[发明专利]一种变电站10kV母线旁路转供带电作业分析与仿真方法

说明书

本发明涉及一种变电站10kV母线旁路转供带电作业分析与仿真方法。本发明首先利用基于叠加原理的单位电流法用以实时计算合环操作过程中的循环电流；接着提出提高合环开关两侧母线负荷对称度以及减小合环开关两侧母线电压相量差的方法来提高母线合环转供的成功率；运用MATLAB/Simulink仿真软件进行验证；最后采用电弧黑盒模型模拟电弧的暂态特性，并分别从分闸角、电缆导体截面积、电缆长度、合环开关两侧母线负荷对称度以及合环开关两侧母线电压相量差五个角度，研究合环开关解环过程对电弧电流的影响因素，并运用ATP‑EMTP仿真软件进行分析研究，能够为变电站10kV母线旁路转供带电作业提供专业技术理论指导。

技术领域

本发明涉及一种变电站10kV母线旁路转供带电作业分析与仿真方法，属于电力技术领域。

背景技术

随着社会各领域用电需求的提高，负荷种类日益增多，配电网系统的运行方式需频繁调整以满足负载要求，保证变电站的负载均衡。当主变出现故障或者过载问题时，需要考虑进行负荷转供。此外，由于变电站内设备如断路器等需要定期进行检修维护，为了保证用户的供电可靠性也常常需要进行母线负荷转供的带电作业。

110kV及以下配电网主要通过合环方式来实现不停电转供，以减少停电时间，提高供电可靠性。母线负荷转供带电作业过程中，由于进行合环操作，常常会引起线路电流变化，可能会导致超出设备容量限额影响系统的正常运行。合环转供工作结束时，需要对合环开关进行解环操作，而带电断接电缆极易产生电弧，严重危害操作人员的安全。因此，为了降低带电作业过程的风险，有必要对变电站母线旁路转供的带电作业过程进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种变电站10kV母线旁路转供带电作业分析与仿真方法，本发明同时考虑了10kV母线旁路转供带电作业合环、解环操作前后时刻的暂稳态过程，深入研究在进行变电站10kV母线旁路转供过程中的影响因素，并研究有利于母线旁路转供合环、解环操作的措施，为变电站 10kV母线旁路转供带电作业提供专业技术理论指导。

本发明技术方案是：一种变电站10kV母线旁路转供带电作业分析与仿真方法，包括如下步骤：

步骤S1：将叠加原理的思想应用到单位电流法中，实现实时计算合环操作过程中的循环电流；

步骤S2：采用提高合环开关两侧母线负荷对称度以及减小合环开关两侧母线电压相量差的方法来提高母线合环转供的成功率，并运用MATLAB/Simulink 仿真软件进行验证；

步骤S3：采用电弧黑盒模型模拟电弧的暂态特性，并分别从多种角度，研究合环开关解环过程对电弧电流的影响因素，并运用ATP-EMTP仿真软件进行分析研究。

作为本发明的进一步方案，所述步骤S1的具体实现如下：

基于叠加原理思想的单位电流法，能够在母线负荷转供的过程中，实时计算转供线路的循环电流，用于避免计算复杂的节点阻抗矩阵，基于叠加原理思想的单位电流法的基本步骤如下：

(1)在合环开关合环之前，首先测量保留网络原有电源和负荷的情况下合环开关两侧两条母线的电压相量值和

(2)保证其他节点均无电流注入的情况下在合环开关两侧两条母线分别注入大小相等方向相反的单位电流，并再次测量两条母线的电压相量值和

(3)根据叠加原理的思想，通过前两次的测量值相减得到将系统中负荷和上级网络电源全部置0时的无源网络中注入单位电流的测量情况，进而求解得到等值阻抗与循环电流，计算表达式如下：