2020-01-19-武汉考核场建模研究

1. 建立武汉考核场基础PSCAD模型

1.1 供电电压

分析正常运行电压幅值,设置基地220kV电压为223kV。

image-20191029111509781

image-20191029111533169

运行电压,基本一致。

1.2 设置变压器及开关站端口电容。

2条馈线发生单相接地故障后,本身在空载状态容流非常小,可以认为测定到的全部为背景容流,有效值为4.072A。

image-20191029112714715

image-20191029111858396

计算得到电容量为0.743-0.081=0.662uF。

仿真容流如图所示,基本一致。

image-20191029112730710

实测5.698A,仿真可的5.72A,基本相符。

1.3 考核场地网电阻

考虑故障相电压,故障后故障相电压为14V。

1570179233183

设置电阻为3.3Ω,仿真电压曲线如图。

1570179436864

基础模型设置完毕。

从另一个角度去计算地网故障过渡电阻。

记录馈线2的零序电流和故障相电压。

1570258700222

1570259609327

按照B相故障电压除以零序电流来计算B相接地阻抗,其值应等于接地电阻并联B相线路对地导纳。

接地电阻为固定值500Ω。

也许散流电阻会随着阻抗值以及系统电流值而变化,那么就需要建立土地模型了。

image-20191104152555977

image-20191104152620003

image-20191104152635256

707V(实测)对应700V(仿真);

image-20191104152725886

3.5A(实测)对应3.38A(仿真)。

2. 考虑对地导纳的中性点电压数学模型

2.1 数学模型

c4ec4d3d010b4cf542636ed59393cdc

1571129944644

1571129970369

利用简化公式,得到接地电流的计算公式

image-20191030180116808

2.2 数据分析

利用这组数据来计算一下,网架结构是4条馈线空载。

Snipaste_2019-09-29_19-02-33

利用135和002的录波数据进行分析。

1570261291448

1570261314217

以上这组数据很奇怪,发生B相接地故障之后,B相电压降低,A相电压居然也降低了一点,大致保持不变,而C相电压升高,这不符合理论,考虑到架空1回线的感应电压,预计是感应电引起的。容性电流的测量数据也比较奇怪,为什么是这么大?是所有线路容性电流之和呢?

换一组更干净的数据进行计算。

Snipaste_2019-09-29_19-36-19

试一试这组,1、2、3馈线,架空1、2馈线带小电容器,电缆1带5档电容器,故障电阻为500Ω。

1570269263100

1570269288803

1570269309069

故障前       故障后      
$U_A$ $U_B$ $U_C$ $U_0$ $U_A$ $U_B$ $U_C$ $U_0$
5884 5882 5851 14 5830 5335 6534 708
$I_{1A}$ $I_{1B}$ $I_{1C}$ $I_{10}$ $I_{1A}$ $I_{1B}$ $I_{1C}$ $I_{10}$
9.255 9.281 9.378 0.086 9.196 8.392 10.49 3.517
$I_{2A}$ $I_{2B}$ $I_{2C}$ $I_{20}$ $I_{2A}$ $I_{2B}$ $I_{2C}$ $I_{20}$
4.694 4.67 4.654 0.187 12.488 4.219 5.209 57.198
$I_{3A}$ $I_{3B}$ $I_{3C}$ $I_{30}$ $I_{3A}$ $I_{3B}$ $I_{3C}$ $I_{30}$
17.079 17.086 17.035 0.119 16.905 15.511 19.017 6.198

2.2.1 计算线路对地电容

首先计算线路对地电容,计算方法为在正常运行状态下,

计算每条馈线的电容,认为每条馈线的电容是对称的,可大约计算为:

馈线1 C=5uF;馈线2 C=2.5uF;馈线3 C=9.25uF。

则总并联馈线电容量为16.75uF。

按照上面手写的公式进行计算,计算得总的并联对地电阻r=935Ω。

2.2.2 计算接地阻抗公式

计算接地电阻公式得:

解这样一个方程,其有解条件为:

2.2.3 找另一组电容量的进行计算

Snipaste_2019-09-29_18-56-22

1、2、3馈线带3+4档电容器。

1570286006853

1570286030435

1570286048288

计算馈线3的电容量C3=6.7uF

则总的每相电容量可近似看做C=14.2uF

1571651164866

对地电导不能简单套用之前的计算结果,因为很可能电容的自放电电阻会串进回路中,从而导致不同网架结构及电容档位下,对地导纳的不准确,再换一组试一下。

2.2.4 6档电容,和计算出940欧姆电阻组只有电容器组别不同

总电容量

馈线1 C=5uF;馈线2 C=2.5uF;馈线3 C=18.358uF。

则总并联馈线电容量为25.858uF。

1571652468358

基本接近。

那么是否可以认为,之前3+4档不准确是因为多并进了一组电容器的自放电电阻,导致总体对地电导增加呢?那么现在如何准确测量对地电导就是解决这个问题的最终方案了。

2.2.4.7 1000欧姆电阻,只带线路电容器

按照线路对地电阻940欧姆进行辨识,辨识电阻差20欧姆,可接受。

1571831762818

2.3 电弧的辨识

利用数据:两组小电容都带上第一次

相电势及零序电压曲线。

1571833239675

电阻值的变化曲线如图所示

1571833451125

可以看出,随着电弧发展,电阻是逐渐变小的。但可以根据不同组数据推得,放电绝缘恢复后,绝缘强度会加大。

建模中需用到可控电流源

image-20191031163320567