[发明专利]基于铁磁谐振过电压机理的配电网脆弱性评估方法

说明书

本发明公开了基于铁磁谐振过电压机理的配电网脆弱性评估方法，包含以下步骤：步骤1、基于等效原理，建立配电网移除线路后，其余线路的等效参数模型，依此建立配电网中的第条线路的铁磁谐振重要度模型；建立配电网中第n组电压互感器的铁磁谐振重要度模型；步骤2、根据线路铁磁谐振重要度模型和电压互感器铁磁谐振重要度模型，计算线路的铁磁谐振过电压脆弱度；步骤3、计算配电网整体铁磁谐振过电压结构脆弱度。对铁磁谐振过电压结构脆弱度和线路的铁磁谐振过电压脆弱度量化，能有效辨识出在激发配电网谐振过电压中存在的薄弱环节和潜在的危险点。

技术领域

本发明涉及配电网结构脆弱性评估领域，具体涉及基于铁磁谐振过电压机理的配电网脆弱性评估方法。

背景技术

在配电网中包括众多电感和电容元件，电感主要包括变压器、互感器、分布式发电机、消弧线圈、电抗器以及线路电感等，电容主要包括线路对地电容、线路的相间电容、补偿用的串、并联电容器等。当发生故障或进行断路器操作时，系统中某些回路结构的改变导致这些储能元件之间发生匹配，引起谐振现象，产生谐振过电压。由于谐振过电压持续时间较长，且可能稳定存在，这不仅会导致电力设备的损坏，还可能导致连锁故障的发生，影响整个配电网系统的安全稳定运行。

我国中压配电网大多数为中性点不接地方式，为了监视变电站母线的线电压及各项对地电压，通常需在母线处接装电压互感器，其一次绕组为星形连接且中性点直接接地。当系统发生故障或者进行某些断路器不同期操作时，如果系统中没有采取抑制措施，由于电压互感器励磁电感的非线性饱和特性，容易与系统对地电容形成参数匹配，引发铁磁谐振，造成系统过电压和电压互感器过电流，导致瓷绝缘闪络、避雷器爆炸、电压互感器高压熔丝熔断等，将严重影响系统的安全运行。故建立基于铁磁谐振过电压机理评判电网脆弱度的模型迫在眉睫。

现有的电力系统脆弱性评估方法大多基于复杂网络模型，采用移除策略和潮流计算来找出系统中的薄弱点，在这些脆弱性评估方法中大多不考虑线路的对地电容和线路电感的匹配情况。而目前配电网中发生的大多数破坏性故障为对地电容和线路电感谐振引起的铁磁谐振过电压故障，因此研究系统配电网铁磁谐振过电压方面的脆弱性，从配电网自身拓扑结构参数和运行状态的角度来评估系统铁磁谐振过电压脆弱性，找出系统潜在危险点就显得尤为迫切和重要。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于铁磁谐振过电压机理的配电网脆弱性评估方法，从配电网铁磁谐振过电压产生的机理出发，分别定义了铁磁谐振过电压结构脆弱度和线路的自身铁磁谐振过电压脆弱度的量值，这些脆弱度的大小和变化能有效辨识出在激发配电网谐振过电压中存在的薄弱环节和潜在的危险点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

基于铁磁谐振过电压机理的配电网脆弱性评估方法，包含以下步骤：

步骤1、基于等效原理，建立配电网移除线路i后，其余线路的等效参数模型，依此建立配电网中的第i条线路的铁磁谐振重要度模型T(i)；

建立配电网中第n组电压互感器的铁磁谐振重要度模型I(n)；

步骤2、根据线路铁磁谐振重要度模型T(i)和电压互感器铁磁谐振重要度模型I(n)，根据公式(1)计算线路i的铁磁谐振过电压脆弱度V_t(i)，公式(1)为： V_t(i)＝U_l²·T(i)·I(i)，其中U_l为线电压有效值；

步骤3、根据公式(2)计算配电网整体铁磁谐振过电压结构脆弱度V_t，公式(2)为：其中N为配电网中的线路数量。

本发明的进一步方案是，所述步骤1中，其余线路的等效参数模型包括结构电阻R_CONi，结构电感L_CONi，结构电容C_CONi；线路i的铁磁谐振重要度模型T(i) 为：