[发明专利]一种电力网动态模型及其构建方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统试验研究领域，更具体地，涉及一种电力网动态模型及其构建方法。

背景技术

电力系统是一个复杂的动态系统，电力系统发生故障时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态过程。但是在动态模拟实验研究时，当电力系统有不对称负载和故障时，单回线上测量的A、B、C三相电流合成的零序电流值与N相上测量的零序电流值不一样，这样的模型不能真实反映原型系统的动态特性。

有学者研究小电流接地系统实验平台研制和实验内容开发，介绍了自行研制的独立的小电流接地系统实验平台的接线和设备选型。但该实验台是一个教学的示范实验台，只能定性分析，不能定量实验，没有精度等要求。其他学者开展了小电流接地系统单相接地故障实验方法的研究，介绍了小电流接地系统及其单相接地故障的特点,分析了其现有的实验方法缺陷；结合小电流接地系统实验平台提出一种实验方法。该实验方法实际上是一个示范工程，通过380V/10kV变压器，线路完全按照1:1等值模型搭建，不是动模实验。其他学者设计了高性能零序电流互感器，介绍了一种以独特的设计方法设计的新型零序电流互感器的技术指标和性能参数，与传统产品相比，它具有结构独特、灵敏度高、角特性好的优点。但由于动模实验室的一次零序电流非常小，这种方法不适合在非等值动态模型研究使用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电力网动态模型及其构建方法，由此解决现有电力网动态模型由于采用N相输电线模拟模拟原型电力系统地网导致零序电流值与由A、B、C三相电流合成的零序电流值不相等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电力网动态模型，包括：

模拟发电机组、模拟输电线路、模拟变压器组、模拟负载以及强迫零序电流分配器，模拟输电线路采用等值链型电路以分段集中参数来模拟原型输电线路分布参数，强迫零序电流分配器串联于模拟输电线路中；

强迫零序电流分配器包括铁芯单元和四相输电线，四相输电线缠绕于铁芯单元上，且每相输电线缠绕圈数相等，每相输电线缠绕方向相同，四相输电线的一端构成强迫零序电流分配器的输入端，四相输电线的另一端构成强迫零序电流分配器的输出端；强迫零序电流分配器用于使A、B、C三相电流合成的零序电流值与N相上测量的零序电流值相等且方向相反；

其中，四相输电线为A相输电线、B相输电线、C相输电线以及N相输电线；A相输电线、B相输电线、C相输电线以及N相输电线分别模拟原型输电线路中A相输电线、B相输电线、C相输电线以及接地线。

优选地，铁芯单元为环形，且铁芯单元的横截面为圆形。

优选地，强迫零序电流分配器的每相输电线由多股导线绞合制成。

优选地，模拟输电线路为双回路线路时，每个双回路线路中至少串联一台强迫零序电流分配器，且强迫零序电流分配器位于非实验输电线路上。

优选地，模拟输电线路为环形网络线路时，每个环形网络线路中至少串联一台强迫零序电流分配器，且强迫零序电流分配器位于非实验输电线路上。

优选地，模拟输电线路包含双回路线路和环形网络线路时，每个环形网络线路中至少串联一台强迫零序电流分配器，，每个双回路线路中至少串联一台强迫零序电流分配器，且强迫零序电流分配器位于非实验输电线路上。

按照本发明的另一方面，提供了一种电力网动态模型的构建方法，包括如下步骤：

(1)建立模拟无穷大电源和模拟发电机系统，并通过模拟升压变压器与母线相连；

(2)建立模拟输电线路，模拟输电线路包括多条π型输电线，并在每条π型输电线首末端设置带电流、电压测量互感器的模拟开关；

(3)从模拟输电线路中选择实验线路，并在实验线路上预设故障模拟单元，在实验线路末端增加各种类型模拟负荷；

(4)将实验线路上两端开关上的电流、电压互感器二次信号接入控制保护装置和故障录波装置；

(5)在模拟输电线路中非实验线路末端串接强迫零序电流分配器，从而完成电力网动态模型的建模，避免零序回路的阻抗对实验线路的影响。

优选地，模拟输电线路为双回路线路时，每个双回路线路中至少串联一台强迫零序电流分配器，且强迫零序电流分配器位于非实验输电线路上。

优选地，模拟输电线路为环形网络线路时，每个环形网络线路中至少串联一台强迫零序电流分配器，且强迫零序电流分配器位于非实验输电线路上。