基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)的絕緣配合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柔性直流智能配電的絕緣配合領(lǐng)域，具體涉及基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)的絕緣配合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣配合就是綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓(工作電壓及過(guò)電壓)、保護(hù)裝置的特性和設(shè)備絕緣對(duì)各種作用電壓的耐受特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平，以使設(shè)備的造價(jià)、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失，達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上總體效益最高的目的。
[0003]電力系統(tǒng)的絕緣配合設(shè)計(jì)是在常規(guī)的保護(hù)裝置配置的基礎(chǔ)之上，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行電磁暫態(tài)過(guò)程的模擬計(jì)算，并考慮設(shè)備的耐受特性，由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體的計(jì)算結(jié)果不斷調(diào)整保護(hù)配置和保護(hù)裝置的參數(shù)，以最終確定系統(tǒng)的絕緣配合方案，因此絕緣配合設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)性和技術(shù)性很強(qiáng)的工作，需要設(shè)計(jì)人員有堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。
[0004]現(xiàn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)避雷器進(jìn)行配置，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電壓的仿真分析，再結(jié)合絕緣系數(shù)的選取最終確定設(shè)備絕緣水平。但是該絕緣配合程序只是針對(duì)基于晶閘管換流閥的常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)。隨著柔性直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展，其絕緣配合的研宄也相繼開(kāi)展起來(lái)。柔性直流輸電系統(tǒng)的絕緣配合原則和步驟參照傳統(tǒng)高壓直流的絕緣配合，并結(jié)合其特有的控制保護(hù)策略，但是目前還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，絕緣配合的經(jīng)濟(jì)性和合理性也有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
[0005]基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)由于其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)高壓直流和柔性直流輸電系統(tǒng)均有較大的不同，在其直流系統(tǒng)部分直接接入了交/直流敏感負(fù)荷、含分布式電源的交流和直流微網(wǎng)及儲(chǔ)能裝置，因此其過(guò)電壓的產(chǎn)生機(jī)理、系統(tǒng)運(yùn)行方式及控制保護(hù)策略也有較大的差異。目前，柔性直流配電網(wǎng)的發(fā)展尚處于起步階段，對(duì)其絕緣配合的研宄也尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，需要開(kāi)展專(zhuān)門(mén)的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)的絕緣配合方法。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)的絕緣配合方法，所述智能配電系統(tǒng)包括子模塊，包括系統(tǒng)分析步驟、避雷器的配置步驟、過(guò)電壓的計(jì)算步驟及絕緣配合步驟。
[0009]所述系統(tǒng)分析步驟包括:
[0010]S1.1根據(jù)柔性直流配電系統(tǒng)的功能及接入子模塊確定系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0011]S1.2根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析柔性直流配電系統(tǒng)所有可能的運(yùn)行方式；
[0012]S1.3根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照故障分區(qū)進(jìn)行故障分析，得到柔性直流配電系統(tǒng)可能存在的故障方式，并根據(jù)過(guò)電壓機(jī)理分析每種可能故障方式下，系統(tǒng)中出現(xiàn)過(guò)電壓的位置；
[0013]S1.4根據(jù)S1.2中運(yùn)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(tǒng)的控制和保護(hù)策略；
[0014]所述避雷器的配置步驟包括:
[0015]S2.1根據(jù)直流配電用避雷器的相關(guān)參數(shù)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(shù)；
[0016]S2.2計(jì)算避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓、持續(xù)運(yùn)行電壓峰值及參考電壓，生成避雷器文件；
[0017]所述過(guò)電壓的計(jì)算步驟具體包括內(nèi)部過(guò)電壓的計(jì)算步驟和雷電過(guò)電壓的計(jì)算步驟:
[0018]所述內(nèi)部過(guò)電壓的計(jì)算步驟包括:
[0019]S3.1.1根據(jù)系統(tǒng)分析步驟的結(jié)果及系統(tǒng)中各個(gè)組成部分的電磁暫態(tài)建模方法，得到內(nèi)部過(guò)電壓的等效電路模型；
[0020]S3.1.2在PSCAD/EMTDC中建立柔性直流智能配電系統(tǒng)的內(nèi)部過(guò)電壓仿真計(jì)算模型，并在相應(yīng)的位置調(diào)用S2.2中生成的避雷器文件，相應(yīng)的位置具體是指S2.1避雷器的位置。
