位置模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算接入限流电抗器后流过短路点及限流电抗器的短路电流，得到最大短路电流和短路电流峰值；
根据最大短路电流和短路电流峰值，结合预设的第二裕度系数β2，得到限流电抗器的短时耐受电流和峰值耐受电流，即最大短路电流与第二裕度系数相乘，得到限流电抗器的短时耐受电流，短路电流峰值与第二裕度系数相乘，得到限流电抗器的峰值耐受电流。当然，最大短路电流和短路电流峰值对应的裕度系数也可以不相同，这里只是以其中一个例子进行说明，不作为限定。
通过在电磁暂态模型的不同位置处模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压；
根据限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压，结合预设的第三裕度系数β3，得到限流电抗器对地的绝缘水平以及两端间的绝缘水平。
需要说明的是，如果限流电抗器的两端间的操作过电压过大，将增大对设备的尺寸要求，考虑现场场地限制及经济成本，可以在限流电抗器端间增加避雷器以限制操作过电压，并重复上述过程重新计算并选择绝缘水平。
作为上述方案的改进，所述通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施，具体包括：
通过在所述电磁暂态模型的不同位置处继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，得到断路器分闸后的瞬时恢复电压波形；
根据断路器分闸后的瞬时恢复电压波形，计算第一个波峰的上升率和幅值，得到所述断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值；
判断所述断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值是否符合TRV标准，若符合，则不需要增加限制措施；
若不符合，则需要增加限制措施。
具体地，通过在电磁暂态模型的不同位置处继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，得到断路器分闸后的瞬时恢复电压波形，参见图4，是本发明该实施例提供的一种断路器分闸后的瞬时恢复电压波形图。
根据断路器分闸后的瞬时恢复电压波形，计算第一个波峰的上升率和幅值，得到断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值；
根据上述实施例中确定的流过限流电抗器的电流有效值，判断断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值是否符合TRV标准，即判断接入限流器后是否满足TRV国标要求。若符合，则不需要增加限制措施，也就是说，当所有故障形式下，线路断路器TRV的峰值或陡度低于相应开断电流对应的TRV要求时，限流电抗器接入系统后不需要采取其他限制TRV的措施。若不符合，则需要增加限制措施，也就是说，当其中任何一种故障形式下，线路断路器TRV的峰值或陡度超过相应开断电流对应的TRV要求时，则需要采取TRV限制措施。表1是短路电流开断时TRV标准(GB1984)的相关规定，其中T100、T60、T30、T10分别表示开断断路器100％、60％、30％、10％额定开断电流。
表1短路电流开断时TRV标准(GB1984)的相关规定
作为上述方案的改进，所述限制措施为在所述限流电抗器的两端并联一个电容，直至所述断路器分闸后的瞬时恢复电压的陡度及幅值符合TRV标准。
具体地，限制措施为在限流电抗器的两端并联一个电容，直至断路器分闸后的瞬时恢复电压的陡度及幅值符合TRV标准。其中，并联电容大小采取仿真的方法进行确定。
为了加深对本发明的理解，下面针对装设限流电抗器后对系统工频过电压的影响进行说明。
在工频过电压研究中，取正常送电状态下甩负荷和在线路末端(或受端)单相接地故障下甩负荷作为确定电网工频过电压的条件。
在线路正常状态下甩负荷，此时影响工频过电压有三个因素：一是甩负荷前线路输送潮流，特别是向线路输送无功潮流的大小，它决定了送端等值电源电势E’的大小。线路输送相当大的有功和感性无功时，电源电势高于母线电压。在甩负荷之后的短时间内，电源电势仍维持高于母线电压的数值。因此，一般来讲，线路输送无功越大，送端等值电势E’也越高，工频过电压也相对较高。二是馈电电源的容量，它决定了电源的等值阻抗，电源容量越小，阻抗越大，使得空载线路容性电流在感抗上的压降越大，从而可能出现的工频过电压越高。三是线路长度，线路越长，线路充电的容性无功越大，由空载长线的电容效应引起的工频过电压越高。
在线路末端有单相接地故障甩负荷，除了上面三种影响因素外，这类工频过电压还与单相接地点向电源侧看进去的零序电抗与正序电抗的比值X0/X1有很大关系，X0/X1增加将使单相接地故障甩负荷过电压有增大趋势。X0与X1由几部分组成：一部分是输电线路的正零序参数；另一部分是电源侧包括变压器及其他电抗，电源是发电厂时，X0/X1较小；电源为复杂电网时，X0/X1一般较大。当电源容量增加时，X0/X1也会有所增加。
根据上面两种状态下计算的系统工频过电压要符合电网的工频过电压的相关规定，比如以下几种：
(1)线路断路器变电所(母线)侧不宜超过1.3p.u.，线路侧不宜超过1.4p.u.；计算线路合闸及单相重合闸时的操作过电压，操作过电压不超过2.0p.u.
