[發明專利]一種電力網動態模型及其構建方法

有效

• 申請號: 201710725320.7
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107393383B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 張鳳鴿;楊德先;吳彤;苗世洪;王丹
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春,李智

技術領域

本發明屬于電力系統試驗研究領域，更具體地，涉及一種電力網動態模型及其構建方法。

背景技術

電力系統是一個復雜的動態系統，電力系統發生故障時，系統從一種狀態變到另一種狀態，并伴隨產生復雜的電磁暫態過程。但是在動態模擬實驗研究時，當電力系統有不對稱負載和故障時，單回線上測量的A、B、C三相電流合成的零序電流值與N相上測量的零序電流值不一樣，這樣的模型不能真實反映原型系統的動態特性。

有學者研究小電流接地系統實驗平臺研制和實驗內容開發，介紹了自行研制的獨立的小電流接地系統實驗平臺的接線和設備選型。但該實驗臺是一個教學的示范實驗臺，只能定性分析，不能定量實驗，沒有精度等要求。其他學者開展了小電流接地系統單相接地故障實驗方法的研究，介紹了小電流接地系統及其單相接地故障的特點,分析了其現有的實驗方法缺陷；結合小電流接地系統實驗平臺提出一種實驗方法。該實驗方法實際上是一個示范工程，通過380V/10kV變壓器，線路完全按照1:1等值模型搭建，不是動模實驗。其他學者設計了高性能零序電流互感器，介紹了一種以獨特的設計方法設計的新型零序電流互感器的技術指標和性能參數，與傳統產品相比，它具有結構獨特、靈敏度高、角特性好的優點。但由于動模實驗室的一次零序電流非常小，這種方法不適合在非等值動態模型研究使用。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種電力網動態模型及其構建方法，由此解決現有電力網動態模型由于采用N相輸電線模擬模擬原型電力系統地網導致零序電流值與由A、B、C三相電流合成的零序電流值不相等的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種電力網動態模型，包括：

模擬發電機組、模擬輸電線路、模擬變壓器組、模擬負載以及強迫零序電流分配器，模擬輸電線路采用等值鏈型電路以分段集中參數來模擬原型輸電線路分布參數，強迫零序電流分配器串聯于模擬輸電線路中；

強迫零序電流分配器包括鐵芯單元和四相輸電線，四相輸電線纏繞于鐵芯單元上，且每相輸電線纏繞圈數相等，每相輸電線纏繞方向相同，四相輸電線的一端構成強迫零序電流分配器的輸入端，四相輸電線的另一端構成強迫零序電流分配器的輸出端；強迫零序電流分配器用于使A、B、C三相電流合成的零序電流值與N相上測量的零序電流值相等且方向相反；

其中，四相輸電線為A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線以及N相輸電線；A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線以及N相輸電線分別模擬原型輸電線路中A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線以及接地線。

優選地，鐵芯單元為環形，且鐵芯單元的橫截面為圓形。

優選地，強迫零序電流分配器的每相輸電線由多股導線絞合制成。

優選地，模擬輸電線路為雙回路線路時，每個雙回路線路中至少串聯一臺強迫零序電流分配器，且強迫零序電流分配器位于非實驗輸電線路上。

優選地，模擬輸電線路為環形網絡線路時，每個環形網絡線路中至少串聯一臺強迫零序電流分配器，且強迫零序電流分配器位于非實驗輸電線路上。

優選地，模擬輸電線路包含雙回路線路和環形網絡線路時，每個環形網絡線路中至少串聯一臺強迫零序電流分配器，，每個雙回路線路中至少串聯一臺強迫零序電流分配器，且強迫零序電流分配器位于非實驗輸電線路上。

按照本發明的另一方面，提供了一種電力網動態模型的構建方法，包括如下步驟：

(1)建立模擬無窮大電源和模擬發電機系統，并通過模擬升壓變壓器與母線相連；

(2)建立模擬輸電線路，模擬輸電線路包括多條π型輸電線，并在每條π型輸電線首末端設置帶電流、電壓測量互感器的模擬開關；

(3)從模擬輸電線路中選擇實驗線路，并在實驗線路上預設故障模擬單元，在實驗線路末端增加各種類型模擬負荷；

(4)將實驗線路上兩端開關上的電流、電壓互感器二次信號接入控制保護裝置和故障錄波裝置；

(5)在模擬輸電線路中非實驗線路末端串接強迫零序電流分配器，從而完成電力網動態模型的建模，避免零序回路的阻抗對實驗線路的影響。

優選地，模擬輸電線路為雙回路線路時，每個雙回路線路中至少串聯一臺強迫零序電流分配器，且強迫零序電流分配器位于非實驗輸電線路上。

優選地，模擬輸電線路為環形網絡線路時，每個環形網絡線路中至少串聯一臺強迫零序電流分配器，且強迫零序電流分配器位于非實驗輸電線路上。