[0021]S3.1.3根據(jù)系統(tǒng)分析中得到運(yùn)行方式、故障方式及控制策略，在S3.1.2中建立的內(nèi)部過(guò)電壓仿真計(jì)算模型上進(jìn)行仿真計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的最大過(guò)電壓；
[0022]所述雷電過(guò)電壓的計(jì)算步驟包括:
[0023]S3.2.1采用PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)分析軟件建立系統(tǒng)的雷電侵入波過(guò)電壓仿真豐旲型；
[0024]S3.2.2利用雷電侵入波過(guò)電壓仿真模型，并在對(duì)應(yīng)位置調(diào)用S2.2中的避雷器文件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行雷電過(guò)電壓的計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)雷電過(guò)電壓的計(jì)算結(jié)果；
[0025]所述絕緣配合步驟包括:
[0026]S4.1根據(jù)S3.1.3及S3.2.2中計(jì)算的內(nèi)部過(guò)電壓及雷電過(guò)電壓的仿真計(jì)算結(jié)果，調(diào)整S2.1中避雷器的參數(shù)、位置和數(shù)量；
[0027]S4.2選擇配合電流，計(jì)算避雷器的保護(hù)水平，具體包括操作沖擊保護(hù)水平及雷電沖擊保護(hù)水平；
[0028]S4.3確定絕緣配合的系數(shù)；
[0029]S4.4根據(jù)S4.2避雷器的保護(hù)水平，結(jié)合S4.3中選取的絕緣配合系數(shù)，計(jì)算系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的耐受電壓；
[0030]S4.5確定系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的絕緣水平。
[0031]所述故障分區(qū)是將系統(tǒng)按照交流側(cè)、換流器區(qū)域和直流系統(tǒng)三個(gè)區(qū)域劃分。
[0032]所述S2.1中避雷器配置方案包括避雷器的初步配置位置、數(shù)量及類(lèi)型，所述避雷器基本參數(shù)包括避雷器的閥片型號(hào)和荷電率。
[0033]所述S3.1.1各個(gè)組成部分的電磁暫態(tài)建模方法中的各個(gè)組成部分包括換流器、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)充電站、相應(yīng)的接口設(shè)備及控制保護(hù)策略。
[0034]所述系統(tǒng)的可能運(yùn)行方式是根據(jù)接入系統(tǒng)的各個(gè)子模塊的運(yùn)行特性得到的。
[0035]本發(fā)明的有益效果:
[0036](I)本發(fā)明的系統(tǒng)分析步驟中，對(duì)系統(tǒng)的故障分析采用了故障分區(qū)的方式，將系統(tǒng)的故障區(qū)域劃分為交流側(cè)，直流系統(tǒng)和換流器區(qū)域，直流系統(tǒng)又按接入的模塊劃分區(qū)域，能快速有效的確定系統(tǒng)的故障位置和故障類(lèi)型，對(duì)過(guò)電壓的理論分析有很大的幫助，提高了工作效率。
[0037](2)本發(fā)明的避雷器配置步驟中，參照了傳統(tǒng)高壓直流和柔性直流輸電中避雷器的配置方法，并結(jié)合了配電用避雷器的調(diào)研結(jié)果，所得的避雷器初步配置方案和基本參數(shù)更符合配電系統(tǒng)的實(shí)際。
[0038](3)本發(fā)明的絕緣配合步驟中，考慮了絕緣配合系數(shù)的選取，并考慮了配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)、設(shè)備所處的環(huán)境和對(duì)設(shè)備的要求等具體情況，由此確定的設(shè)備的絕緣水平能在保證設(shè)備安全的基礎(chǔ)上使經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。
[0039](4)本發(fā)明提供了一種基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)絕緣配合的方法，可以指導(dǎo)用戶高效、準(zhǔn)確地完成系統(tǒng)的絕緣配合分析，解決了柔性直流智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，將極大地促進(jìn)柔性直流智能配電網(wǎng)的發(fā)展。
【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2是本發(fā)明的工作流程圖；
[0042]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)分析步驟的流程圖；
[0043]圖4是本發(fā)明的避雷器配置步驟的流程圖；
[0044]圖5是本發(fā)明的內(nèi)部過(guò)電壓的計(jì)算步驟的流程圖；
[0045]圖6是本發(fā)明的絕緣配合步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0047]實(shí)施例
[0048]如圖2所示，一種基于柔性直流的智能配電系統(tǒng)的絕緣配合方法，所述智能配電系統(tǒng)包括子模塊，包括系統(tǒng)分析步驟、避雷器的配置步驟、過(guò)電壓的計(jì)算步驟及絕緣配合步驟；
[0049]如圖1、圖3所示，SI所述系統(tǒng)分析步驟包括:
[0050]S1.1根據(jù)柔性直流配電系統(tǒng)的功能及接入子模塊確定系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖1中的1、2、3、4分別表示變電站I及變電站2之間的線路；
[0051]柔性直流配電系統(tǒng)具有提高配電網(wǎng)的供電可靠性、提高配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、方便分布式電源的接入等功能，因此，在系統(tǒng)的直流側(cè)中接入了含光伏發(fā)電的交流和直流微網(wǎng)、交/直流敏感負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置，且直流系統(tǒng)通過(guò)換流器與交流系統(tǒng)相連。據(jù)此可得柔性直流配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示；
[0052]S1.2在S1.1中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，結(jié)合接入系統(tǒng)的各個(gè)子模塊的運(yùn)行特性，運(yùn)行特性包括光伏發(fā)電是否存在功率反送，儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電還是放電狀態(tài)，各換流站是否處于運(yùn)行狀態(tài)等，分析柔性直流配電系統(tǒng)所有可能的運(yùn)行方