輸電線路仿真的報告11

1、目錄第1章 . 中英文摘要3第2章 . 課程設(shè)計的要求和內(nèi)容4第3章 . 系統(tǒng)描述5第4章 . 初始狀態(tài)設(shè)置和穩(wěn)態(tài)分析7第5章 . 暫態(tài)分析 5.1 線路1發(fā)生a相接地故障8 5.2 線路1發(fā)生三相接地故障9第6章 頻率分析11第7章 母線B2故障時的暫態(tài)分析12第8章 DH3型三相一次自動重合閘裝置實驗14第9章 后加速保護16第10章 綜合重合閘17 第一章 中英文摘要中文摘要串聯(lián)電容補償就是在線路上串聯(lián)電容器以補償線路的電抗。采用串聯(lián)電容補償是提高交流輸電線路輸送能力、控制并行線路之間的功率分配和增強電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種十分經(jīng)濟的方法。但是，超高壓輸電線路加裝串聯(lián)補償后會引發(fā)潛供電流

2、、斷路器暫態(tài)恢復電壓（TRV）及次同步諧振（SSR）等一系列系統(tǒng)問題，而且在故障和重合閘動作時可能會在系統(tǒng)中引起很大的過電壓。重合閘后加速保護一般又簡稱為“后加速”。所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。在實現(xiàn)單相重合閘時，也總是把實現(xiàn)三相重合閘的問題結(jié)合在一起考慮，故稱它為“綜合重合閘”。關(guān)鍵字：串聯(lián)電容補償 重合閘 后加速保護In this Series compensation capacitor is online the way to compensate for the series capacitor circuit circuit reactanc

3、e. Series capacitor compensation is to improve the ac power lines transmission capacity, control parallel lines of power allocation and strengthen between the power system transient stability of a very economic method. But, the ultrahigh pressure transmission lines series compensation will cause lat

4、ent power flow, breaker transient resuming voltage (TRV) and time synchronization resonance (SSR) and a series of system problems, and in fault and reclose action in the system can be caused considerable overvoltage. Reclose acceleration protection after general and referred to as the "accelera

5、tion after". After the so-called accelerated is when the first time line fault, protect selective action, then the superposition. In the realization of the single phase reclosing, also always put the realization of the three pictures off questions together consideration, so called it "synt

6、hesis reclosing". Key word: series capacitor compensation reclose acceleration after protection 第二章 課程設(shè)計的要求和內(nèi)容一、課程設(shè)計的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）1. 原始數(shù)據(jù)： 6臺350MVA的發(fā)電機通過一條單回路600km的輸電線路與短路容量為30000MVA的系統(tǒng)相連。輸電線路電壓等級為735kv，由兩段300km的線路串聯(lián)組成，工頻為50Hz。為了提高線路輸送能力，對兩段300km的線路L1和L2進行串聯(lián)補償，補償度為40%，兩段線路上均裝設(shè)330Mvar的

7、并聯(lián)電抗器，用于限制高壓線路的工頻過電壓和操作過電壓。仿真模型見simpowersystem庫demo子庫中的模型文件power_3phseriescomp。2. 技術(shù)及工作要求：（1）對系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)分析（2）頻率分析更改系統(tǒng)圖，用三相電源模塊代替簡化同步電機模塊，同時添加阻抗測量模塊得到一相阻抗的依頻特性。根據(jù)依頻特性得到系統(tǒng)的振蕩頻率。（3）對系統(tǒng)進行暫態(tài)分析1）仿真得出線路1發(fā)生各種短路故障時的相關(guān)波形，并對波形進行比較分析。2）仿真得出母線B2發(fā)生故障時的相關(guān)波形，并對波形進行分析。第三章.系統(tǒng)描述1. 仿真系統(tǒng)描述 如下圖所示，6臺350MVA的發(fā)電機通過一條單回路600km的輸電線

8、路與短路容量為30000MVA的系統(tǒng)相連。輸電線路電壓等級為735kv，由兩段300km的線路串聯(lián)組成，工頻為50Hz。 為了提高線路輸送能力，對兩段300km的線路L1和L2進行串聯(lián)補償，補償度為40%，兩段線路上均裝設(shè)330Mvar的并聯(lián)電抗器，用于限制高壓線路的工頻過電壓和操作過電壓。發(fā)電機選用簡化的同步電機系統(tǒng)，兩個變壓器是通用的雙繞組和三繞組變壓器模塊，其中和母線B2相連的三相三繞組變壓器為飽和變壓器。母線B1、B2和B3為三相電壓電流測量模塊，三相電壓電流測量模塊輸出的三相相電壓和線電流用標幺值表示。故障發(fā)生在線路1的串聯(lián)電容補償裝置左側(cè)，在第1個周期末發(fā)生a相接地故障，線路1兩側(cè)

