[發明專利]基于柔性直流的智能配電系統的絕緣配合方法

在審

• 申請號: 201410753043.7
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104578127A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 韓永霞;何秋萍;趙宇明;姚森敬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;深圳供電局有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;G06F17/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及柔性直流智能配電的絕緣配合領域，具體涉及基于柔性直流的智能配電系統的絕緣配合方法。

背景技術

絕緣配合就是綜合考慮電氣設備在電力系統中可能承受的各種電壓(工作電壓及過電壓)、保護裝置的特性和設備絕緣對各種作用電壓的耐受特性，合理地確定設備必要的絕緣水平，以使設備的造價、維修費用和設備絕緣故障引起的事故損失，達到在經濟上和安全運行上總體效益最高的目的。

電力系統的絕緣配合設計是在常規的保護裝置配置的基礎之上，對實際系統進行電磁暫態過程的模擬計算，并考慮設備的耐受特性，由有經驗的設計人員根據具體的計算結果不斷調整保護配置和保護裝置的參數，以最終確定系統的絕緣配合方案，因此絕緣配合設計是一項專業性和技術性很強的工作，需要設計人員有堅實的專業基礎和豐富的工程經驗。

現有的高壓直流換流站絕緣配合程序，是按照高壓直流換流站絕緣配合的相關標準對避雷器進行配置，對系統進行過電壓的仿真分析，再結合絕緣系數的選取最終確定設備絕緣水平。但是該絕緣配合程序只是針對基于晶閘管換流閥的常規高壓直流輸電系統。隨著柔性直流輸電技術的快速發展，其絕緣配合的研究也相繼開展起來。柔性直流輸電系統的絕緣配合原則和步驟參照傳統高壓直流的絕緣配合，并結合其特有的控制保護策略，但是目前還未形成統一的標準，絕緣配合的經濟性和合理性也有待進一步驗證。

基于柔性直流的智能配電系統由于其拓撲結構與傳統高壓直流和柔性直流輸電系統均有較大的不同，在其直流系統部分直接接入了交/直流敏感負荷、含分布式電源的交流和直流微網及儲能裝置，因此其過電壓的產生機理、系統運行方式及控制保護策略也有較大的差異。目前，柔性直流配電網的發展尚處于起步階段，對其絕緣配合的研究也尚未見報導，需要開展專門的研究。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種基于柔性直流的智能配電系統的絕緣配合方法。

本發明采用如下技術方案：

一種基于柔性直流的智能配電系統的絕緣配合方法，所述智能配電系統包括子模塊，包括系統分析步驟、避雷器的配置步驟、過電壓的計算步驟及絕緣配合步驟。

所述系統分析步驟包括：

S1.1根據柔性直流配電系統的功能及接入子模塊確定系統的拓撲結構；

S1.2根據拓撲結構分析柔性直流配電系統所有可能的運行方式；

S1.3根據拓撲結構，按照故障分區進行故障分析，得到柔性直流配電系統可能存在的故障方式，并根據過電壓機理分析每種可能故障方式下，系統中出現過電壓的位置；

S1.4根據S1.2中運行方式及S1.3中的故障分析，初步確定柔性直流的智能配電系統的控制和保護策略；

所述避雷器的配置步驟包括：

S2.1根據直流配電用避雷器的相關參數及S1.3中的故障分析，確定避雷器配置方案及避雷器基本參數；

S2.2計算避雷器的持續運行電壓、持續運行電壓峰值及參考電壓，生成避雷器文件；

所述過電壓的計算步驟具體包括內部過電壓的計算步驟和雷電過電壓的計算步驟：

所述內部過電壓的計算步驟包括：

S3.1.1根據系統分析步驟的結果及系統中各個組成部分的電磁暫態建模方法，得到內部過電壓的等效電路模型；

S3.1.2在PSCAD/EMTDC中建立柔性直流智能配電系統的內部過電壓仿真計算模型，并在相應的位置調用S2.2中生成的避雷器文件，相應的位置具體是指S2.1避雷器的位置。

S3.1.3根據系統分析中得到運行方式、故障方式及控制策略，在S3.1.2中建立的內部過電壓仿真計算模型上進行仿真計算，并統計系統關鍵點的最大過電壓；

所述雷電過電壓的計算步驟包括：

S3.2.1采用PSCAD/EMTDC電磁暫態分析軟件建立系統的雷電侵入波過電壓仿真模型；

S3.2.2利用雷電侵入波過電壓仿真模型，并在對應位置調用S2.2中的避雷器文件，對系統進行雷電過電壓的計算，并統計雷電過電壓的計算結果；

所述絕緣配合步驟包括：

S4.1根據S3.1.3及S3.2.2中計算的內部過電壓及雷電過電壓的仿真計算結果，調整S2.1中避雷器的參數、位置和數量；

S4.2選擇配合電流，計算避雷器的保護水平，具體包括操作沖擊保護水平及雷電沖擊保護水平；

S4.3確定絕緣配合的系數；