[發明專利]一種分級可控并聯電抗器的動態模擬裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 200910243407.6
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN101710820A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 李仲青;周澤昕;陳柏超;田翠華;杜丁香;周春霞;張曉莉;李巖軍;王玨
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H02P13/00
• 分類號: H02P13/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種使用超、特高壓變壓器式分級可控并聯電抗器動態模擬裝置的方法，所述裝置包括：單相分立式干式變壓器各相外接不同種類電抗器La1～La9，變壓器一次側通過交流接觸器KKA～KKC控制整個裝置的接入或退出系統，電抗器分別與雙向可控硅GTA1～GTA8并接，由雙向可控硅控制不同種類的電抗器的投入與退出，該裝置的一次側三相連結成“Y”接線方式，二次側為單相閉合連接，末端直接接地，根據仿真需求設計成9級可切換容量，一次側從中性點起依次設置12個抽頭，用以實現對可控并聯電抗器不同范圍的匝間短路故障的仿真試驗；該裝置本體一次、二次側均裝設電流互感器和電壓互感器，用于滿足動態模擬試驗中電抗器本體保護的需要，控制系統由微機控制器及上位機組成，控制系統采入電流互感器和電壓互感器的電流、電壓信號，并計算系統有功、無功值，由點對點的通訊模式將結果傳輸給主控制板的CPU，通過輸出脈沖控制信號M1～M8，控制雙向可控硅的導通；其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)根據模擬電壓等級進行超、特高壓可控并聯電抗器裝置的動態模擬裝置的參數設計：

對于應用于1000kV輸電線路的情況，實際系統中可控并聯電抗器CT變比k_I.r，PT變比k_U.r；實驗室動模系統可控并聯電抗器選取CT變比k_I.m，PT變比K_U.m，則實際系統中可控并聯電抗器與實驗室模擬可控并聯電抗器的容量比為：

模擬實際系統中容量為M_r的可控并聯電抗器，實驗室模擬可控并聯電抗器容量為：

M_m＝M_r/k_M..................................................????(2)

當用于模擬750kV輸電線路中可控并聯電抗器時，實際系統中可控并聯電抗器CT變比k_I.r，PT變比k_U.r；實驗室動模系統可控并聯電抗器選取CT變比k_I.m，PT變比k_U.m，則實際系統中可控并聯電抗器與實驗室模擬可控并聯電抗器的容量比為：

若模擬實際系統額定容量為M_r′的可控并聯電抗器，則模擬可控并聯電抗器的額定容量為：

M_m′＝M_r′/k_M′..............................................????(4)?

當用于模擬500kV輸電線路中可控并聯電抗器時，實際系統中可控并聯電抗器CT變比k_I.r，PT變比k_U.r；實驗室動模系統可控并聯電抗器選取CT變比k_I.m，PT變比k_U.m，則實際系統中可控并聯電抗器與實驗室模擬可控并聯電抗器的容量比為：

若模擬實際系統額定容量為M_r″的可控并聯電抗器，則模擬可控并聯電抗器的額定容量為：

M_m″＝M_r″/k_M″............................................????(6)

綜合考慮模擬1000Kv、750kV、500kV輸電線路中的可控并聯電抗器的情況，將模擬可控并聯電抗器共分9級，其中包括M_m、M_m′、M_m″；

(2)設計系統模型

模型中采用發電機來模擬線路一側等值電廠，采用等值電源模擬線路另一側的等值系統，可控并聯電抗器的動態模擬裝置及本體保護安裝于線路的一側，線路保護安裝于線路兩側，試驗線路的兩端和中間共設置4個故障點，每一個故障點都用于模擬各種類型的金屬性或經過渡電阻短路的故障，可控并聯電抗器動態模擬裝置的一次側設置一個故障點，用于模擬不同范圍的匝間短路；線路的電壓、電流信號通過模擬電容式電壓互感器和模擬電磁式電流互感器傳送給線路保護裝置，然后進行的模擬試驗項目包括：

(a)進行可控并聯電抗器裝置手動容量控制測試，手動設置可控并聯電抗器裝置的輸出容量，監測輸出容量是否可以跟蹤設定容量；

(b)進行可控并聯電抗器裝置自動容量控制測試，將可控并聯電抗器裝置設定為自動控制模式，調節線路電壓及系統輸送的有功、無功功率，監測可控并聯電抗器裝置的調節控制過程是否正確；

(c)進行可控并聯電抗器裝置的保護掉電、恢復試驗，斷開可控并聯電抗器裝置保護的直流電源，監測可控并聯電抗器裝置在保護掉電過程中的工作狀態；投入斷開的直流電源，監測可控并聯電抗器裝置在保護系統恢復直流電源過程中的工作狀態；

(d)進行線路上金屬性瞬時故障試驗，模擬金屬性瞬時單相接地、兩相接地、兩相短路、三相接地及三相短路試驗；

(e)進行線路上發展性故障試驗，模擬保護區內同一故障點經不同時間由單相接地故障?發展成為兩相接地故障、被保護線路出口(區內)與相鄰線出口(區外)異名相之間經不同時間相繼發生單相接地故障的發展性故障，可控并聯電抗器裝置匝間與線路同名相間經不同時間相繼發生故障的發展性故障，相繼發生故障的時間間隔分別為0～200ms；

(f)進行線路上過渡電阻故障試驗，模擬經不同阻值過渡電阻的區內單相接地故障、區內相間短路故障以及區外相間短路故障；

(g)進行系統穩定破壞試驗，模擬系統靜穩定破壞及動穩定破壞引起的全相振蕩、線路開關單相偷跳及單相故障后保護動作跳開單相后的非全相振蕩過程，以及在全相和非全相振蕩過程中的區內、外故障；

(h)進行手合空線及手合故障線路試驗，將可控并聯電抗器裝置的模擬裝置的輸出容量設定為額定值，模擬手合空線及手合于各種類型的故障；

(i)進行斷線試驗，模擬一側TV、TA二次回路斷線，及斷線后區內外各種故障；

(j)進行TA飽和試驗，模擬保護線路區外故障導致CT不同程度的飽和，模擬區內故障導致CT不同程度的飽和；

(k)進行暫態超越試驗，僅對線路距離保護進行測試，分別將保護裝置的阻抗定值整定為保護區的105％和95％，模擬保護區末端不同故障時刻的各種金屬性故障；

(l)進行可控并聯電抗器裝置匝間短路試驗，模擬可控并聯電抗器一次側不同匝數的匝間短路故障；

(m)進行系統頻率偏移試驗，系統頻率在48Hz、52Hz時，模擬區內外金屬性故障。