9、的斷路器CB1、CB2在第5個周期后三相斷路以切除故障線路，第6個周期后a相接地故障消失。2、串聯(lián)電容補償子系統(tǒng)三個完全相同的子系統(tǒng)構(gòu)成，一個子系統(tǒng)代表一相線路“串聯(lián)電容補償”子系統(tǒng)如下圖所示：“串聯(lián)電容補償子系統(tǒng)a相”子系統(tǒng)如下圖所示：圖中電容器Cs的容抗值為輸電線路感抗的40%，具體算法如下：求出300km輸電線路正序感抗XL為：XL=2*pi*50*0.9337e-3*300=87.95歐需補償?shù)娜菘怪礨C為0.4XL，即 XC=0.4*87.95=35.18歐因此補償電容的電容值Cs為Cs=1/(2*pi*50*Xc)=90.5e-6 （F）MOV用于防止電容器過電壓。當電容電壓超過額

10、定電壓2.5倍后，MOV將電壓鉗位到最大允許電壓Vport:：Vport=2.5*sqrt(2)*In*Xc=2.5*sqrt(2)*2*35.18=248.8kv其中In為線電流有效值，取值為2kA。為了保護MOV，在MOV上并聯(lián)了由斷路器模塊等效的放電間隙Gap，當MOV上承受的能量超過閥值是，間隙放電。與放電間隙串聯(lián)的RL支路是用來限制電容電流上升率的阻尼電路。用“能量和放電間隙觸發(fā)”子系統(tǒng)完成對放電間隙Gap的控制，仿真模型如下圖該系統(tǒng)對MOV中的能量進行積分計算，當能量值大于30MJ時發(fā)送合閘信號到斷路器模塊Gap中，斷路器合閘，實現(xiàn)間隙放電。打開300MVA、735/230/25k

11、v的三相三繞組變壓器模塊的參數(shù)對話框，注意電流-磁通飽和特性標幺值表示為0,0;0.0012,1.2;1,1.45第四章 初始狀態(tài)設(shè)置和穩(wěn)態(tài)分析點擊Powergui模塊的“潮流計算和電機初始化”按鍵，設(shè)置節(jié)點類型為PV節(jié)點，電機輸出的有功功率為15MW，初始電壓為13.8kv，即1up。單擊“更新潮流”（Updata Load flow）按鍵，結(jié)果如下圖所示:退出Powergui模塊，“電機的初始狀態(tài)”已經(jīng)被系統(tǒng)自動更新了，和電機輸入端口PM、E相連的機械功率和勵磁電壓被更新為PMEC=1515.9MW（0.72184p.u.）、E=1.0075p.u.。點擊Powergui模塊的“穩(wěn)態(tài)電壓電

12、流分析”按鍵，單擊“Updata Steady Values”得到下圖，如圖所示：通過該窗口可以得出各母線上的穩(wěn)態(tài)電壓電流，從而進行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析。例如，圖中母線B1的a相相電壓幅值sqrt(2)*Va為608.78kv，相角&1為18。，母線B1的a相電流幅值sqrt（2）*Ia為1.56kA，相角&2為30。因此，流入線路1的a相有功功率Pa為 Pa=Va*Ia*cos（&1-&2）=608.78/sqrt(2)*1.56/sqrt(2)*cos(18-30)=460.6 MW三相有功功率P為 P=3*Pa=1381.8 MW第五章暫態(tài)分析1.線路1發(fā)生a相接

13、地故障設(shè)置仿真時間結(jié)束時間為0.2s，算法為變步長的23tb。開始仿真，得出各母線的電壓和電流波形。(1)a相接地時母線B1的三相電壓電流波形(2)a相接地故障時B2的三相波形(3)a相接地故障時a相串聯(lián)補償裝置上的相關(guān)波形由以上波形可的出，仿真開始時，系統(tǒng)已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，t=0.0167s時，a相發(fā)生接地故障，最大故障電流10kA，MOV每半周期導通一次，使得MOV中的能量階梯上升，當t=0.0833s時，線路上的繼保裝置動作，斷路器CB1和CB2斷開，MOV中的能量不再發(fā)生變化，維持為13MJ，由于MOV中存儲的能量未超過閥值30MJ，因此放電間隙不動作，Gap上電壓緩慢減小；斷路器斷開