(2)500kV线路统计操作过电压(出现概率不超过2％的操作过电压)不宜超过2.0p.u.；
(3)合空线前操作母线电压一般为540kV～550kV；单相重合闸操作时，各母线电压为系统相应的运行电压。
(4)线路及变电站金属氧化物避雷器(MOA)的配置，线路侧MOA额定电压为444kV，变电站母线侧MOA额定电压为420kV。MOA的最大允许能耗按10kJ/kV考虑。
参见图5，是本发明一实施例提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计装置的结构示意图，所述装置包括：
电感确定模块11，用于根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
工频参数确定模块12，用于根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
短路工况参数确定模块13，用于建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
判断模块14，用于通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
计算模块15，用于在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
本发明实施例所提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计装置能够实现上述任一实施例所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的所有流程，装置中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。
参见图6，是本发明实施例提供的一种使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的示意图，所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序，所述处理器10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器20中，并由处理器10执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成电感确定模块、工频参数确定模块、短路工况参数确定模块、判断模块和计算模块，各模块具体功能如下：
电感确定模块11，用于根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
工频参数确定模块12，用于根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
短路工况参数确定模块13，用于建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
判断模块14，用于通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
计算模块15，用于在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图6仅仅是一种使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的示例，并不构成对所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者处理器10也可以是任何常规的处理器等，处理器10是所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的各个部分。
存储器20可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器10通过运行或执行存储在存储器20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，实现所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置的各种功能。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法。
综上，本发明实施例所提供的一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法及装置，能根据线路的潮流数据以及接线方式确定接入线路的限流电抗器的相关参数，还能分析限流电抗器对断路器开断瞬态的影响和对系统过电压的影响，从而可以对电力系统的相关电磁暂态问题进行分析，以为解决短路电流超标问题提供一个思路和方向。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
2.如权利要求1所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，其特征在于，所述根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感，具体包括：
利用短路电流计算软件，根据系统潮流数据和系统接线方式，计算某一支路的短路电流，接入一限流电抗器，再进行一次短路电路计算；
当该支路的短路电流下降至预设的电流值，初步确定接入的限流电抗器的电感初始值；
根据电网的发展趋势预设一个第一裕度系数，结合所述电感初始值确定接入的限流电抗器的电感。
3.如权利要求1所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，其特征在于，所述根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数，具体包括：
根据所述限流电抗器的电感以及限流电抗器单元的电感，确定限流电抗器单元的串联个数；
根据所述限流电抗器的电感，确定所述限流电抗器的额定工频电抗；
根据接入线路的额定工频电流，确定所述限流电抗器的额定工频电压；
根据所述额定工频电流和所述额定工频电压，确定所述限流电抗器的额定容量。
4.如权利要求1所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，其特征在于，所述建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数，具体包括：
建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，在所述限流电抗器的出口位置模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算接入所述限流电抗器后流过短路点及所述限流电抗器的短路电流，得到最大短路电流和短路电流峰值；
根据所述最大短路电流和所述短路电流峰值，结合预设的第二裕度系数，得到所述限流电抗器的短时耐受电流和峰值耐受电流；
通过在所述电磁暂态模型的不同位置处模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，计算所述限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压；
根据所述限流电抗器在对应的位置对地的操作过电压以及两端间的操作过电压，结合预设的第三裕度系数，得到所述限流电抗器对地的绝缘水平以及两端间的绝缘水平。
5.如权利要求1所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，其特征在于，所述通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施，具体包括：
通过在所述电磁暂态模型的不同位置处继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，得到断路器分闸后的瞬时恢复电压波形；
根据断路器分闸后的瞬时恢复电压波形，计算第一个波峰的上升率和幅值，得到所述断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值；
判断所述断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值是否符合TRV标准，若符合，则不需要增加限制措施；
若不符合，则需要增加限制措施。
6.如权利要求5所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法，其特征在于，所述限制措施为在所述限流电抗器的两端并联一个电容，直至所述断路器分闸后的瞬时恢复电压的陡度及幅值符合TRV标准。
7.一种限流电抗器的拓扑及绝缘设计装置，其特征在于，包括：
电感确定模块，用于根据系统潮流数据和系统接线方式，计算短路电流，以确定接入的限流电抗器的电感；
工频参数确定模块，用于根据所述限流电抗器的电感，确定限流电抗器单元的串联个数，以确定所述限流电抗器的额定工频参数；
短路工况参数确定模块，用于建立包含有所述限流电抗器的线路的电磁暂态模型，以模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定所述限流电抗器额定短路工况参数；
判断模块，用于通过所述电磁暂态模型继续模拟三相短路接地故障和单相短路接地故障，确定断路器的瞬时恢复电压的陡度及幅值，以确定是否需要增加限制措施；
计算模块，用于在线路无故障甩负荷下和线路末端出现单相接地故障甩负荷下，计算接入所述限流电抗器后系统的工频过电压。
8.一种使用限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法的装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的限流电抗器的拓扑及绝缘设计方法。
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