14、后，故障電流降到一個非常小的數(shù)值并在第一個過零點時降為0；串聯(lián)電容器中殘余電荷通過線路、短路點和并聯(lián)電抗組成的回路放電，直到故障電流降為0，串聯(lián)電容放電結(jié)束，電壓在220kv附近波動。2、線路1發(fā)生三相接地故障（1）a相接地時母線B1的三相電壓電流波形（2）a相接地故障時B2的三相波形（3）a相接地故障時a相串聯(lián)補償裝置上的相關(guān)波形由上圖可知，在MOV中能量存儲的速度明顯高于單相接地故障，能量在故障后3個周期時到達30MJ的門檻閥值，于是放電間隙Gap被觸發(fā)，串聯(lián)電容器通過氣隙放電，電容器上電壓在線路斷路器斷開前已快速降至0.此時斷路器尚為動作，因此母線B2上電壓降為0，第五個周期后，斷路器動

15、作，將故障與母線B2隔離，母線B2上電壓逐步得到恢復。第六章 頻率分析 修改系統(tǒng)圖，從模型中刪除“簡化同步電機模塊”，用“三相電源模塊”替代，設(shè)置“三相電源模塊”如下圖 將“阻抗測量”模塊加入到模型文件中，將該模塊連接到母線B2的a相和b相線路上，得到a相和b相得阻抗之和。并將“增益參數(shù)”改為0.5，即可得到一相阻抗。打開Powergui模塊的“阻抗一頻特性測量”設(shè)置頻率范圍為0:500hz，單擊“更新”按鍵后得出阻抗的依頻特性如下圖： 可見，系統(tǒng)有三種震蕩模式，分別在頻率9Hz,175Hz和370Hz處。其中9Hz為串聯(lián)電容和并聯(lián)電感的并聯(lián)諧振頻率，175Hz和370Hz是由600Km分布參

16、數(shù)線路導致的諧振頻率。清除故障時，這三種震蕩模式均可能被激發(fā)。利用上圖顯示的參數(shù)進行母線B2的短路容量計算，考研得到50Hz處的阻抗值R為58歐，因此三相短路容量P為P=7352/58=9314MVA。第七章 母線B2故障時的暫態(tài)分析修改系統(tǒng)圖，獎三相故障模塊接到B2上，如下左圖改變參數(shù)設(shè)置，在2/60s時將發(fā)生三相接地故障。打開斷路器CB1和CB2，按下右圖取消開關(guān)動作的復選框，表示三相開關(guān)不可操作，使得斷路器保持初始合閘狀態(tài)不再動作，線路將不會從系統(tǒng)中被切除。 為觀擦B2母線上a相電壓，從Simulink/Signals Routing子庫中復制“選擇器”（Selector）模塊到本模型文

17、件中的“數(shù)據(jù)庫獲取子系統(tǒng)”中，按下圖連接在B2母線電壓輸出端與示波器之間，并設(shè)置模塊中的參數(shù)“元素”(Element) 個數(shù)為1.將“三相三繞組變壓器”模塊中的“測量參數(shù)”列表參數(shù)設(shè)置為'"磁通和磁化電流"。利用“信號分離”（Demux)模塊將萬用表的輸出信號分離出來并通過示波器顯示。 萬用表的參數(shù)設(shè)置如圖所示 將仿真時間設(shè)置為0.5s，觀察9Hz的次同步諧振。仿真結(jié)果如下圖所示：第八章 DH3型三相一次自動重合閘裝置實驗一、實驗目的1、熟悉三相一次重合閘裝置的電氣結(jié)構(gòu)和工作原理。2、理解三相一次重合閘裝置內(nèi)部器件的功能和特性，掌握其實驗操作及調(diào)整方法。二 實驗原理

18、圖三、實驗設(shè)備序號設(shè)備名稱使 用 儀 器 名 稱數(shù)量1ZB03數(shù)字式電秒表及開關(guān)組件1只2ZB19DH3重合閘繼電器1只3ZB43可調(diào)800電阻3個4ZB31直流數(shù)字電壓、電流表各1只5DZB01直流操作電源1路四、實驗步驟和操作方法1、DH-3型自動重合閘裝置實驗接線見圖18-2，按圖接線完畢后首先進行自檢，然后請指導教師檢查，確定無誤后，接入直流操作電源進行調(diào)試。2、時間繼電器動作電壓、返回電壓的測定（1）合上開關(guān)S1，調(diào)節(jié)R1使直流電壓調(diào)至裝置的額定值，檢查各元件有無異?，F(xiàn)象，投入后1525秒指示燈應(yīng)發(fā)光。（2）合上S1、S2，調(diào)節(jié)R1逐步提高輸入電壓，讀取SJ鐵芯可靠吸合的最小動作電壓

19、。（3）上述SJ動作后，向反方向調(diào)節(jié)R1 ，逐步降低輸入電壓，讀取SJ返回的最高電壓。3、中間元件的自保持電流測試（1）合上S1后，調(diào)節(jié)R1使電壓等于裝置的額定電壓，用手按中間元件ZJ的銜鐵，使常開接點閉合，調(diào)整R2，使流過ZJ線圈的電流略低于0.9倍的額定電流時，然后將手松開，ZJ應(yīng)能自保持。斷開S1，使ZJ復歸。（2）再合上S1，待電容充電1525秒后，投入S2，使SJ線圈勵磁，經(jīng)過某一整定延時時間，ZJ動作并自保，此時斷開S2，ZJ不應(yīng)返回。（3）重復上述步驟,調(diào)整R2測出中間元件ZJ的最小保持電流。 4、中間元件電壓線圈的動作電壓測定在重合閘繼電器接線端子與之間連接一導線，合上S1，調(diào)

20、節(jié)R1，從零伏逐漸升高電壓，測出使中間元件銜鐵能被可靠吸住的最小動作電壓。一般對于額定電壓為220伏的中間元件ZJ動作電壓為50伏左右，本項測定完畢應(yīng)拆除連接導線。5、充電時間的測定仍按圖18-2接線，在額定電壓下合上S1對C充電，經(jīng)1525秒后再投入S2，中間元件ZJ應(yīng)能可靠地動作并自保持。這時電秒表1所記錄的時間即為充電時間。重復測定充電時間時，應(yīng)先斷開S1，后斷開S2，以保證電容器的放電狀態(tài)。并將電秒表1回零，再重復以上操作，進行第二次試驗。6、保證只動作一次測定在額定電壓下合上S1，充電60秒后，瞬間短接 兩端子，使電容器放電，然后合上S2，此時中間元件不應(yīng)動作。7、重合閘裝置動作時間

21、整定試驗見圖18-2先將S1合上，觀察電秒表1，當給電容器C充電25秒后，再合上S2，此時電秒表2所記錄的就是重合閘裝置的動作時間。五、注意事項在操作試驗前必須熟悉實驗電路，認真按照操作規(guī)程的要求，正確接線，細心操作，特別要注意在電流保持回路中，不能誤接入電壓信號，變阻器R2串入保持回路的阻值必須從最大位置慢慢減小，同時注意觀察毫安表的指示，不應(yīng)大于裝置的額定保持電流。每個操作試驗環(huán)節(jié)要確保其正確性和安全性。六 實驗數(shù)據(jù)名稱額定電壓220v型號額定電流0.25A測試數(shù)據(jù)SJ最小起動電壓142vSJ最高返回電壓27vZJ最小動作電壓53vZJ最小保持電流160mAC充電時間117.975sZCH

22、重合時間12.624s218.016s22.614s319.374s32.642s第九章 后加速保護 重合閘后加速保護一般又簡稱為“后加速”。所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。后加速的配合方式廣泛應(yīng)用于35KV以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負荷供電的送電線路上。因為在這些線路上一般都裝有性能比較完善的保護裝置。 后加速保護的優(yōu)點： a.第一次是有選擇性的切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正。 b.保證了永久性故障能瞬間切除，并仍然是有選擇性的 c.和前加速相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負荷條件的限制，一般說來是有利而無害的。 后加速保護的缺點： a.每個斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，與前加速相比較為復雜； b.第一次切除故障可能帶有延時。原理接線圖如5-12，LJ為過電流繼電器的觸點，當線路發(fā)生故障時，它起動時間繼電器SJ，然后經(jīng)整定的時限后SJ2觸點閉合，起動出口繼電器ZJ而跳閘。當重合閘以后，如前